O que é armazenamento descentralizado?: Uma análise aprofundada pela Filecoin?
Índice
- Definição
- Introdução ao Armazenamento Descentralizado
- Características Fundamentais do Armazenamento Descentralizado
- Características Desejáveis do Armazenamento Descentralizado
- Estudo de Caso: Como o Filecoin Incorpora Essas Características
- O Que Importa
Definição
Sistemas de armazenamento descentralizado compartilham responsabilidades de armazenamento entre muitos operadores independentes, formando uma única rede de armazenamento.
Introdução ao Armazenamento Descentralizado
A computação moderna é altamente centralizada. Na última década, algumas grandes empresas de nuvem fizeram fortunas enormes dividindo sistemas de computadores tradicionais em ofertas baseadas em nuvem. A web moderna reflete essa centralização - quando um desses provedores tem uma interrupção, é um grande evento na internet. (Se você não acredita em nós, gostaríamos de lembrar do apagão do Amazon Web Storage em 2017, da interrupção prolongada do Github em junho de 2020 ou dos problemas de vários semanas dos serviços de nuvem da Microsoft em outubro de 2020.)
O conteúdo que hospedamos nesses serviços também não é melhor, escondido atrás de links frágeis que quebram com muita frequência. Isso tem implicações profundas para os sistemas de computador que criamos e para as sociedades que cada vez mais dependem deles.
As arquiteturas centralizadas foram bem-sucedidas em parte porque são mais fáceis de construir.
Para combater a consolidação, os desenvolvedores precisam de novos blocos de construção fundamentais que são tão fáceis de compor. O armazenamento descentralizado é um desses alicerces, servindo como uma pré-condição para uma web mais distribuída.
Características Fundamentais do Armazenamento Descentralizado
Existem muitas maneiras diferentes de projetar um sistema de armazenamento descentralizado. Em geral, eles compartilham um ênfase comum na resiliência e na eficiência.
Resiliência
A internet moderna é assustadoramente frágil. O conteúdo da web hoje fica atrás de URLs, cada um dos quais pertence a um servidor definitivo em um determinado momento. Se esse provedor sair da rede por qualquer motivo, o conteúdo ao qual apontava se torna inacessível. A centralização aumenta esse efeito, criando pontos únicos de falha e fornecendo oportunidades convenientes para censura.
Como resultado, na internet de hoje, o link rot (que é exatamente o que parece, quando um link está quebrado ou permanentemente indisponível) é generalizado, a censura em nível estatal é simples e os ataques de negação de serviço distribuídos podem interromper o acesso a quase qualquer arquivo.
Em um sistema descentralizado ideal, a perda de um operador não deve impedir o acesso ao conteúdo previamente armazenado e servido. Ao espalhar responsabilidades por muitos nós de uma rede, sistemas descentralizados também têm uma resistência natural à censura e outras tentativas de negação de serviço porque não há um alvo centralizado contra o qual os atacantes possam concentrar recursos.
Um exemplo clássico de como sistemas de armazenamento centralizados podem ser suscetíveis à censura é o que aconteceu quando a Catalunha (uma das 17 comunidades autônomas da Espanha) realizou um referendo de independência. O governo espanhol - que era contra os planos de independência - bloqueou sites com informações de votação no nível do ISP. Ao romper esses links críticos, o governo efetivamente impediu que muitas pessoas acessassem essas informações.
No entanto, muitos desses sites também foram espelhados usando o Sistema de Arquivos Interplanetário (IPFS), uma rede de armazenamento peer-to-peer. Qualquer pessoa que executasse um nó IPFS poderia baixar as informações censuradas de outros nós na rede e começar a compartilhá-las. A natureza descentralizada do IPFS contrabalançou as tentativas do governo espanhol de bloquear o acesso a esses documentos - assim que um nó era bloqueado, outro poderia facilmente assumir seu lugar. Em geral, sistemas de armazenamento descentralizados dificultam muito o bloqueio em nível de rede.
Eficiência
Todas as arquiteturas de sistemas de computação têm pontos fortes e fracos, e nenhuma solução única se adapta a todos os casos de uso possíveis. Infelizmente, o destaque da web moderna para a centralização não é diferente.
Hoje, alguns centros de dados centralizados em um pequeno número de cidades ao redor do mundo armazenam a maior parte do conteúdo. Se dois usuários na mesma rede desejam enviar mensagens um para o outro, por exemplo, essas mensagens geralmente passarão por um desses centros de dados primeiro. Se cem usuários estiverem em uma sala assistindo ao mesmo vídeo em seus dispositivos, eles acessarão um servidor central e baixarão cem cópias em paralelo, em vez de baixar uma única cópia e compartilhá-la na rede local.
Em termos mais simples, o armazenamento descentralizado facilita o compartilhamento de arquivos sem enviar solicitações para alguns poucos centros de dados em toda a internet. Em vez disso, os nós estabelecem conexões uns com os outros usando o menor número possível de intermediários. Conectar-se a nós em outros países, por exemplo, ainda exigirá vários saltos, mas nós na mesma rede podem compartilhar arquivos diretamente. O objetivo final dos sistemas de armazenamento descentralizado seria ter tantos nós que todos pudessem encontrar pares relativamente locais para a informação que estão procurando.
Soluções de armazenamento descentralizado podem introduzir novas eficiências fundamentais em tais atividades. Ao contornar os centros de dados esparsos, um sistema distribuído pode colocar nós muito mais perto dos consumidores finais do que as redes de entrega de conteúdo modernas, resultando em uma recuperação de arquivos significativamente mais rápida. O compartilhamento de arquivos peer-to-peer em redes locais também pode economizar largura de banda preciosa, principalmente em áreas com acesso limitado à internet mais ampla.
Características Desejáveis do Armazenamento Descentralizado
Embora a resiliência e a eficiência sejam marcas registradas do armazenamento descentralizado, há várias características adicionais que um sistema de armazenamento ideal pode oferecer:
Acessível
Um sistema distribuído ideal deve ser acessível. A participação na rede deve ser fácil, permitindo que o maior número possível de nós armazene e distribua arquivos em nome da rede.
Se você está lendo isso e se perguntando - posso ser um nó? A resposta é: depende.
Com o Filecoin, qualquer pessoa relativamente habilidosa em tecnologia deve ser capaz de executar um nó cliente para interagir com a rede. Quanto ao funcionamento dos nós mineradores de armazenamento (consulte abaixo para mais informações), não é algo que todos possam fazer - você precisa ter hardware que atenda a determinadas especificações.
No caso do IPFS, os nós têm requisitos de hardware mais baixos, o que significa que é possível que muitos mais usuários contribuam para a rede executando um nó (talvez executando um navegador de web que venha com um integrado).
Programável
Os provedores de serviços em nuvem tornaram o armazenamento barato e confiável mais fácil de trabalhar do que nunca. Um aspecto importante de seu sucesso é a capacidade de provisionar e gerenciar armazenamento por meio de código via APIs. Qualquer sistema concorrente deve ser capaz de oferecer o mesmo nível de conveniência.
Endereçamento de Conteúdo
Como discutido, os URLs envolvem algumas compensações de design inerentes. Eles descrevem a localização dos dados, e não o seu conteúdo.
Para explicar como os sistemas centralizados podem tornar difícil encontrar um pedaço de dados - imagine que você queira baixar uma imagem de um gatinho fofo. Considere esses dois URLs:
https://example1.com/cat.jpeg
https://example2.com/cat.jpeg
Cada um desses URLs referencia um arquivo chamado cat.jpeg, mas não há garantia de que esses dois arquivos sejam iguais. Se o example1.com ficar offline, você não pode ter certeza de que o example2.com tenha o que você está procurando - seu cat.jpeg pode ser totalmente diferente. Na verdade, poderia até ser uma imagem de um cachorro! Não há relação inerente entre um URL e o conteúdo que ele referencia.
Como resultado, não há como perguntar à internet de hoje: "Alguém por aí tem esse arquivo?" porque você não sabe nada sobre o arquivo além de sua localização.
Quando você compartilha arquivos usando um URL, as coisas podem dar errado. O servidor pode começar a fornecer um arquivo diferente daquele URL, ou alguém poderia realizar um ataque de pessoa do meio (surpreendentemente, não tão raro) e alterar o arquivo. É muito difícil verificar se todos que acessam o URL recebem o arquivo desejado.
O endereçamento de conteúdo, ao contrário, encontra arquivos com base em identificadores de conteúdo (CIDs), que servem como impressões digitais dos arquivos. O endereçamento de arquivos dessa maneira resolve muitos problemas com o endereçamento de localização. Quando um cliente deseja um arquivo, em vez de pedir a um servidor um URL, ele pergunta aos nós na rede por um arquivo com um CID específico. Uma vez que o cliente baixa o arquivo, ele mesmo o identifica digitalmente.
Para revisitar nosso exemplo anterior, seria como se todos os sites tivessem um entendimento compartilhado do arquivo a ser entregue quando solicitado o cat.jpeg. Portanto, embora não haja garantia de que qualquer nó tenha esse cat.jpeg específico, os nós farão uma verificação da impressão digital do arquivo para tentar encontrar uma correspondência.
Embora um passo como a impressão digital seja algo que exigiria mais conhecimento técnico do que a pessoa média gostaria de lidar, os clientes do Filecoin e do IPFS podem automatizar facilmente esse processo. Isso permite que o cliente garanta que recebeu o arquivo que solicitou - neste sistema, é trivial encontrar provedores alternativos de um conjunto de dados.
A principal conclusão: os CIDs significam que você pode encontrar conteúdo que de outra forma estaria ausente em um sistema centralizado, e os CIDs também podem impedir ataques de pessoa do meio ou um servidor alterando repentinamente um arquivo em um URL específico.
Sem Confiança
Um sistema sem confiança permite a cooperação entre duas partes sem que elas tenham que se conhecer ou recorrer a terceiros. Em vez disso, os incentivos do sistema direcionam os atores para o comportamento necessário para o funcionamento da rede.
Verificável
Um sistema de armazenamento ideal deve tornar fácil provar continuamente que os nós estão armazenando exatamente os dados prometidos. Esse tipo de verificabilidade é fundamental para alcançar a falta de confiança. Se você sempre puder estabelecer que os dados estão sendo armazenados corretamente, terá menos necessidade de confiar na parte que fornece o armazenamento.
Aberto
Finalmente, um sistema de armazenamento distribuído ideal é aberto: seu código é de código aberto e auditável. Além disso, o sistema de armazenamento não deve ser monolítico. Em vez disso, ele deve expor um protocolo aberto que qualquer pessoa possa implementar e desenvolver, em vez de encorajar o aprisionamento.
Estudo de Caso: Como o Filecoin Incorpora Essas Características
O projeto Filecoin é um sistema de armazenamento descentralizado projetado para atender a essas propriedades. Descrito pela primeira vez em 2014, o protocolo Filecoin foi originalmente desenvolvido como uma camada de incentivo para o Sistema de Arquivos Interplanetários (IPFS), uma rede de armazenamento peer-to-peer. Como o IPFS, o Filecoin é um protocolo aberto e se baseia nas propriedades de seu irmão mais velho, aproveitando a mesma funcionalidade subjacente de peer-to-peer e endereçamento de conteúdo.
Uma rede de nós do Filecoin dá origem a um mercado de armazenamento descentralizado para a recuperação e armazenamento de arquivos. A rede é suportada por uma blockchain inovadora que registra compromissos feitos pelos participantes da rede. Os usuários fazem transações na rede usando a criptomoeda nativa da blockchain, FIL (⨎).
Mercado de Recuperação
No mercado de recuperação, nós conhecidos como mineradores de recuperação competem para servir arquivos aos clientes o mais rapidamente possível. Os mineradores de recuperação ganham recompensas por meio de pequenas taxas de FIL. Isso dá aos nós em locais-chave para entrega de conteúdo um incentivo para se juntar à rede e promove a rápida distribuição de arquivos. Também incentiva uma rede robusta que replica e preserva arquivos em alta demanda.
Mercado de Armazenamento
No mercado
Índice
- Definição
- Introdução ao Armazenamento Descentralizado
- Características Fundamentais do Armazenamento Descentralizado
- Características Desejáveis do Armazenamento Descentralizado
- Estudo de Caso: Como o Filecoin Incorpora Essas Características
- O Que Importa
Definição
Sistemas de armazenamento descentralizado compartilham responsabilidades de armazenamento entre muitos operadores independentes, formando uma única rede de armazenamento.
Introdução ao Armazenamento Descentralizado
A computação moderna é altamente centralizada. Na última década, algumas grandes empresas de nuvem fizeram fortunas enormes dividindo sistemas de computadores tradicionais em ofertas baseadas em nuvem. A web moderna reflete essa centralização - quando um desses provedores tem uma interrupção, é um grande evento na internet. (Se você não acredita em nós, gostaríamos de lembrar do apagão do Amazon Web Storage em 2017, da interrupção prolongada do Github em junho de 2020 ou dos problemas de vários semanas dos serviços de nuvem da Microsoft em outubro de 2020.)
O conteúdo que hospedamos nesses serviços também não é melhor, escondido atrás de links frágeis que quebram com muita frequência. Isso tem implicações profundas para os sistemas de computador que criamos e para as sociedades que cada vez mais dependem deles.
As arquiteturas centralizadas foram bem-sucedidas em parte porque são mais fáceis de construir.
Para combater a consolidação, os desenvolvedores precisam de novos blocos de construção fundamentais que são tão fáceis de compor. O armazenamento descentralizado é um desses alicerces, servindo como uma pré-condição para uma web mais distribuída.
Características Fundamentais do Armazenamento Descentralizado
Existem muitas maneiras diferentes de projetar um sistema de armazenamento descentralizado. Em geral, eles compartilham um ênfase comum na resiliência e na eficiência.
Resiliência
A internet moderna é assustadoramente frágil. O conteúdo da web hoje fica atrás de URLs, cada um dos quais pertence a um servidor definitivo em um determinado momento. Se esse provedor sair da rede por qualquer motivo, o conteúdo ao qual apontava se torna inacessível. A centralização aumenta esse efeito, criando pontos únicos de falha e fornecendo oportunidades convenientes para censura.
Como resultado, na internet de hoje, o link rot (que é exatamente o que parece, quando um link está quebrado ou permanentemente indisponível) é generalizado, a censura em nível estatal é simples e os ataques de negação de serviço distribuídos podem interromper o acesso a quase qualquer arquivo.
Em um sistema descentralizado ideal, a perda de um operador não deve impedir o acesso ao conteúdo previamente armazenado e servido. Ao espalhar responsabilidades por muitos nós de uma rede, sistemas descentralizados também têm uma resistência natural à censura e outras tentativas de negação de serviço porque não há um alvo centralizado contra o qual os atacantes possam concentrar recursos.
Um exemplo clássico de como sistemas de armazenamento centralizados podem ser suscetíveis à censura é o que aconteceu quando a Catalunha (uma das 17 comunidades autônomas da Espanha) realizou um referendo de independência. O governo espanhol - que era contra os planos de independência - bloqueou sites com informações de votação no nível do ISP. Ao romper esses links críticos, o governo efetivamente impediu que muitas pessoas acessassem essas informações.
No entanto, muitos desses sites também foram espelhados usando o Sistema de Arquivos Interplanetário (IPFS), uma rede de armazenamento peer-to-peer. Qualquer pessoa que executasse um nó IPFS poderia baixar as informações censuradas de outros nós na rede e começar a compartilhá-las. A natureza descentralizada do IPFS contrabalançou as tentativas do governo espanhol de bloquear o acesso a esses documentos - assim que um nó era bloqueado, outro poderia facilmente assumir seu lugar. Em geral, sistemas de armazenamento descentralizados dificultam muito o bloqueio em nível de rede.
Eficiência
Todas as arquiteturas de sistemas de computação têm pontos fortes e fracos, e nenhuma solução única se adapta a todos os casos de uso possíveis. Infelizmente, o destaque da web moderna para a centralização não é diferente.
Hoje, alguns centros de dados centralizados em um pequeno número de cidades ao redor do mundo armazenam a maior parte do conteúdo. Se dois usuários na mesma rede desejam enviar mensagens um para o outro, por exemplo, essas mensagens geralmente passarão por um desses centros de dados primeiro. Se cem usuários estiverem em uma sala assistindo ao mesmo vídeo em seus dispositivos, eles acessarão um servidor central e baixarão cem cópias em paralelo, em vez de baixar uma única cópia e compartilhá-la na rede local.
Em termos mais simples, o armazenamento descentralizado facilita o compartilhamento de arquivos sem enviar solicitações para alguns poucos centros de dados em toda a internet. Em vez disso, os nós estabelecem conexões uns com os outros usando o menor número possível de intermediários. Conectar-se a nós em outros países, por exemplo, ainda exigirá vários saltos, mas nós na mesma rede podem compartilhar arquivos diretamente. O objetivo final dos sistemas de armazenamento descentralizado seria ter tantos nós que todos pudessem encontrar pares relativamente locais para a informação que estão procurando.
Soluções de armazenamento descentralizado podem introduzir novas eficiências fundamentais em tais atividades. Ao contornar os centros de dados esparsos, um sistema distribuído pode colocar nós muito mais perto dos consumidores finais do que as redes de entrega de conteúdo modernas, resultando em uma recuperação de arquivos significativamente mais rápida. O compartilhamento de arquivos peer-to-peer em redes locais também pode economizar largura de banda preciosa, principalmente em áreas com acesso limitado à internet mais ampla.
Características Desejáveis do Armazenamento Descentralizado
Embora a resiliência e a eficiência sejam marcas registradas do armazenamento descentralizado, há várias características adicionais que um sistema de armazenamento ideal pode oferecer:
Acessível
Um sistema distribuído ideal deve ser acessível. A participação na rede deve ser fácil, permitindo que o maior número possível de nós armazene e distribua arquivos em nome da rede.
Se você está lendo isso e se perguntando - posso ser um nó? A resposta é: depende.
Com o Filecoin, qualquer pessoa relativamente habilidosa em tecnologia deve ser capaz de executar um nó cliente para interagir com a rede. Quanto ao funcionamento dos nós mineradores de armazenamento (consulte abaixo para mais informações), não é algo que todos possam fazer - você precisa ter hardware que atenda a determinadas especificações.
No caso do IPFS, os nós têm requisitos de hardware mais baixos, o que significa que é possível que muitos mais usuários contribuam para a rede executando um nó (talvez executando um navegador de web que venha com um integrado).
Programável
Os provedores de serviços em nuvem tornaram o armazenamento barato e confiável mais fácil de trabalhar do que nunca. Um aspecto importante de seu sucesso é a capacidade de provisionar e gerenciar armazenamento por meio de código via APIs. Qualquer sistema concorrente deve ser capaz de oferecer o mesmo nível de conveniência.
Endereçamento de Conteúdo
Como discutido, os URLs envolvem algumas compensações de design inerentes. Eles descrevem a localização dos dados, e não o seu conteúdo.
Para explicar como os sistemas centralizados podem tornar difícil encontrar um pedaço de dados - imagine que você queira baixar uma imagem de um gatinho fofo. Considere esses dois URLs:
https://example1.com/cat.jpeg
https://example2.com/cat.jpeg
Cada um desses URLs referencia um arquivo chamado cat.jpeg, mas não há garantia de que esses dois arquivos sejam iguais. Se o example1.com ficar offline, você não pode ter certeza de que o example2.com tenha o que você está procurando - seu cat.jpeg pode ser totalmente diferente. Na verdade, poderia até ser uma imagem de um cachorro! Não há relação inerente entre um URL e o conteúdo que ele referencia.
Como resultado, não há como perguntar à internet de hoje: "Alguém por aí tem esse arquivo?" porque você não sabe nada sobre o arquivo além de sua localização.
Quando você compartilha arquivos usando um URL, as coisas podem dar errado. O servidor pode começar a fornecer um arquivo diferente daquele URL, ou alguém poderia realizar um ataque de pessoa do meio (surpreendentemente, não tão raro) e alterar o arquivo. É muito difícil verificar se todos que acessam o URL recebem o arquivo desejado.
O endereçamento de conteúdo, ao contrário, encontra arquivos com base em identificadores de conteúdo (CIDs), que servem como impressões digitais dos arquivos. O endereçamento de arquivos dessa maneira resolve muitos problemas com o endereçamento de localização. Quando um cliente deseja um arquivo, em vez de pedir a um servidor um URL, ele pergunta aos nós na rede por um arquivo com um CID específico. Uma vez que o cliente baixa o arquivo, ele mesmo o identifica digitalmente.
Para revisitar nosso exemplo anterior, seria como se todos os sites tivessem um entendimento compartilhado do arquivo a ser entregue quando solicitado o cat.jpeg. Portanto, embora não haja garantia de que qualquer nó tenha esse cat.jpeg específico, os nós farão uma verificação da impressão digital do arquivo para tentar encontrar uma correspondência.
Embora um passo como a impressão digital seja algo que exigiria mais conhecimento técnico do que a pessoa média gostaria de lidar, os clientes do Filecoin e do IPFS podem automatizar facilmente esse processo. Isso permite que o cliente garanta que recebeu o arquivo que solicitou - neste sistema, é trivial encontrar provedores alternativos de um conjunto de dados.
A principal conclusão: os CIDs significam que você pode encontrar conteúdo que de outra forma estaria ausente em um sistema centralizado, e os CIDs também podem impedir ataques de pessoa do meio ou um servidor alterando repentinamente um arquivo em um URL específico.
Sem Confiança
Um sistema sem confiança permite a cooperação entre duas partes sem que elas tenham que se conhecer ou recorrer a terceiros. Em vez disso, os incentivos do sistema direcionam os atores para o comportamento necessário para o funcionamento da rede.
Verificável
Um sistema de armazenamento ideal deve tornar fácil provar continuamente que os nós estão armazenando exatamente os dados prometidos. Esse tipo de verificabilidade é fundamental para alcançar a falta de confiança. Se você sempre puder estabelecer que os dados estão sendo armazenados corretamente, terá menos necessidade de confiar na parte que fornece o armazenamento.
Aberto
Finalmente, um sistema de armazenamento distribuído ideal é aberto: seu código é de código aberto e auditável. Além disso, o sistema de armazenamento não deve ser monolítico. Em vez disso, ele deve expor um protocolo aberto que qualquer pessoa possa implementar e desenvolver, em vez de encorajar o aprisionamento.
Estudo de Caso: Como o Filecoin Incorpora Essas Características
O projeto Filecoin é um sistema de armazenamento descentralizado projetado para atender a essas propriedades. Descrito pela primeira vez em 2014, o protocolo Filecoin foi originalmente desenvolvido como uma camada de incentivo para o Sistema de Arquivos Interplanetários (IPFS), uma rede de armazenamento peer-to-peer. Como o IPFS, o Filecoin é um protocolo aberto e se baseia nas propriedades de seu irmão mais velho, aproveitando a mesma funcionalidade subjacente de peer-to-peer e endereçamento de conteúdo.
Uma rede de nós do Filecoin dá origem a um mercado de armazenamento descentralizado para a recuperação e armazenamento de arquivos. A rede é suportada por uma blockchain inovadora que registra compromissos feitos pelos participantes da rede. Os usuários fazem transações na rede usando a criptomoeda nativa da blockchain, FIL (⨎).
Mercado de Recuperação
No mercado de recuperação, nós conhecidos como mineradores de recuperação competem para servir arquivos aos clientes o mais rapidamente possível. Os mineradores de recuperação ganham recompensas por meio de pequenas taxas de FIL. Isso dá aos nós em locais-chave para entrega de conteúdo um incentivo para se juntar à rede e promove a rápida distribuição de arquivos. Também incentiva uma rede robusta que replica e preserva arquivos em alta demanda.
Mercado de Armazenamento
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