【编者按】

微信公众号“九存区块链存储”。昨天在发完这篇文章后，恰巧有几个长话的沟通，都是区块链结合具体领域的，联盟链需求数据存储，验证了我们对区块链存储的新的定义，也即还包含了非中心化的存储+许可链。

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欢迎持续关注微信公众号九存区块链存储，将发布SDS之BlockChain Storage系列文章。今天先介绍区块链存储的概念，然后再回顾区块链存储的雏形。开始之前，问大家一个问题：下载了电子书后，Kindle阅读器会更重吗？

一、什么是区块链存储（BlockChain Storage）？

先打个比方，区块链存储，好比是数据存储领域的Airbnb（爱彼迎）或者小猪短租。空间是由成千上万甚至更多的个人或团体提供的，所有权是他们的，不过他们因为受收益、激励或者其他因素的驱动，会出租一部分使用权。这里的一部分可以指一段时间，或者一些空间，或者两者的结合。

严肃的说，区块链存储就是非中心化（Decentralized）存储+区块链，它分为两大类：

1）第一类是非中心化的存储+公链，例如IPFS+Filecoin、STORJ +Storj等；通常是跨越全球的存储池 + Token激励机制。

图1: IPFS+Filecoin，创始团队是Protocol Labs

一个非中心化的公链存储必须确保：

1、没有任何实体能够控制整个服务。换句话说，应该如同中本聪在设计了比特币离开了之后，比特币还能依然平稳地持续运行。区块链存储在早期形成的时候，当然不能脱离运营团队的呵护，但是完善后，就应进入到自行扩展、自我管理的阶段；

2、开放、公开，例如代码开源，设计理念公开。尤其是要避免出现自己的存储数币，只能购买自己的设备去挖。

3、促进共享。共识机制必须设置好激励措施，让个人或者团体愿意分享自己剩余的存储资源，从而提高整个社会的存储效率。

2）第二类是非中心化的存储+许可链，可以理解为存储区块链化，用于私有链或者联盟链；主要是采用区块链的如下特征，分布式、不可篡改、可追踪、加密安全性、开源、隐私保护、集体维护等，满足业务的需求。

截止目前，全球有二三十个区块链存储项目，绝大多数集中在第一类。本文除非特别说明，后面提到的区块链存储指的就是非中心化的存储+公链。

区块链存储是区块链的基础设施，它的目标是在全球范围内实现存储资源的共享，也即共享存储。区块链要发展，区块链基础设施必须先行。目前，区块链还处于非常早期的阶段，因为区块链基础设施还很不完善，其中区块链存储就是瓶颈，制约了DApp（非中心化的应用）的发展。早期，有些DApp迫不得已将较多的数据放在自己的数据中心内，或者放在AWS或阿里等云存储上，但这只是权宜之计，因为非中心化的应用，必须是端到端的非中心化，也就是从应用（计算）到存储等区块链基础设施都必须是非中心化的。

注意，针对Decentralized，我们并没有使用常见的“去中心化的”这个提法，而是采用“非中心化的”，读者也可以理解为分散式的。大家可以仔细思考一下这两者的区别。

二、公元2000年就出现了区块链存储的雏形

厘清上述基本概念后，我们来回顾一下区块链存储的历史。

当下区块链存储的明星，当之无愧属于IPFS+Filecoin。IPFS(InterPlanetary File System，星际文件系统)的核心是libp2p。libp2p采用的点对点技术(peer-to-peer，简称P2P)，大家都不陌生。P2P甚至被美国《财富》杂志称为改变互联网发展的四大新技术之一。

BitTorrent是最早的P2P软件之一，Bram Cohen在2001年7月2日发布了BitTorrent的第一个版本。然而早在公元2000年的时候，就有人提出了P2P存储系统的设想。加州大学伯克利分校 OceanStore团队的领军人物John Kubiatowicz在全球计算机顶级会议ASPLOS（Architectural Support for ProgrammingLanguages and Operating Systems的简称）上，详细地介绍了OceanStore：An Architecture for Global-Scale Persistent Storage。

图2: 照片中前排正中，戴帽子的就是John Kubiatowicz

趣事：正是这个John Kubiatowicz对外宣布，4GB的电子书阅览器，满载时与空的电子书相比，差距仅有1微微微克，也就是10-18克(十的负十八次方克)。他的逻辑如下：

电子设备通过捕获电子并将其转化为0和1信息进行数据处理，你的Kindle上装的电子书越多，数据处理量越大，电子运动也越频繁。4GB内存容量导致1.7×10^-5焦耳的额外能耗，根据质能守恒定律，这实际上会产生10^-18克(10的负18次方克)的重量差异。

OceanStore，跨越全球的对象存储，这是一个非常超前，非常惊人的设计。

图3: OceanStore - 全球范围内的P2P存储系统

我们先来看其中的一些要点：

1、        OceanStore要打造的是一个跨越全球的持久化存储

2、        愿景是用户可以在任何时候、任何地点、通过任何设备接入Internet，并访问存储在OceanStore 中的数据

3、        用160bit的SHA-1哈希值来做唯一ID – GUID

4、        GUID是由方便人懂的名字结合公钥形成的哈希值

5、        本地存储是全球存储池的缓存

6、        OceanStore提供安全、隐私和完整性

7、        提供非常高的持久性

8、        通过持续使用、自我诊断和修复降低维修成本

图4:  OceanStore关于唯一ID的设计

图5:  OceanStore的结论

更难能可贵的是， 在18年前，OceanStore就考虑到了市场机制。例如，提供空间的人，包括存储服务提供商（Service Provider）可以每月结算一次获得报酬，服务提供商之间也可以相互购买或者出售存储服务；用户则需为其在OceanStore 中占用的存储空间付费。在OceanStore上存储的数据能保证安全，不会泄漏给其他用户，也不会泄漏给系统管理员；用户还可以赋予其他用户访问其个人数据的权力。

OceanStore的设计思想和架构，直到现在，都有参考意义。例如：本地缓存；活跃数据用副本，归档数据用纠删码；GUID的命名规则等。

很可惜，OceanStore在其官方网页的最后一次更新时间是2011年3月22日，看来已经成为先烈了 。在笔者看来至少有如下几个原因：1）经济补偿（也即激励体系）难以落地，缺乏方便的即时支付系统； 2）硬件条件不具备，如网络。

不过，在2018年的ASPLOS大会上，OceanStore团队在2000年之前发表的题为“An Architecture for Global-Scale Persistent Storage”的论文被评为最具影响力（Most Influential at ASPLOS 2018）。

图6: JohnKubiatowicz教授的学术成就

备注：如果对以John Kubiatowicz为首的OceanStore团队的演讲稿感兴趣的话，可以前去“SDS & 云计算 & 区块链” QQ群（群号为122295009）下载。

回顾历史，我们可以发现OceanStore其实有两大贡献，相当于提出了Storage as a services（STaaS），以及BlockChain Storage（区块链存储）的雏形。要知道，AWS的云计算在时隔6年后才出现。2006年3月14日，AWS推出了第一个产品：S3对象存储。

备注，不要把OceanStore和华为的存储型号混淆了。华为的是OceanStor，仅少一个字母。不知道，华为存储的设计或者取名，是否有从加州大学伯克利分校的OceanStore获取灵感？

未完待续……，下篇文章将介绍区块链和软件定义存储方面的内容。

索引：

https://scholar.google.com/citations?user=00M1AqQAAAAJ&hl=en&oi=ao

https://www.devteam.space/blog/how-to-build-a-decentralized-cloud-storage-solution-like-storj-io/

https://www.asplos2018.org/

https://dl.acm.org/citation.cfm?doid=378993.379239

http://oceanstore.cs.berkeley.edu/publications/talks/ASPLOS-OceanStore.ppt

https://en.wikipedia.org/wiki/Bram_Cohen

https://scholar.google.com/citations?user=00M1AqQAAAAJ&hl=en&oi=sra

http://www.360doc.com/content/11/1101/07/7093384_160710742.shtml

http://blog.sina.com.cn/s/blog_48b5bd9401000cd7.html

https://ipfs.io/

https://filecoin.io/

https://storj.io/

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