Qtum量子链研究院：DDAO去中心化数据云存储

背景介绍

现中心化云存储因高商用性而广受欢迎，但仍存在诸如成本较高、安全性低、隐私泄漏等问题。去中心化云存储则提供端对端加密的高度分散的信息存储功能，具有低成本、高安全性、充分利用闲置资源等优点，将会成为未来主流的云存储解决方案。

云存储是在云计算(Cloud Computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量不同类型的存储设备集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能。云存储是一个以数据的存储和管理为核心的云计算系统。简单来说，云存储就是将储存资源分享到一处存储空间，使用者可以在任何时间和地方，透过任意可连网的装置访问该空间。

中国云存储市场规模

2016年，中国云服务市场规模达到516.6亿元，2017年约为690亿，市场空间巨大。

行业痛点

尽管传统云存储具有方便、快捷和成本相对较低等优势，但其本身的机制和存储方式依然存在诸多风险和隐患：

隐私泄露问题：网盘的管理员可以从服务端的平台中直接查看和删除用户上传的文件，鉴于这种管理机制，用户的隐私容易发生泄漏。

数据的覆盖性强，修复能力不够：云存储的多客户端数据一般以最后一次更新为准，其他客户端自动同步。当用户将文件更新保存过后，发现编辑有误，想返回修改前的文件版本时，可能会发现在不支持版本管理的云存储服务中文件副本已经被错误地更新。同样，误删的文件如果没有额外的备份，那么网盘中的数据将会永久丢失。

服务器安全性不高：云存储服务器因其特殊的存储方式，早已经成为黑客入侵的首要目标。服务器上存储着大量的用户数据，对大用户群服务的信息劫持更是黑客们收入的重要来源，这就意味着服务器的安全直接影响着用户数据的安全。

运营终止：在当下的互联网环境下，云存储服务商提供面向公众的云存储服务，每年的资金投入在5亿元以上，而对私提供的云存储盈利模式还尚不清晰。

云存储已经成为存储技术的未来发展趋势，其必要性表现在一方面因为互联网的普及，大量的多媒体信息造就了海量的非结构化数据；另一方面，许多公司的商业数据、个人的照片和音乐等数据，都很难对等、均匀的存储在网络的不同角落，但随着各类技术和云存储的结合更加广泛，云存储还需从安全性、便携性及数据访问等角度进行改进。

目前的区块链应用中，仍然将这些文件存储在开发者的服务器上。这一方式造成了应用的中心化，违背了区块链的本质意义。

去中心化文件系统的项目基本方式都是在文件上传的时候，将文件分割为较小的数据块，然后存储到节点上。当下载文件的时候，使用文件的hash值作为地址进行请求，然后从节点上获取所有的数据块，组合成完整的文件。通过这种方式，一个文件分散地存储在网络上的各个节点中，实现了去中心化。

这些技术面临一个问题，就是如何让网络中有更多的节点保持在线，提供下载服务。因此一些项目提出在去中心化文件系统的基础上加入节点激励的机制，从而让在线的节点能够获得收益。这样，去中心化文件系统成为了一种类似于云存储的服务，用户在上传和下载的过程中需要购买服务，用来奖励提供存储服务的节点。

去中心化数据库

去中心化系统的实现方案各种各样，给开发者带来了较高的掌握成本。本文将设计一个通用库，用于连接底层的去中心化系统和上层的DApp应用，实现多种去中心化系统的CRUD功能。开发者通过这个库可以快速构建自己的数据管理应用，而不必关心底层的技术实现。同时，基于这一通用库可以搭建一套云服务，提供多种去中心化系统的在线CRUD接口，省去了开发者部署和维护去中心化系统的成本。

Qtum DDAO系统可以分为三层，分别是DDMI（Decentralized Data Management Infrastructure，去中心化数据管理设施）、DDAO和DApp（Decentralized Application），以下将分别介绍。

DDMI
Qtum DDMI层将兼容各种去中心化系统，包括区块链、去中心化数据库、去中心化文件系统等。这些去中心化系统可以由开发者本地启动，也可以部署在远程服务器上，然后通过统一格式的描述符进行连接。例如 name://user:password@ip:port 格式，即通过 qtum://admin:123456@127.0.0.1:13889 可以连接上本地13889端口下的Qtum链，或是通过 ipfs://myname:mypasswd@192.168.1.2:8080 连接局域网内8080端口下的IPFS。

DDAO
Qtum DDAO层是本文提出的核心模块，主要功能包括（1）建立各种去中心化系统的连接和（2）抽象得到具有兼容性的CRUD接口。对于不同类型的去中心化系统，将抽象成不同的接口：
对于区块链系统，将包括发送交易、查询交易、创建合约、读写合约等接口。
对于去中心化数据库系统，将包括创建、查找、插入、更新等数据库接口。
对于去中心化文件系统，将包括文件上传、下载、加密等主要接口。
此处设计需要考虑到系统的兼容性，因此仅对一些通用的功能进行抽象。同时预留发送原始命令的接口，让开发者可以请求每个系统特有的一些接口。

DApp
Qtum  DApp可以是运行在浏览器上JavaScript脚本，也可以是运行在服务端的程序。DApp程序本身可以存储在去中心化文件系统上，通过特定地址作为入口获取到。DApp通过实例化DDAO，连接本地或是云端的去中心化系统，并对系统进行CRUD操作，从而实现数据管理的应用。

在DApp内可以实例化多个DDAO，去连接多个不同的去中心化系统。这样可以在一个应用中与多个去中心化系统进行数据交互，实现比传统基于智能合约的DApp更为丰富的功能。例如多个区块链的数据跨链传输，或是区块链+文件系统的数据可视化（Data Visualization）展现。

Qtum  DDAO 应用场景

丰富的应用场景是介绍Qtum  DDAO重要性的最好方式。基于Qtum DDAO，很多去中心化的应用将变得易于开发实现，此技术将会帮助更多的DAPP建设属于自己的去中心化的云存储DDAO。

去中心化的内容分享
基于Qtum DDAO可以用来搭建一个社交、博客、图片、音乐、视频分享平台。通过使用DDAO的写接口，可以将用户发布的文字、图片、视频等内容可以存储在IPFS这类去中心化文件系统中，同时将meta data（例如内容的地址、发布时间、用户ID等）存储在智能合约或是数据库中。然后再使用Qtum  DDAO的读接口，进行内容的筛选、排序、展现。这样系统的优点在于用户发布的内容去中心化存储，不可篡改。
去中心化的交易平台
基于Qtum DDAO可以实现淘宝、Amazon这样的交易平台。商家上传商品信息的时候，通过DDAO的写接口将文字和图片存储至去中心化文件系统，商品的meta data（例如价格、数量、分类、关键词等）存储在智能合约或是数据库中。用户浏览的时候使用DDAO的读接口进行商品的查找、筛选。最终通过Qtum DDAO连接区块链进行订单创建、支付、完成交易。这种平台的优点是，商品信息和交易过程更加透明，支付也更为便捷。

云存储服务的去中心化
存储服务提供商通过Qtum DDAO将信息写入区块链或数据库进行注册。用户上传文件的时候，通过购买和消耗区块链上的代币，购买存储服务，并通过Qtum DDAO上传文件至去中心化文件系统，文件的地址存储至区块链或数据库。下载的时候通过Qtum  DDAO浏览文件的信息和地址，再从文件系统中下载文件。用户消耗的代币用于奖励存储服务提供商，形成完整经济生态。

Qtum  DDAO 的优势

Qtum量子链研究提出了DDAO（Decentralized Data Access Object），目的是希望使用一个通用的库来访问各种去中心化系统，从而进行数据的CRUD（Create, Read, Update, Delete）操作，该技术方案也会被应用在Qtum的技术服务中。开发者通过这一系统可以快速读写各种去中心化系统中的数据，构建自己的应用，而不必关心底层的技术实现。

降低成本
去中心化存储能够发挥共享经济的优势，硬盘的空余空间可以被充分地利用起来，使存储资源的拥有者获得收益的同时，也节省了中心化存储的建设成本。

安全性增强
数据被分割成小块，经过加密后才会分散存储在众多结点上，能够避免中心化存储的集中式风险，即便某一块数据被泄露，也只是部分而非全部数据。由于每个数据分片都有多个备份节点，一旦出现某个存储空间提供者长期不在线的情况，客户会自动将切片备份到新的提供者中，避免了中心化存储因网络或者物理等原因导致数据丢失的风险。

速度更快
文件在下载的过程中，分片会进行重组，而且分片来源于多个存储空间提供者，多条链并行使去中心化存储的速度远大于中心化存储的速度。

拓展性更强
为了保证可拓展性，使用集群技术。集群即一大组节点，共同存储和管理数据，可以加入新节点，也可拓展更多集群。

盘活存储市场
Token激励使得更多使用者愿意贡献自己的闲置资源，从而放大了整个市场的存储能力。

总结

Qtum量子链现有研究认为去中心化的数据存储、管理，有着广泛的应用前景。

Qtum DDAO 去中心化云存储未来将呈现以下发展趋势：
1、安全性得到提升，并行处理不断提高传输速度和优化用户体验
2、闲置存储空间被更加充分地利用，智能合约降低人为操作风险
3、数据分块机制和密码学的应用确保交易无法抵赖和破坏

目前由于基础设施的不完善，制约了落地应用。去中心化的数据库、文件系统，都正在开发中。可以想象到不久的将来，这些系统会被陆续实现。而Qtum  DDAO也会像现在中心化系统中的DAO一样，广泛地被应用在实际开发中。

总体而言，Qtum DDAO 去中心化云存储相对于中心化的存储拥有许多优势，尤其在公有云行业，去中心化的方法很可能打破行业格局，传统存储服务供应商也纷纷布局于此，未来去中心化云存储行业的发展值得我们更进一步地关注。

浏览过的版块