深入了解Crust去中心化存储网络

作为一个在去中心化分布式存储领域摸爬滚打了几年的老兵，在研究了 Crust 几个月之后，觉得去中心化分布式存储的赛道开始真正展现出了希望的曙光。

这并非空穴来风，无论是在技术上、应用上、市场上，之前的若干个项目都不能尽如人意。

Crust 尽管给与了我们希望，但并不意味着它一定能够成功。一个去中心化分布式存储项目不仅需要天时（需求）、地利（技术）、人和（共识），还需要足够好的运气与足够长远的眼光。

Storj、Sia 是第一代世界级的分布式存储项目，他们的思路一个过于偏向传统的云，一个偏向传统的工作量证明（POW）思路，这明显是过时的。

市场的反馈也给与了答案，他们都失败了。

Filecoin 师出名门，也获得了整个区块链行业的广泛关注，但上线至今依旧无法落地，尽管很多人仍旧抱有很大的信心，但只有精通技术底层的朋友才能够真正明白。

Filecoin 的改进难度非常巨大，除了存储底层依赖于 IPFS 的强大背景还尚可之外，其激励层与控制层都有非常大的问题。

Crust 力图改变这一点，其亮点主要有两个：一个是基于波卡生态，另一个是基于 TEE 技术。

前者能够让 Crust 的可拓展性与灵活性更强，后者可以降低证明难度与存储成本。这两者的结合正可谓是传统技术与新型区块链技术的融合。

尽管很多技术极客认为，使用 TEE 技术会增加很多由中心化带来的安全风险，但我认为，在目前这个时代，需要的不再是吹毛求疵的学院派精神，而是敢于试错，应用为王的创业开拓精神。

Crust 项目依旧还在非常早期，未来的不确定性依旧很大，但我依旧相信 Crust 不仅是个优秀的去中心化分布式存储项目，还是一个能让中国技术走向世界的伟大壮举。

1.1 什么是Crust

Crust 的主要目的是为 Web3.0 的应用提供去中心化的存储解决方案，目前主要支持 IPFS 协议，但在未来会支持 DAT 在内的一系列存储协议，这也说明了 Crust 并不是一种去中心化存储的底层协议，而更多的是应用层平台。

Crust 为 Web3.0 生态系统提供应用层的接口，并在未来可拓展到去中心化隐私计算板块，最终实现一个分布式云生态系统。

▲ Crust?分布式云生态

1.2 Crust 的应用场景

Crust 适用于多种场景，例如：无服务器托管，通用链下数据存储，内容分发，云存储等领域。

无服务器托管：开发人员可以通过 Crust/IPFS 网络部署自己的应用，无论是去中心化应用（DAPP），还是传统的网站，都十分方便。这是一个去中心化 Serverless 的存储部分解决方案，也是未来技术潮流的发展趋势。开发者只需要将精力放在业务层面，而无需管理服务器。此外 Crust 的存储是多节点的，这提高了应用的可用性，目前已经有相当多的应用采用 Crust 进行部署。

通用链下数据存储：通用的链下数据存储能够解决目前去中心化应用的许多痛点。很多去中心化应用（例如 NFT 与去中心化社交平台）涉及到大量的数据，远超链上存储的承载能力，这一部分的数据可以存储在 Crust 网络上。

内容分发：开发人员可以通过 Crust 构建 P2P 的内容分发网络（CDN），Crust 激励节点自发分发 CDN 数据，并扮演 CDN 中边缘节点的角色，以加大网络的数据传输效率。

云存储：开发人员可通过 Crust 构建云存储应用程序，且不需要维护存储集群。开发人员将 Crust SDK 集成到应用程序当中，即可为其用户提供稳定的存储服务。

目前 Crust 已发布 Crust Grant 激励措施，已有很多应用基于 Crust 开始开发。

在不远的将来，将会有更多的应用使用 Crust 作为底层存储工具，并为生态提供价值。

1.3 Crust 的工作机制

Crust 拥有三层的工作机制：

▲ Crust 工作机制

从下往上，分别为 MPOW、GPOS 与 DSM，分别为存储证明层，共识层与存储市场层。接下来我们对这三个层面进行一一了解:

1.3.1 MPOW(存储证明层)

▲ Crust 存储证明层

MPOW 是 Crust 的存储证明层，其主要作用在于使存储矿工节点能够定期生成存储工作报告并上传到链上，从而保证存储矿工节点能够提供持续稳定的存储服务。

目前，Crust 的存储证明机制是基于 TEE 实现的，存储证明过程主要有三个：存储过程，报告过程与验证过程。

TEE 的优势在于可以进行非交互式的存储证明，TEE将定期检查存储矿工节点的存储状态并生成可被所有节点验证的存储报告。

如上图所示，Crust 的存储证明过程共经历6个阶段：

数据用户通过星际文件系统（IPFS）将数据上传至节点上。

节点将数据进行本地存储。

节点对数据进行封装，生成封装数据。

节点对数据进行TEE检查并对工作报告进行签名。

节点将工作报告广播至区块链上。

链上节点对工作报告进行周期性验证。

采用TEE技术进行存储证明的优势在于证明成本低，效率高，但存储在一定安全性风险。

这是由于 TEE 技术主要依赖于 INTEL 与 ARM 两个大厂，并非完全基于算法保证。Crust 在未来可通过纳入零知识证明技术进行安全性优化。

1.3.2 GPOS（共识层）

GPOS 是一种权益证明（POS）的衍生，与波卡采用的 NPOS 机制较为类似，用户可以对特定节点进行投票（这一操作也被称之为担保质押）。

但与波卡不同的是，Crust 节点的担保是有上限的，这个上限与节点的存储空间大小和有效存储量有关，节点接入的硬盘空间越多、有效存储的文件越多，其担保上限也就越高。

GPOS 鼓励节点提供更多的存储资源，并积极参与到存储服务当中去，从而提高网络的安全性与鲁棒性。

GPOS 通过 MPOW 所生成的工作报告来计算与存储相关的参数。同时，GPOS 鼓励用户通过担保将其代币质押至高质量的节点上，以获取 Staking 奖励。GPOS 的原理与逻辑如下：

▲ Crust 共识层

我们可以看到每个节点通过 MPOW 的工作报告可以生成一个最大担保量，节点自身与第三方持币地址可以对节点进行担保。Node_1 与 Node_2 节点的担保量超过了其最大担保量，其余节点均小于最大担保量。

对于 Node_1 与 Node_2 节点而言，其超出部分的第三方担保将拿不到 Staking 奖励，在实际情况下，这些担保的 Staking 收益将被稀释。

质押用户可以通过 Crust Explorer 查询节点的状态，寻找未达到最大担保量的节点进行担保，从而获得更多的 Staking 收益。此外，每个节点对于第三方担保用户都会设置一个担保利率，担保利率越高，担保收益也就越高。

节点担保的具体数据可查询http://icru.cz（Crust Explorer），Crust Explorer 是由深圳草猪科技研发的 Crust 浏览器，获得 Crust 官方 Grant 支持，相较于 Crust APP ,其数据响应更快，用户友好型更强，数据聚合度更高。（点击文末“阅读原文”可直达 Crust 浏览器，建议使用 PC 端保证最佳体验）

▲ Crust Explorer 质押排行榜

1.3.3 DSM（存储市场层）

DSM 是 Crust 的存储市场层，用于帮助存储用户在链上下达存储订单，订单中指定的文件（IPFS CID列表）将由 Crust 节点进行存储。同时 DSM 还负责激励存储节点提供检索服务。

DSM 相当于 Crust 的原生应用层，该层设计的好坏将直接决定 Crust 的实际落地价值，DSM 的设计吸取了之前去中心化存储应用的教训，设计的更为合理。

DSM的定价机制

Filecoin 采用的是链下协商定价策略，由数据用户与矿工协商存储价格，这带来了非常大的弊端，主要体现在将一个存储市场分割为个体商户，定价机制不再透明，对于存储用户的风险较大。

我们必须要了解，目前的去中心化存储市场还停留在早期，并不存在完全的有效市场概念，一味依赖用户与矿工的协商，将极大阻碍去中心化存储的市场开拓与发展。

DSM 采取了新的机制，在 Crust 网络上构建了一个供需关系市场，将 Crust 网络形成了统一的市场。存储订单将根据文件大小，存储期限以及总体存储需求及供应量计算得出。

简而言之，就是全网的供给（全网空闲空间）越高，存储成本也就越低，反之存储成本越高。这样的定价相对协商而言更为稳定，同时当供给较少，存储订单价格更高时，也会激励矿工提供更多的存储空间资源。

存储订单机制

Crust 的存储订单机制采用类“存储池“的工作机制，当用户提交了存储订单，将经历以下几个过程：

一部分存储费将被添加到订单指定的支付池，剩余部分将进入网络权益池。

优先提交了该订单存储证明的节点将进入该文件订单支付池的支付队列。（相当于谁先下载该订单所对应的文件，谁就能优先获得订单奖励）

任何提交了相应存储证明的节点将会获得担保配额的增加。

这种机制将刺激存储矿工节点使用更大的带宽并进行分布式集群部署，因为这样可以提高文件存储订单的收益，同时也激励了存储矿工节点不断获取外部的有效数据，增加了存储文件的副本数，从而提高网络的安全性。

检索机制

Crust 除了存储市场外，还增加了检索激励机制，这对于一个去中心化存储网络而言是非常重要的。检索层激励与存储层激励相互关联，且具有其独特的特性。

DSM 增强了 IPFS 的信用系统，在 Crust 上，节点可以查询链上的存储证明信息，从而获取哪些文件块存储在哪些节点上。当节点无法从目标节点成功检索出块，则目标节点的本地排名将会下降。这与 BT 协议拥有相同的作用，但这一机制更加灵活。

排名更高的节点将获得更多且更快获得文件的机会，从而能够在存储市场中获得更多的奖励。相反，排名过低的节点将收益越来越少。

检索机制能够有效解决矿工自私所带来的问题，对于之前采用空间证明的项目而言，矿工用更低的网速或更不稳定的硬件却能够获得相同的收益，这对提供优质服务的节点来说是非常不公平的。

通过检索机制，可以迫使矿工更加重视其所提供的存储服务的质量，从而增强整个网络的服务质量。

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编译者/作者：Crypto高铭

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