Облачные серверы способны вести полный дневник нашей жизни, храня буквально все: от личных фотографий и видео со смартфонов до рабочих документов. На первый взгляд, это решение облегчает нашу жизнь, но под маской комфорта и тщательного обслуживания клиентов могут скрываться неожиданные угрозы.
Хотя централизованное хранилище данных имеет свои преимущества: более высокую скорость и доступность, высокую пропускную способность и низкую задержку, — все это обходится дорого. Крупные компани-облачные хранилища, такие как Google и Amazon, которые доминируют в отрасли, часто подозреваются в сотрудничестве с властями и предоставлении им доступа к частным данным. Это может быть легко реализовано, потому что пользовательские файлы не зашифрованы, хранятся в одном месте и уязвимы для любых манипуляций. Более того, взломав один централизованный сервер, вы оставите тысячи пользователей без их личных данных.
Правительства могут также ограничить доступ к определенному контенту по политическим причинам, как это было сделано турецкими официальными лицами в 2017 году, когда в стране была запрещена Википедия. Китай пошел еще дальше: самые популярные в мире социальные сети, облачные хранилища и видеоплатформы были запрещены в штате и заменены местными аналогами.
В отличие от централизованного облачного хранилища, децентрализованные гордятся тем, что они более безопасны и приватны. Они не хранят пользовательские данные на одном централизованном сервере. Вместо этого они делят файлы на несколько частей и отправляют их на разные серверы или узлы, тем самым уменьшая возможность внешнего контроля над пользовательскими данными. Несмотря на эти улучшения, децентрализованное хранилище также имеет некоторые ограничения.
С тех пор, как начал развиваться блокчейн, появились энтузиасты, которые утверждают, что технология сделает лучше буквально все: от банковского дела до здравоохранения и от голосования до сбора средств. Так ли это касаемо хранения данных, и может ли блокчейн улучшить отрасль облачных хранилищ? Время покажет, и хотя уже сейчас предлагается множество решений, не стоит делать поспешных выводов.
Децентрализованное облачное хранилище: принципы работы
Облачные системы хранения хранят данные на удаленных серверах, которые называются «облаками», доступ к которым осуществляется через Интернет. Эти серверы обслуживаются поставщиками облачных серверов. В отличие от традиционных облачных серверов, децентрализованное облачное хранилище не хранит данные клиентов на одном конкретном централизованном сервере. Вместо этого он использует разные узлы, расположенные по всему миру, которые не зависят друг от друга. Узлы не размещаются на одном объекте и не контролируются поставщиками услуг, и любой может запустить узел.
Все началось почти 20 лет назад с протокола BitTorrent, который был разработан для однорангового обмена файлами. Пользователи BitTorrent загружают различные видео-, музыкальные и текстовые файлы в свое локальное хранилище, а затем могут делиться ими («сеять» их) с другими пользователями. Файлы в BitTorrent не зашифрованы, но они разделены на части, и фрагменты файлов можно загружать из разных сеялок, как в децентрализованном облаке.
Протокол Межпланетной файловой системы (IPFS) является еще одним шагом в эволюции децентрализованного хранения. Он появился в 2015 году, а затем стал основой для некоторых развивающихся в настоящее время децентрализованных систем хранения на основе блокчейнов, например, Filecoin. Как и HTTP, IPFS является гипермедиа-протоколом для Интернета, предназначенным для передачи данных между пользователями и серверами в сети, но он работает на нескольких узлах сразу вместо центрального сервера. Когда кто-то загружает файл в сеть IPFS, файл делится на фрагменты, называемые блоками. Каждый из них получает индивидуальный хэш. Позднее блоки могут быть найдены и извлечены в один файл по их хэшу или имени, при использовании адресации на основе содержимого, которая отличается от адресации на основе местоположения в HTTP.
Решения на основе блокчейна в облачном хранилище: вне цепочки и внутри цепочки
Протоколы BitTorrent и IPFS далеки от совершенства и имеют ряд проблем. С появлением технологии блокчейн идея использовать ее для улучшения хранения данных, стала привлекательной для множества разработчиков во всем мире. Децентрализованные облачные решения на основе блокчейнов извлекли уроки из опыта своих предшественников и нацелились на повышение безопасности, конфиденциальности и контроля пользователей над своими данными. Одной из их отличительных особенностей является шифрование. Когда вы загружаете файл в сеть, он автоматически шифруется. После этого вы можете получить доступ к вашему файлу с ключом шифрования; без ключа никто не сможет достать и прочитать ваш файл.
То, что решения, основанные на блокчейне, имеют общее с BitTorrent и IPFS, — это шардинг (обмен данными). Проще говоря, это процесс разбиения одного файла на множество частей, чтобы эти части могли храниться на разных узлах. Ни один элемент узла не хранит ваш файл целиком, вместо этого он хранит только его фрагмент. Эти фрагменты дублируются, что приводит к избыточности данных; даже если определенный узел выходит из строя с фрагментом вашего файла, такой же фрагмент можно найти на других узлах.
Существуют два принципиально разных подхода в решениях для хранения данных с использованием цепочки блоков: вне цепочки и внутри цепочки. Принцип внутри цепочки означает, что все данные пользователей хранятся в каждом из блоков цепочки блоков. Неоспоримым преимуществом этого метода является то, что даже в случае атаки данные могут быть восстановлены и синхронизированы. Повышенная безопасность обходится дорого: каждый узел должен содержать буквально все загруженные данные, что гораздо затратнее. Считается, что блокчейн недостаточно масштабируем для хранения целых файлов пользователей. Любой работающий узел должен будет хранить копию всех загруженных данных пользователей, и все узлы должны будут постоянно синхронизироваться друг с другом.
Если каждый пользователь загрузит всего несколько мегабайт данных, сеть станет перегруженной. Кроме того, это будет стоить целое состояние в сетевых сборах. Эта проблема известна как «вздутие блокчейна». Вот почему почти все решения для хранения данных на рынке используют хранение вне цепочки. Они пытаются решить проблему масштабируемости, не сохраняя данные пользователей в блокчейне, ограничивая себя только хранением метаданных в цепочке и используя блокчейн для облегчения экосистемы платформы. Очевидное слабое место нестандартных решений — более слабая безопасность. Если система подвергается атаке, теоретически могут остаться одни только метаданные, а сами данные будут полностью потеряны. Хотя такие решения более рентабельны и имеют несколько вариантов использования.
В автономных решениях используются майнеры, которые предоставляют свои жесткие диски для хранения файлов других пользователей за вознаграждение, а блокчейн используется для облегчения рынка хранилищ между майнерами и пользователями. Убедить пользователей хранить чужие данные на своих дисках и запускать узлы может быть непросто, но это важно для масштабирования экосистемы автономных решений, а блокчейн помогает в этом децентрализованным облакам. Одним из наиболее распространенных вариантов является использование собственной криптовалюты платформы в качестве стимула. Это побуждает пользователей сдавать в аренду свое свободное дисковое пространство, что позволяет расти этой ненадежной экосистеме.
BitTorrent представила свой BTT после того, как компания была приобретена TRON. Основной вариант использования BTT — вознаграждение пользователей за хранение и распространение («заполнение») файлов, но планируются и другие варианты, такие как оплата контента, донаты для создателей контента и краудфандинг.
В сети Filecoin блокчейн также используется для связи пользователей, которым необходимо хранить свои данные, с теми, кто может предоставить пространство для хранения - их также называют «майнерами». Клиент подает заявку на блокчейн, и когда найден соответствующий заказ от майнера, стороны подписывают заказ на сделку. Майнеры затем награждаются монетами.
Децентрализованное облачное хранилище имеет свои преимущества, а блокчейн добавляет в ним еще несколько. По сравнению с традиционными централизованными облачными серверами, такими как Amazon или Google Drive, децентрализованное облачное хранилище на основе блокчейнов имеет ряд неоспоримых преимуществ.
Безопасность
Как мы писали в предыдущем разделе этой статьи, децентрализованное облачное хранилище на основе цепочки блоков делает хранение и передачу данных более безопасным. Файлы зашифрованы закрытыми ключами, что делает невозможным доступ к файлу без него. Файлы также делятся на части для хранения на нескольких узлах, чтобы не было единой точки хранения. Если централизованный сервер выйдет из строя, вы, вероятно, потеряете доступ к своим данным. Если только один определенный узел работает неправильно, вы сохраните свои файлы в безопасности.
Стабильность
Поскольку нет центрального органа, никто не может отобрать ваш файл, ограничить доступ или внести в него изменения в соответствии с цензурой. Хэш файла хранится в главной книге.
Сниженная цена
В то время как продукты централизованного облачного хранения, такие как Amazon S3, Google One и Dropbox предлагают 1 ГБ пространства за $0,023, $0,02 и $0,005 в месяц соответственно, их конкуренты, использующие блокчейн, предлагают цены всего лишь от $0,002.
Награды за хранение
Многие децентрализованные облачные проекты используют блокчейн и собственные криптовалюты для стимулирования пользователей. Те, у кого есть свободное место для хранения (неиспользуемые жесткие диски, центры обработки данных), могут сдавать его в аренду его за вознаграждение. Облачные платформы Blockchain связывают пользователей, желающих поделиться своим пространством хранения, с теми, кто в этом нуждается, что делает ситуацию беспроигрышной.
Новейшие решения, вероятно, позволят хранить данные пользователей в блокчейне
Как объяснено выше, решения вне цепочки используют блокчейн для различных целей, но не для хранения самого контента. Хранение данных в блокчейне имеет определенные ограничения, и одним из наиболее важных из них является потенциальная проблема масштабируемости. Блокчейны могут обрабатывать только ограниченное и относительно небольшое количество транзакций по сравнению с традиционными платежными системами. В периоды пиковой нагрузки это приводит к перегрузкам сети, задержкам транзакций и увеличению платы за транзакции. С ростом числа пользователей и транзакций в существующих условиях это может стать существенным недостатком.
Сегодня существуют различные технологии хранения данных, которые претендуют на решение проблемы масштабируемости, хотя большинство из них все еще находятся на стадии разработки. Одним из таких является ILCoin и его протокол RIFT, который уже был реализован в сети, как заявили в компании. Протокол RIFT — это многоуровневое решение, в котором каждый добываемый блок содержит мини-блоки, которые, в свою очередь, содержат данные пользователей. Разработчики ILCoin говорят, что их размер блока может составлять до 5 ГБ вместе с мини-блоками, что делает его «самым большим среди конкурентов». По словам команды проекта, путем решения проблемы «первым пришел, первым вышел» и проблемы бутылочного горлышка, его протокол RIFT делает «размер сети потенциально неограниченным».
Разработчики ILCoin утверждают, что протокол RIFT открывает широкие возможности для безопасного и прозрачного хранения любого цифрового контента в блокчейне. До настоящего времени хранить большие объемы данных в цепочке было невозможно из-за «вздутия блокчейна». Команда ILCoin заявила, что благодаря принципу асинхронизации и миниблочной архитектуре это скоро станет возможным в их децентрализованном облачном решении для хранения блокчейнов, запуск которого запланирован на конец этого года. Очевидно, что запуск полноценного узла для платформы хранения в сети будет дорогостоящим, поэтому разработчики ILCoin делают ставку на вознаграждение своих будущих партнеров собственной криптовалютой, такой же, как у их конкурентов.
Свои преимущества и недостатки имеют как традиционные решения для хранения данных, так и децентрализованные облака. Традиционные облачные серверы имеют более высокую скорость и доступность, но они не шифруют данные пользователей и хранят их в одном месте, что угрожает безопасности и конфиденциальности данных. Децентрализованное облачное хранилище повышает безопасность и конфиденциальность данных пользователей за счет шифрования их файлов и шардинга, но они не могут похвастаться такими же высокими скоростями и низкими задержками, как у централизованных конкурентов.
Кроме того, решения блокчейна для децентрализованного облачного хранилища еще не продемонстрировали способность создавать критическую массу пользователей, что крайне важно для экосистемы и остается одной из точек преткновения таких систем. Также децентрализованное хранилище может быть внутри цепи или вне ее. Последние успешно устраняют проблему раздувания цепочки блоков, но имеют более низкую безопасность данных, поскольку они не хранятся в цепочке блоков. Создатели решений внутри цепи утверждают, что они безопаснее, но дороже и требуют больших блоков. Подводя итог, каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, и только время покажет, какой из них лучше.