Swarm 白皮书出炉:详解 Swarm 存储机制与 API 功能_区块链前沿

Swarm 白皮书出炉:详解 Swarm 存储机制与 API 功能

Swarm 1.0 主网已上线,明白一下它有哪些机能。

原文题目:《Swarm 最新官方白皮书》
撰文:Swarm

本文为 Swarm 官方最新宣告的白皮书全文,由蓝贝壳云储办理翻译,体例仅供参考,终究请以 官方白皮书 中体例为准。

简介

Swarm 的工作,是经历为去重心化的互联网供应可增添的底层原形措施,去塑造自我主权的寰球化社会和无需承诺的怒放商场。Swarm 的愿景,是经历点对点的保存和通讯体例来延长区块链,进而让「全国计划机」成为实际,这台「全国计划机」将也许动作去重心化运用举措的职掌体例和布置境况。

Swarm 也许供应不接续的工作,更灵验地抵制搜集中断或有针对性的 DoS 报复。Swarm 动作一个无需承诺的宣告平台,灵验催促了讯息自如。Swarm 以其专有的秘密个性,如匿名抚玩、可拒保存(deniable storage)、不行追踪的动态传播和不暴露元数据的文献伎俩等,相应了日趋延长的搜集平安需要。

Swarm 内置的勉励法子旨在优化带宽和保存资源的调配,使其在经济上恐怕自我保持。Swarm 节点在与每一个节点的延续中追踪它们的相映带宽奉献,而且经历 BZZ 来束缚因为不屈等嘱咐而孕育的特为债务。Swarm 中的宣告者必需耗费 BZZ 去购置向 Swarm 写入数据的权益,并对一些长时间的保存预支房钱。

Swarm 的模块化计算由明显可分的层(layer)构成。从岁月上讲,层 2「不行变保存的掩盖搜集」层 3「经历 API 的高档级数据存取」变成了 Swarm 的中心。

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DISC: 块的宣传式不行变保存

DISC (Distributed Immutable Storage of Chunks)是 Swarm 的底层保存模子。它由保存和供应数据的节点构成,在这些节点之间的协调中,假使每一个节点寻求使其经营者成本最大化的战略,那末搜集动作一个全体,其动作将表露出以下个性:

  • 秘密吝惜和无需承诺的上传和下载
  • 重大的提防法子,体例已经宣告便很难再对其施行樊篱或刷新调查势力
  • 跟着需要的推广可自动增添
  • 得回完好性吝惜的体例
  • 无需再保管的体例终究会被忘却

任何具有过剩保存空间及带宽的人,都也许以节点经营者的身份参预 DISC,并由此取得夸奖。当经营者安设并运转 Swarm 客户端软件时,会创造一个新节点并成为 Swarm 搜集的一局部,根底上异常于认真看管 Swarm 这一寰球硬盘的一小局部。

接下来,咱们将进一步界说 DISC,并声明它何故会孕育上述个性。

延续、拓扑和路由

DISC 的首先工作是设立和保护一个节点搜集,使得一齐节点都也许在互相之间发送动态。这类动态交流是经历运用 p2p 搜集合同(libp2p)的节点之间保管的好久而平安的通讯信道施行的。Swarm 瞻仰节点设立 Kademlia 延续:延续到其余特定的节点集时,节点对发送所在作出的当地决计,终究会让动态的传导找到全部最优路由。

Kademlia 假使每一个节点都调配了一个与其搜集所在分别的 Swarm 所在。经历计划前缀位(prefix bits)的数值中两个 Swarm 所在的共通值,咱们也许界说它们的热诚度。互相最热诚的节点们将孕育一个全面连通的邻域(neighbourhood)。别的,每一个节点延续到来自每一个分割邻近类(discrete proximity class)的多个平等节点。

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  • 注 1:Libp2p 是一个便于运用者开拓去重心化点对点运用的搜集框架。
  • 注 2:Kademlia 是由 Petar Maymounkov 与 David Mazières 所计算的 P2P 堆叠搜集传输合同,以建立宣传式的 P2P 电脑搜集。是一种基于异或运算的 P2P 讯息体例。它答应了搜集的组织及模范了节点间通信和交流资讯的式样。

由此孕育的拓扑组织保险了中继(relaying)在屡屡讯息跃迁中起码将动态向其预期手段地移近一步。这类岁月使动态恐怕在职意两个节点之间路由,即便这两个节点之间不维持直贯串接。传播动态所需的跃迁数上限是节点总额的对数,如许即使在一个极端巨大的搜集中,也能保证苟且两个节点一直恐怕互相干系。

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块和保存

Swarm 中的程序保存单位称为块(chunk)。块最多由 4 千字节的数据构成,而且附有一个所在。因为块的所在与节点的所在来自统一所在空间,是以也许计划它们的热诚度。Swarm 的保存计划说明每一个块都由节点保存,其所在热诚块自身的所在。

为了简单数据的守密性,块也许在添补到 4 千字节落后行加密,使得不密钥的人没法将其与其余随机数据施行识别。即便对未加密的块,节点经营者也没法简易肯定每一个块来自于哪些体例。因为 Swarm 节点没法本人采用保存、加密哪些数据块,这类起源的朦胧性和元数据的没法泄漏都为它们供应了灵验的吝惜,使它们免于接受与其所保存体例关系的肩负。

为了将块插入到 Swarm 中,节点经历同步推送合同(push-sync protocol)将区块施行转送,直到归宿它所属的邻域。尔后,块的保存确认函将沿着类似的途径被传回。想要检索一个块,只需运用检索合同,将具备块所在的要求路由到关系邻域。倘使途中的任何节点在其当地存有相映的块,则会将其以相应的大势发还。

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节点们运用同步回送合同(pull-sync protocol)延续同步其块保存。这保险了每一个邻域都冗余步保存属于其邻域的一块块。这类冗余推广了数据传输的弹性,在某邻域中的一些节点没法调查的状况下也能保持块的可用性。同步合同还保证邻域的保存体例在节点离线和新节点参加搜集时恐怕维持普遍。

转发、秘密缓和存

在 Swarm 中,动态的路由经历将其递归地转发到更热诚其手段地的场所,尔后沿着类似的路由传回一个相应来完结。此路由算法具有两个要害属性:

  • 提议要求的人是朦胧的。
  • 跟着需要的推广自动增添。

提议要求的节点发送的动态,与仅转发要求的节点发送的动态,从任何层面来看都类似。这类朦胧性使得要求的提议人恐怕保证他们的秘密不受掠夺,进而催促无需承诺的体例宣告和私密抚玩。

因为参预路由检索要求的节点或许会采用保存由它们所转发出去的块,是以便要起用可自动增添式散发体例。底下评论的带宽勉励机制为这类渔利缓存(opportunistic caching)供应了经济能源。

Swarm 记帐合同

Swarm 记账合同(Swarm Accounting Protocol,SWAP)保证节点经营者在抵消息施行路由时会去协调,同时吝惜搜集免于胡乱运用带宽。

当节点转发要求和相应时,它们会跟踪它们与每一个节点之间的相对带宽嘱咐。在确定限制内,节点间以工作换工作。但是,一朝到达限制外,欠债方既也许采用等候,直到其债务跟着光阴的推移被摊销,可能也能够经历发送支票来施行支出,这些支票可在区块链上实现为 BZZ 。

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这个合同恐怕保证那些下载或上传小批体例的人免费运用 Swarm,还有那些情愿等候的人,在与各节点施行互惠工作直到取得充实的诺言(credit)后,也能够免费运用 Swarm。与此同时,当上传或下载更大的体例量时,为那些蓄意付费的人供应了一种更敏捷的领会。

在搀扶每一个节点转发动态时,节点保管经济效果,由于每一个胜利地将要求路由到更密切手段地的节点,在该要求胜利被投递时都也许取得 BZZ。倘使该节点自身不保存数据,那末它只需支出小批的用度便可以从更近的节点要求数据块。经历如许的买卖,节点在解决要求时也许取得一点成本。这表示着节点保管对块施行缓存的效果,由于在从较近的节点购入一次块以后,对统一块的任何后续要求都将取得纯成本。

容量不及和废物搜集

跟着 Swarm 中新体例的增加,每一个节点的有限保存容量早晚会被耗尽。此时,节点须要一个战略来决计应当清除哪些块,以便为新的块让开。

每一个 Swarm 节点的当地保存内置两个子体例,即「贮藏(reserve)」和「缓存(cache)」。

「贮藏」是一个固定巨细的保存空间,异常用于保存属于节点邻域的块。一个块能否保存在「贮藏」内,取决于它所附的「邮戳(postage stamp)」。区块链上的合约理睬经历 BZZ 购置「邮批(postage batch)」。「批(batch)」的一齐者有权刊行数目有限的邮戳。尔后,这些邮戳充任某种信赖记号,向用户指明在 Swarm 中保管某关系体例的全部价格。经历运用这个值的巨细来肯定哪些在「贮藏」中的块要被优先清除,如许一来保存者的节点便能最大限制地普及 DISC 的功效。每一个邮戳的价格会跟着光阴的推移而缩小,就类似贮存房钱是按期从「批」的余额中扣除的绝对;一朝邮戳的价格不及,关系的块就会被逐出「贮藏」并置入「缓存」。

「缓存」的听命是保存因为「批」值不及或隔绝节点所在太远而不受「贮藏」吝惜的块。当容量到达限制,缓存就会被按期修剪,最万古间未被要求的块将被清除。块的受欢送程度也许经历结尾一次收到要求的光阴来猜测,更多 SWAP 收入的块将优先得回保存。与渔利缓存相联结,这类废物搜集(garbage collecting)战略使经营者从带宽勉励中取得的成本最大化,而在搜集层面上,完结了受欢送体例的自动增添。

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块表率

在上头咱们将块界说为 DISC 中数据的程序单元。Swarm 中保管两种根底的块表率:体例寻址块(content-addressed chunks)和简单一齐者块(single-owner chunks)。

体例寻址块的所在基于其数据的哈希纲要(hash digest)。运用哈希动作块的所在也许考证块数据的完好性。Swarm 在块数据的小局部上运用基于默克尔树(Merkle tree)的 BMT (Binary Merkle Tree)哈希算法。

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简单一齐者块的所在经历一齐者所在和一个 identifier 施行哈希计划而得。简单一齐者块数据的完好性由一齐者的加密签字来保险,该签字解释苟且块的数据与 identifier 之间的关连。换句话说,每一个 identity 都具有 Swarm 所在空间的一局部,他们也许在个中自如地将体例调配给一个所在。

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Swarm API 的机能

除块,Swarm 还公然了用于应对完结更高档级观念的 API,比方文献、具备百般元数据的文献的分层汇合,以至是 inter-node 动态传播等。这些 API 试图镜像那些已在 web 上运用的 API。革新颖的设想和数据组织也许绘制在这些更高的层级之上,进而为蓄意从 DISC 供应的秘密和去重心化的中心产物中获益的一齐人带来充实各类的能够性。

文献和汇合

大于单个块中理睬的 4 千字节的数据会被拆分为多个块。一组同属的块由一个 Swarm 哈希树(hash-tree)表白,该哈希树对文献在上传进程平分割成块的式样施行编码。这棵树由一组叶节点块(leaf node chunks)构成,蕴含数据自身,由一层或几层中央块援用,每一个中央块蕴含对其子块的援用。

尔后,全面文献的体例所在由根块的哈希纲要肯定,即突出全面文献的哈希树的默克尔根(Merkle root)。如许,文献的所在就形成了它的校验和(checksum),进而也许考证体例的完好性。将文献表白为块的平稳默克尔树,还供应了对文献的高效随机调查,完毕上也许高效地施行范畴盘诘。

Swarm 运用「清单(manifests)」来表白汇合。清单编码一个通用的字符串援用映照,理睬它对目次树(directory tree)、键值保存(key-value store)或路由表(routing table)施行模子建立。这些区别使 Swarm 恐怕完结文献体例,充任数据库,以至为网站和 DApp 供应假造主机。

倘使咱们将 URL 的 host 局部声明为对清单的援用,那末清单供应基于 URL 的寻址,URL 途径用作在由清单表白的映照中施行搜索的键(key),只被用于来到文献援用。

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清单以紧凑默克尔前缀树(compacted Merkle trie)的大势对它们所表白的映照施行编码,块将前缀树的节点序列化。当搜索途径时,咱们只须要沿着咱们遍历的分支的节点相映的块施行检索。如许即可以保证高效搜索文献 / 记载,其延长和带宽为汇合巨细的对数。

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文献中哈希树中央块中的子节点援用,和汇合中清单前缀树节点,在场所上与 BMT 哈希段是对齐的。完毕上,Swarm 援助紧凑解释特定命据段是在位于给定 URL 的给定偏移量(offset)处的文献的一局部,这是可公然解释的数据库索引和去笃信化蚁合的原形。

跟踪革新:feeds 和域分化

feed 是一种理睬可变资源卖弄(impression of a mutable resource)的简单一齐者块示例。feed 恐怕表白可变资源的版本化订正、对中心的顺次革新或一方在通讯信道中宣告的连结动态。

feed 的处事式样是将简单一齐者块的 identifier 界说为从中心和索引派生而来。当宣告者和体例运用者就索引的革新式样和革新光阴告终普遍时,便可以结构和搜索对该 feed 革新的特定援用。

宛如于 DNS 将域分化为主机工作器的 IP 所在,Swarm 经历运用以太坊域名分化工作 ENS (Ehereum-Name Service)——区块链上的一组智能合约,将其分化为援用以援助人类可读的域名(比方 Swarm.eth)。

每当 web 运用举措或其所代表的网站因为革新而取得新的 Swarm 援用时,便可以对在 ENS 中备案的援用施行革新。可能,当域名援用 feed 时,用户也许受益于人类可读的域名,同时也能够革新其体例,而无需在屡屡施行刷新时与区块链交互并支出关系买卖本钱。

动态传播

PSS (Postal Service on Swarm)是 Swarm 中的一种直接节点间动态传播合同。它是经历加密宗旨收件人的动态,并在体例寻址块顶用中心将其包装来完结的。因为块的创造式样令其体例所在落在接管者的邻域中,以是传播天然由同步推送合同来解决。

别的,对任何第三方来讲,动态都没法与随机加密的块施行识别,是以它也被称为「特洛伊木马(Trojan)」块 。一个瞻仰接管 PSS 动态的节点将试验解密和翻开归宿其邻域的一齐块。在胜利地将特洛伊木马块解密息争包为正当收件人以后,客户端节点也许将动态明文发送给运用 PSS API 定阅该中心的运用举措。

PSS 还供应异步传播,由于块会延续保管并终究同步到一齐邻域节点,即便这些节点在以后才上线。

因为 PSS 理睬用户从迄今为止未知的个别处接管动态,是以它是一种十足的通讯原语(communication primitive),用于向大家个别(比方备案)发送匿名动态,或经历 feeds 来树立平安通讯信道来向干系人提议讯息流。因为 PSS 不须要收件人实行任何职掌(比方轮询 polling),是以它也许动作推送告示的保举原语。

钉住和克复

DISC 终究会忘却很少被调查和未被付费的体例。经历对块施行「钉住(pinning)」这一职掌,节点也许保证它们在当地保存特定体例。同时,这类「在当地保管被钉住的体例的人(pinner)」也许参预体例的被迫或积极克复,以造福一齐用户。

被迫克复触及一个克复合同,当检索衰落时,经历运用 PSS 发送克复要求,以告示 pinner 丧失的块。Pinners 会听取克复要求,并经历从新上传丧失的块施行相应,下载者即可以在重试时找到这些丧失的块。此应对克复机能还理睬直接从宣告者节点对原始体例做种,宛如于某些现有文献同享束缚方(BitTorrent、IPFS)中的首要职掌形式。

相悖,Swarm 也供应了积极克复或数据保护(data stewardship),是以当 Pinner 积极查看搜集中体例的可用性并浮现某些块丧失时,便可以积极从新布置这些丧失的块。

论断

Swarm 动作一个点对点搜集,其一齐节点共通供应去重心化的保存和通讯工作。无需承诺且秘密的 Swarm 满意了言谈自如、数据主权和搜集怒放商场的需要,同时经历完好性吝惜、抗审查和防报复来保证其平安。本文先容了 Bee1.0 的初始主网上线中所蕴含的机能。

这是个历程碑,而旅途才适才发端:参加 Swarm,一同告竣赋予数字自如的工作。

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以太坊的智能合约完结了宣传式逻辑;以太坊的 Swarm 完结了宣传式保存;以太坊的 Whisper 完结了宣传式动态,告终智能合约之间的动态互通,借此完结机能更加冗长的 DApp。 Swarm 去重心化的体例保存和散发工作,也许将它视为 CDN,经历互联网在计划机上散发。你也许像运转以太坊节点绝对,运转 Swarm 节点并延续到 Swarm 搜集上。这与 BitTorrent 一致,也能够类比 IPFS,用 ETH 动作酬报勉励。文献被散乱成块,调配并被参预的自觉者们贮存。那些为保存并为块供应工作的节点,从那些须要贮存和检索数据工作的节点得回 ETH 动作补救。 而 Swarm 团队宣告的 ΞTHΞЯSPHΞЯΞ 名目,宗旨是创造用于瓜分、宣告和散发相关以太坊科技和生态体例前沿钻研的作品平台,蕴含诺言体例和基于技术种别、同业评审、扩张、开头跟踪的审查体例的无阻滞、协调编纂平台,来催促集体和个别之间的协调。 Swarm 是以太坊名目官方的一局部,首要是由基金会开拓,理睬矿池保存、带宽和算力资源来援助基于以太坊搜集的运用。团队试图创造一个不竭机、零妨碍和防审查的点对点保存和工作束缚计划。在 Swarm 内创造一个经济勉励的体例将催促资源交流价格的支出和迁徙。名目运用了以太坊区块链中分别的合同和岁月。SWARM察看更多以太坊 API 保存 SWARM 秘密 去重心化保存 默克尔树 项⽬起色

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