缔造BCBD经济

2020-09-22 15:26:48

区块云大数据Block cloud big data(BCBD)是一个全新的数据存储和分发网络,BCBD网络的使命是为人类信息打造分布式的、高效且强大的基础。BCBD网络将通过激励其经济的持续增长及发展以实现这一使命。经济结构设计的目标是让参与者和网络目标激励兼容,以尽可能少的规则务实地奖励有效和可靠的存储。这些机制的行为以及它们之间的相互作用在设计过程中都是需要被考虑的因素。其他经济结构和产品服务可以在这些最基础的原则上演化。此文档解释了BCBD特有的激励机制和经济刺激措施。网络中的每笔费用、奖励或惩罚的存在都会有其将如何为网络长期效用做出贡献的合理缘由解释。

此外,此文档还阐述了BCBD网络参与者之间长期合作的重要性。协议的设计促进并激励了参与者间的协作及互利共赢。

文档的其他部分阐述了:

● BCBD网络具有强大价值定位的原因 (第一节)

● 基于该商业模式打造经济和市场意味着什么 (第二节)

● 该市场如何处理数据存储 (第三节)

● 存储用户在该市场和BCBD协议中扮演的角色 (第四节)

● 协议如何检索和传输数据 (第五节)

● BCBD代币在经济中作为交易媒介的作用 (第六节)

● BCBD协议当前的经济结构和初步参数 (第七节)

● 可推动网络未来发展的关键改进规划 (第八节

1. 数据存储与分发行业的未来

BCBD是分布式的数据存储与分发网络,因此阐述什么是数字化存储网络非常重要。云存储已发展成为一个规模化行业,其价值在2019年超过460亿美元。由于容量与效用的成本较低, 数据被存储在远离终端用户的巨大的数据中心之中。内容传递网络(CDN)在人口密集的中心获取空间及服务器以缓存附近用户的内容。作为一个行业,其价值超过120亿美元。随着视频和图像逐步替代文字、分辨率的提高以及可访问互联网的设备数量增加,我们生成数据的速率也正在增长。图1描绘了全球存储数据的增长。前五名存储提供商控制着全球IaaS市场的77 %,这使得市场进入门槛非常高。任何新的市场进入者都必须在市场知名度、基础设施以及现

有提供商所拥有的潜在网络效应方面进行竞争。如果没有一个可以协调与协作的平台,小型实

体就无法有效地与现有存储供应商在容量、规模和知名度方面有效竞争。

用户对于读取数据的需求程度不同,大多数数据永远不会被读取。用户仅仅知道需要的时候他们可以访问文档、照片、记录或录像。还有种情况,某些数据会非常频繁地被访问或传输,且必须通过互联网备份以便降低延迟,从而使请求者可以随时使用。如同Airbnb允许房东与酒店进行竞争,BCBD协议将允许任何愿意参与网络且有存储容量的提供者加入并出售其存储,并同时将一些辅助性工作如工具,文档和品牌等交给BCBD网络本身。起初,网络更适用于存储不需要经常读取的文件,但是也可以在用户的要求下存储需要快速检索的文件;随着网络的完善,协议的不断发展以及更多的工具被开发,用户的使用场景将越来越多。但即便在网络启动时,BCBD网络具有独特的价值定位:

● 可验证存储 - BCBD协议以加密验证的方式检验用户的数据是否正在被存储,而不需要信任云存储提供商或其他手段。 ● 开放性参与 - 任何拥有足够硬件设备和接通互联网的人都可以参与BCBD网络。 ● 存储的分布可实现本地优化 - 在开放性参与的推动下,BCBD经济中的市场力量可以比中心化存储平台可更有效地传递信息,并且网络将具有更快的响应速度。用户想获取的网站或视频可以在附近的BCBD 挖矿节点中托管。以一种高效且经济的方式来将数据存储在网络和用户附近将增加网络的实用性。 ● 灵活的存储选择 - 作为一个开放的平台,BCBD网络将支持许多由开发者社区基于协议基础上进行改进或打造的附加工具和辅助服务。 ● 网络由社区共同打造 - BCBD为网络参与者提供了成为网络成功利益相关者的机会,网络也因此会越来越强大。BCBD参与者将通过共同努力改进BCBD网络而获益。

基于市场的供需趋势,分布式存储网络与云存储方式的差异化将促进效率明显提高和增长。

2. BCBD经济

BCBD不仅仅是一个网络,该协议为围绕存储和检索数据创建市场经济奠定了基础。网络前所未有的增长需要网络参与者做前所未有的协作。这需要市场经济中的研究人员、工程师、利益相关者、矿工和用户的共同协作,不断改进网络使其能适应并支持更多的应用场景。

2.1 数据市场

通常,供求关系由市场平衡以确定商品或服务的价格。就BCBD而言,如果您拥有额外的存

储容量和计算能力并愿意将其提供给其他人付费使用,而那些寻求数据存储的人也愿意为存储

服务付费。若这两个价格达成一致将触发交易。建立一个市场可以使消费者和生产者表达各自的偏好和定价。在繁荣的经济体中,存在所谓的“贸易所得”,其中贸易增加了交易双方的净效用(或幸福感)。

作为一个全球化的数字化市场,网络必须选择至少一种有效货币进行交易。因为BCBD是一个无准入限制的可验证商品市场,其设计要求只能通过网络原生代币 BCBD(BCBD)来满

足。该代币被用来充当交易媒介以促进交易和生产活动,有点类似于多人在线游戏中虚拟经济

的游戏货币。但是作为货币,代币也可以成为价值存储,其铸造必须与为网络增加效用联系在一起。图2展示了这一数字化存储市场的一些基础互动。

图2:用户与矿工的基本交互顺序:用户向矿工发起交易,矿工接受交易,数据进行传输,矿工将数据封装在扇区,矿工提供扇区证明并开始获得区块奖励,用户从矿工那里检索文件。

2.2 出口经济

如果您用海岛经济如何利用原材料来生产有价值的商品和服务,就很容易理解BCBD的出口经济。贸易需要通过岛上的货币实现,因此就必须购买此种货币才能进行交易, 想要参与贸易的岛上居民就需要此种货币来开展生产活动。通常来说,开展生产活动是对资本性资产的投

资,而对于BCBD,这是通过挖矿硬件和抵押代币来实现。

鉴于BCBD经济的性质,协议必须生成自己的货币。新代币生成可以促进更多的贸易并刺激

经济,但是如果供应增长过快,则可能会伤害经济。在理想情况下,代币生成率应与价值创造

率相匹配,这为协议的代币生成率提供了明确的要求。价值产生于商品交易之时,供应和需求

相清算并产生贸易所得。在对经济盈余没有可靠并激励兼容的参考下,新BCBD代币的铸造

公式尝试估算该值。

研究人员、矿工、开发者和存储用户对整个经济的总体目标是使生产尽可能的高效,并使网络

生产的产品对外界具有最大的吸引力。更高的生产效率和更有价值的商品生产,将给网络存储

服务和代币带来更多需求。BCBD经济中的恶意参与者若试图剥削协议,驱遣真实存储,并

毁灭价值,则将损害经济体中的所有成员的利益,就像小偷对海岛经济的盗窃一样。因此,所有参与者的目标应该是获得网络上产生的商品的真实交易支付需求——这是经济能蓬勃发展的关键,在很少或没有补贴的情况下经济也可以正常运行。从长远来看,BCBD网络上的用户需求大到即便挖矿几乎没有区块奖励依然可以获利。图3是出口经济的示例,其中通过矿工汇集硬盘、数据中心、计算资源,由研究人员研发的算法和由开发者开发创建的应用程序和工具

来为存储用户提供可用的存储商品和服务。

图3:BCBD经济示意图,其中原材料(电力、硬盘、算法、数据中心、人工、计算资源、软件等)被转换成可与外界进行交易的有价值的存储服务。

2.3 BCBD经济中的参与者

在BCBD经济中,存在三个不同的市场以及网络中参与者交换不同的商品或服务。在存储市场中,存储矿工出租可用的数字化存储,这些存储将由BCBD网络进行验证。相反,存储用户通过支付BCBD来存储其数据。存储定价基于可用的存储容量和存储合约的期限。在检索市场,用户将BCBD 支付给检索矿工以获得他们提供的数据副本。最后,参与者相互进行代币交易从而将BCBD流转到用户、矿工和其他代币持有者手中。图4说明了五个主要利益相关者以及他们之间的常见交互关系。

图4:网络的不同参与者及其常见的交互关系。注意一个个体或实体可以身兼多个角色,例如任何持有BCBD的个体或机构都被视作为代币持有者。

上述参与者必须共同努力才能使BCBD经济实现蓬勃发展。在这种经济中还有一个主要的生态参与者: BCBD基金会。 BCBD基金会与协议实验室相互独立运营,并由创世区块产生的 BCBD资助。基金会将合理使用代币来完成让BCBD为人类数据构建一个强大又不断发展的

网络的使命。

参与者之间需要相互协作才能使BCBD经济强大而又高效地生产有价值的存储产品和服务。

一些参与者可能会暂时加入网络并利用协议获得补贴。但是,协议设计尽可能使理性决策与网

络价值创造保持激励兼容。因此,加入网络并长期参与会增加他们的利益。协议的无准入限制

性也将因此产生一个良性循环,即吸引新的参与者、持续激励参与、并维持未来的增长。这篇

文档余下的篇章将介绍现有的机制。当有足够多的企业家和工程师看到分布式存储的巨大潜力

,这些补贴将激励参与者并加快建设蓬勃发展的经济模式的速度,而这种经济模式几乎不需要

补贴就可以运行。

考虑到网络的无准入限制性,规则和参数的设置必须激励参与者与网络的长期目标和使命保持

激励兼容。在小型社区中信任可以被依赖,但是,为了支持无准入限制的半匿名交互,规则必

须通过加密机制的执行并与激励保持兼容。作为一个分布式存储网络,BCBD提供长期可靠

并有效的存储的能力将从根本上决定其网络价值。因此,社区中的理性参与者应当引导网络来

创造真正的价值,当用户受到网络性能和功能吸引之时,他们将购买并使用BCBD来满足大

部分甚至所有的线上存储需求。

3. BCBD的存储服务

BCBD经济模式以数据存储为基础,存储矿工在确保链上共识和提供存储服务方面发挥着核

心作用。BCBD区块链使用其区块奖励来补贴链上共识参与和提供可用的存储服务。本节描

述如何在BCBD网络上提供存储服务,并解释了用于获取存在于不同机器不同设备上的存储并将其转变为分布式存储网络中的可交易商品的概念和框架。存储服务的提供过程概述如图5 所示。

图5:矿工的生命周期、在链上创建矿工、获取代币并向网络承诺容量、在达到最小矿工规模时开始出块、与用户进行交易、将承诺容量扇区升级为有交易的扇区并获得额外的交易收入、声明并修复故障。

3.1 什么是扇区

扇区是BCBD上存储的基本单位,具有标准的大小以及明确的承诺时间期限,类似全球货运

中的集装箱一样来提供数字化存储服务。扇区的大小平衡了安全性与可用性。扇区的生命周期

由存储市场决定,并明确该扇区所承诺的期限。

当BCBD存储市场上的存储矿工和用户相匹配时,便形成了一个交易订单。协议不会将与真实用户产生交易的订单和矿工进行自我交易的订单区分开1。但是,“承诺容量”架构可以使自我交易变得不必要且在经济上非理性。

如果一个扇区的容量只有部分是交易订单,则网络会将其余部分视为“承诺容量”。同样,没有交易订单的扇区被称作承诺容量扇区;矿工只需向网络证明他们承诺存储的容量便会获得奖励

,协议鼓励矿工去寻找用户存储需要。当矿工找到存储需求时,他们可以升级其承诺容量扇区

以赚取额外的收入,该过程目前涉及重新封装、通过一个密集的计算过程来为存储数据生成一

个独一无二的标识。未来升级承诺容量将最终无需重新封装即可实现2。

承诺容量扇区可以提高矿工存储用户数据的动力,但并不能完全解决问题。存储真实的用户文

件会增加存储矿工的运营成本。在某些情况下(例如如果矿工认为区块奖励的价值远远超过交

易订单的价值),矿工可能仍会选择完全忽略用户的数据,而只存储承诺容量以尽快获得区块

奖励来提高其存储算力。这将降低BCBD的使用效率,并制约用户在网络上存储数据的能

力。BCBD通过引入已验证用户的概念来解决此问题。已验证用户通过一个分布式的验证者

网络进行认证。验证后,他们可以将预定数量的已验证用户交易数据发布到存储市场,具体取

决于其数据量的大小。与没有经过验证的用户进行交易的扇区相比,与已验证用户交易的扇区

将获得更多的存储算力,从而获得更多的区块奖励。这就为存储矿工提供了额外的动力来存储

用户数据。

得到验证并不困难,对于拥有真实数据并存储在BCBD上的所有人来说,进行验证非常容

易。验证者可以自由地(但负责并透明地)分配已验证用户数据量使他们更容易加入进来,但总体效果应该是大大增加了BCBD中存储的有用数据的比例。已验证用户交易将在第4节中进一步详细阐述。

在早期的网络设计中,只有交易订单才能增加矿工获得区块奖励的几率。这就导致矿工同时扮演存储空间提供者和用户两个角色来攻击和利用网络制造恶意的虚假自我交易。

2 这一目标的实现需要一个能简洁并可公开验证的方案以证明承诺空间被正确地由复制数据所取代。这一机制在实施前需要进一步规范以保证网络安全和激励结构。

图6:交易类型及其对扇区质量的影响。值得一提的是,扇区质量在扇区的生命周期内并不会发生改变。扇区质量是扇区内不同订单及其质量倍数按时空占比的加权平均值。

根据不同的扇区内容,并非所有扇区对网络都有相同的效用。扇区质量的概念通过表明其存有

有价值的数据区分开不同的扇区。这种区分被用来为更高质量扇区分配更多的补贴。为了量化

扇区对网络共识能力的贡献,以下将描述一些相关参数。

扇区时空:由扇区大小乘以扇区承诺周期(以字节纪元byte-epoch为单位)决定。交易订单权重:此权重将交易订单所占时空转换为共识算力。一个扇区中已验证用户的交易订单所占权重则称为已验证交易订单权重,并大于普通交易订单权重。第6节中有更多详细信息。 - 交易订单质量倍数: 不同交易订单的类别(承诺容量、普通交易和已验证用户交易)有不同的质量倍数以此区别奖励。 - 扇区质量倍数:扇区质量是在激活扇区时分配的(矿工开始证明他们正在存储文件的纪元)。扇区质量倍数计算为交易质量倍数(承诺容量、普通交易和已验证用户交

易)的平均值,并以每种交易类型在该扇区中所占的时空量来加权,公式如下:

原始字节算力:扇区的原始字节,其扇区大小。加权字节算力:原始字节算力 * 扇区质量倍数。这也是共识算力。

目前协议中承诺容量和普通交易订单的乘数让自我交易变成不理性行为。将来,根据其他防止

自我交易攻击发生的方式的出现,可能会取不同的值。

赋予“已验证用户交易”的更大的质量倍数和简便的验证过程反而可以促进矿工算力的去中心化。与其他基于工作量证明的协议(如比特币)不同,对网络的集中控制并非仅单纯地根据新

参与者带来的资源来决定。在BCBD中,积累控制要么需要更加大量的资源,要么需要大量

已验证用户和已经逐步中心化控制网络的矿工进行交易来增加其影响力。已验证用户机制为纯

资源驱动的网络增加了一层社会信任。只要该过程公正且透明,并愿意承担责任和有限的信任

,就可以遏制并最大程度地减少滥用。较大的质量倍数可以为用户推动存储提供者构建对整个

网络有用的性能并为增加网络长期价值提供杠杆。随着社区不断学习和改进此过程,验证过程和数据量分配将随着时间的推移而发展。图6显示了具有各种内容的扇区及其各自的扇区质量。

3.2 扇区封装

通过复制证明(PoRep)来封装扇区是一个计算量密集的过程,会生成该扇区独一无二的标识码。一旦数据被封装,存储矿工将:生成证明;运行SNARK来压缩证明;最后,将压缩后的结果提交到区块链,作为存储承诺的证明。基于PoRep算法和协议的安全性参数,成本和性能特点会有所不同,因此必须在封装成本、安全性、链上占用空间、检索延迟等方面进行权衡。

但是,可以使用商用硬件来封装扇区,并且预计封装成本会随着时间的推移而降低。BCBD协议将与Stacked Depth Robust (SDR) PoRep一起启动,并计划升级到Narrow Stacked Expander(NSE)PoRep,从而改善成本和检索延迟。图7说明了这两种PoRep算法的权衡和特征以及未来的研究方向。

3.3 扇区的生命周期

一旦扇区生成并将交易订单提交到BCBD区块链上,存储矿工就开始在扇区上生成时空证明 (PoSt)来赢得获得区块奖励的机会并赚取存储费用。参数的设置使得矿工需要确保扇区在原始合约有效期内的稳定才能产生并获取更多收益。但是,为了提高网络性能,对扇区的生命周

期设置了一些限制。随着生命周期较短的扇区加入网络,网络可能会遇到容量瓶颈。这是因为

链的带宽被新的扇区所占用而新的扇区却只是取代了刚刚过期的扇区的容量。因此,最短扇区生命周期被设置为6个月以更有效地利用链的带宽。矿工也有激励去承诺生命周期更长的扇区。最长扇区生命周期则受到当前证明结构的安全性限制。对于给定的一组证明和参数,预计 BCBD的复制证明(PoRep)的安全性会随着扇区生命周期的增加而降低。网络计划定期更新算法以提高网络的寿命和效率。网络的未来改进将包括不设限制的扇区生命周期的安全证明

,但是协议的第一次迭代暂不涵盖这一功能。

协议的第一次迭代支持32GiB和64GiB扇区。最长的扇区生命周期由证明算法确定,初步而言最长扇区生命周期为18个月。当有新的证明或新的交易功能时这些参数还会发生调整。

扇区在其生命周期结束时会自然到期。此外,矿工也可以延长其扇区的周期。矿工完成了承诺

后才可以获得区块奖励并取回初始质押。

运营风险和故障在存储业务中很常见。但是,激励存储提供者主动向链上报告故障,并尽力修

复故障以维护网络用户的存储,这一点很重要。没有这种激励措施,就无法将矿工的真实硬件

故障与恶意行为区分开,这也符合公平对待矿工的原则。故障费用的多少取决于故障严重程度

以及矿工从该扇区获得的收入,以确保与激励机制兼容。扇区存储故障费用的三种类型为:

- 扇区故障费:当扇区处于故障状态时,每天按扇区支付此费用。费用的数额略大于该扇区的预期收入。如果一个扇区连续两个星期以上仍存在故障,则该扇区将支付终止费并从链上删除。对于有故障的扇区,此费用的初始价值为2.14天的区块奖励。当存储矿工的可靠性提高到合理阈值以上时,这些费用带来的风险将迅速降

低。

扇区故障检测费:如果矿工未如实报告故障,而是链上发现了未报告的故障,这是发生故障时支付的一次性费用。考虑到PoSt检查的概率,费用是特定扇区能够获得的5天区块奖励。扇区终止费:通过自动故障检测或矿工作出决定在扇区到期之前终止扇区。收取的