鴕鳥區塊鏈

一文縱覽NFT數據存儲的現狀、機遇與挑戰

鴕鳥區塊鏈要聞 2021-10-08 16:54
摘要:

存儲已成為NFT這個木桶上的短板,從NFT底層架構出發,全面理解NFT存儲現狀與發展趨勢。

來源:HashKey Research

作者:華中科技大學區塊鏈存儲研究中心和 HashKey Capital Research

區塊鏈技術在數字世界中實現了對貨幣的映射,產生了一系列同質化加密數字貨幣,造就了近幾年加密貨幣的投資浪潮。而非同質化通證 NFT 的出現,讓我們看到了映射整個現實世界的可能。

除了貨幣以外,現實世界中的大多數物體都是獨一無二的,它們的性狀和價值都不盡相同,NFT 的特征可以完美適配這種情況,為不同的物體實現在數字世界中的通證化,利用區塊鏈不可篡改、公開透明、可追溯等特性,完成現實世界向數字世界的映射,進而構造那個我們期待已久的烏托邦之城——元宇宙。

而受限于目前的技術瓶頸,NFT 還未能完美達成上述這個設想,因鏈上擁堵的通信狀況、有限的可擴展性和高額的 gas 費用等原因,NFT 的元數據和媒體數據并沒有完全存儲在鏈上,而是選擇了在鏈下存儲,失去了區塊鏈技術的保護,這部分數據并不是完全安全可靠的,也就是說現在的 NFT 還未能做到像比特幣等加密貨幣一樣的可靠性,而這一點卻淹沒在了對 NFT 的狂熱情緒之中,很少受到關注。

根據 coingecko 的數據,截至發稿前,NFT 市場總市值為 229.7 億美元,占全球加密貨幣市值的 1.2%,24 小時交易量 32.5 億,仍在保持強勁的增長勢頭。NFT 龐大市值背后的安全性卻十分脆弱,因鏈下存儲的不確定性,NFT 丟失事件時有發生,一旦其相對應的元數據和媒體數據失效,在鏈上所保存的 NFT 所有權憑證,只是一張沒有承兌方的無價值支票。目前應用范圍最廣的 NFT 標準 ERC721 作者 William Entriken 曾說:「只有在你信任實際管理你資產的保管人的前提下,你那個被記錄在賬本上的資產所有權才有效。」

NFT 現在并不安全,比特幣等加密貨幣涉及交易的信息是完全存儲在鏈上的,而 NFT 則不同,雖然它的交易流程也是在鏈上完成,但由于其特殊性,往往會涉及復雜的元數據和所需存儲空間較大的媒體數據,通常會存儲在鏈下的項目自有中心化服務器、第三方云服務器、IPFS 或者是 MEFS(MEmo File System) 等 NFT 存儲項目中,這些錯綜復雜的「保管人」相較于鏈上存儲都存在不同的風險因素。

鑒于 NFT 存儲已成為目前 NFT 這個木桶中的最短一塊木板,且其作為元宇宙的關鍵基礎設施,在未來新社會生態中將發揮重要作用。本文將從 NFT 的底層架構出發,總結 NFT 存儲現狀,深入探究 NFT 存儲方面面臨的機遇和挑戰。

NFT 的基本內涵

NFT 的基礎概念

NFT 全稱為 Non-FungibleToken, 中文名是非同質化通證。 是一種源于以太坊智能合約的非同質化通證,其作為獨特的數字資產,具有不可分割、不可篡改、不可替代、獨一無二等特性。

相對而言, FT(FungibleToken) 也就是同質化通證,以以太坊為例,每個以太坊都是同質化的,相互之間沒有任何區別,且可以拆分成更小的單位。而每個 NFT 都擁有獨特且唯一的標識,無法兩兩互換,也無法拆分。

NFT 以其獨有的特性賦能各領域創作者,提供了一種更方便可靠的數字資產確權方式。創作者們可以很容易的通過 NFT 證明數字作品的存在性和所有權,包括但不僅限于圖片、視頻、藝術品、門票等形式。此外,創作者們還可以在每次 NFT 的交易流通過程中賺取版權稅。

NFT 的技術構成

區塊鏈:區塊鏈最早是作為比特幣的分布式賬本而被人們所熟知。區塊鏈是一種分布式的且不可篡改的數據庫,它實質上一個記錄數據信息的列表,并使用加密協議對其中的信息進行保護。區塊鏈為長期存在的拜占庭問題提供了可行的解決方案。

智能合約:智能合約加速了數字協議的執行和驗證過程。基于區塊鏈的智能合約使用圖靈完備的腳本語言來實現復雜功能的兼容,并通過依靠共識算法來進行執行,以保證一致性。智能合約讓不依賴第三方信用中介的公平交易成為可能,可以實現跨行業、跨領域、跨生態的價值交互。

鏈上交易:鏈上交易需要通過區塊鏈地址和交易指令來實現。區塊鏈地址由固定數量的字母、數字和字符組成,它是一個類似于銀行賬戶的獨特標識符,供用戶來發送和接收資產。并且有一對相互對應的公鑰和私鑰,以驗證交易的真實可靠性。

數據編碼:通過數據編碼,可以將文件壓縮成有效格式來節省存儲空間。在進行 NFT 的資產確權時,其實是對 NFT 創造者所簽署的哈希值進行確權,其他人可以復制這些元數據,但他們不能證明對其的所有權。

NFT 的基本模型

協議標準

NFT 建立的底層邏輯是以分布式賬本為基礎,同時其交易依賴于點對點的網絡,如果將區塊鏈這個分布式賬本看做一種特殊類型的數據庫的話,那么 NFT 就將存儲于這個數據庫之中實際 NFT 的存儲現狀要更復雜一些。假如這個數據庫具有基本的安全性、一致性、完整性和可用性等特征,那么整個 NFT 生態閉環主要包括以下幾個場景。

1、NFT 數字化:NFT 創作者將檢查文件、標題、描述語句是否完全準確,然后將 NFT 的元數據轉化為適當的格式。

2、NFT 存儲:NFT 創作者可以選擇鏈上和鏈下兩種方式來存儲元數據,鏈上存儲費用較高、交通擁堵但元數據會與通證一起永久存在,鏈下存儲限制較小但理論上存在元數據丟失的風險。目前鏈下存儲可選擇的解決方案有集中式數據存儲、IPFS 和分散式云存儲等。

3、NFT 簽名:NFT 創作者對包含 NFT 數據哈希值在內的信息進行簽名,然后發送給智能合約。

4、NFT 鑄造和交易:智能合約在收到 NFT 的完整信息后,便可以開始鑄造同時啟動交易流程,其主要機制是由通證標準來制定的。

5、NFT 確認:一旦交易信息在鏈上得到確認,NFT 的鑄造流程就完成了,被鑄造的 NFT 將永久性地鏈接到一個獨一無二的區塊鏈地址以證明它的存在。但 NFT 的實際內容通常存儲在鏈下,與 NFT 的所有權分屬兩個存儲系統。

NFT 的關鍵屬性

NFT 本質上是一種 dApp,即去中心化的應用,因此它擁有來自底層公共賬本所賦予的各種特性,大致可以總結為以下幾點:

可驗證性:NFT 的通證元數據和所有權可以公開驗證。這個前提是元數據在鏈上存儲,如果存儲在鏈下,則由鏈下存儲系統決定是否可以公開驗證。集中式存儲是無法公開驗證的,設備所有者可以隨意更改數據;IPFS 可以通過 CID 驗證數據是否被篡改,而無法驗證存儲狀態;MEFS 等分散式云存儲系統不僅可以驗證數據是否被篡改,同時可以驗證數據的存儲和冗余狀態。

交易透明:NFT 從鑄造到出售再到購買,整個流程都是公開透明的。但 NFT 元數據和媒體數據的存儲并不是完全公開透明的,NFT 創作者會自行選擇存儲方式,但大部分存儲方式的安全性并無法清晰地評估。

可用性:NFT 所依賴鏈上系統永遠不會癱瘓,只要是已發行的 NFT,不存在無法出售和購買的可能性。而 NFT 鏈下存儲的數據會存在不可用的風險,目前除了 MEFS 等分散式云存儲系統有完善的風險控制措施以外,中心化存儲和 IPFS 并未有可控措施。

防篡改性:NFT 的元數據和完整的交易記錄,一旦被確認以后,永久存儲,且只能添加新信息,不能修改過往信息。如果元數據存儲在中心化服務器中,服務運營商可以隨意篡改數據,IPFS 和 MEFS 等文件系統具有不可篡改的特性。

易于流通:每個 NFT 用戶所看到的信息都是即時更新的,消除了傳統生產者-信用中介-購買者之間的信息壁壘,信息清晰,易于流通。

原子性:NFT 的交易可以在一個原子性、一致性、隔離性和持久性(ACID)的系統中完成。

可交易性:NFT 及其相應的產品能夠任意的進行交易和交換。而 NFT 的存儲標準是其價值的主要支撐,所交易 NFT 的價值構成有待考量。

NFT 的風險評估

NFT 系統是由區塊鏈、存儲和網絡應用集合而成的技術,其安全保障具有一定的挑戰性,每一個組成部分都有可能成為安全的短板,致使整個系統受到攻擊。本文采用 STRIDE 方法進行威脅建模,從仿冒(Spooling)、篡改(Tampering)、抵賴(Repudiation)、信息泄露(Information Disclosure)、拒絕服務(Dos)和權限提升(Elevation of privilege)等方面,全方位評估 NFT 系統所存在的風險可能。

仿冒:仿冒與真實性相對應,是一種在系統中冒充另一個人或物的能力。當用戶鑄造或者交易 NFT 時,惡意攻擊者可能利用認證漏洞或者竊取用戶私鑰來非法獲得 NFT 的所有權。建議對 NFT 智能合約進行正式驗證,并使用冷錢包與線上數據隔離,防止私鑰泄露。

篡改:篡改與完整性相對應,是指對 NFT 數據進行惡意修改。區塊鏈是一個強大的分布式賬本,其使用的哈希加密算法是具有原像抗性和次原像抗性,如果 NFT 的元數據存儲在鏈上,那么交易一旦確認,NFT 的元數據和所有權是不能被惡意篡改的。但如果是存儲在鏈下的 NFT 元數據,以及存儲在鏈下的媒體數據,這些數據是有可能被操縱的。建議使用去中心化的分散式云存儲系統,以保障數據的安全可靠性。

抵賴:抵賴與不可拒絕性相對應,是指 NFT 創作者或者所有者在交易信息通過鏈上確認后,無法拒絕或者撤回。這一流程的安全性由區塊鏈分布式賬本的特性和簽名的不可偽造性進行保證,但其中涉及到的哈希值有可能被惡意攻擊者竊取或者替換。建議使用多簽名驗證的智能合約,可以規避掉部分風險。

信息泄露:信息泄露與保密性相對應,是指 NFT 的相關信息泄露給未經授權的用戶。由于在 NFT 系統中,智能合約的狀態信息和交易指令代碼都是完全透明的,任何人都可以公開訪問,這種情況下存在多種信息泄露風險。即使只獲取到 NFT 的哈希值,惡意攻擊者就可以利用哈希值與交易信息的關聯性作惡。建議 NFT 創作者使用保護隱私的智能合約來替代普通的智能合約,以保護隱私。

拒絕服務:拒絕服務與可用性相對應,是指惡意攻擊者攻擊 dApp 或者鏈下存儲的原始數據,導致其對 NFT 系統拒絕服務。得益于區塊鏈的高可用性,用戶可以隨時調用自己所需要的信息,不用擔心鏈上系統拒絕服務的情況。但由于鏈上有限的空間和通訊壓力,部分 NFT 的功能需要依賴鏈下系統來實現,比如元數據和媒體數據的存儲,中心化的網絡應用和存儲系統仍有遭受傳統 DoS 攻擊的風險,進而拒絕對 NFT 系統進行服務。建議使用新的混合區塊鏈架構,或者去中心化的分散式云存儲系統。

權限提升:權限提升與授權性相對應,是指攻擊者通過利用智能合約的漏洞獲取 NFT 相關權限,或者通過攻擊 NFT 鏈下相關系統獲取非法權限。NFT 的授權完全由智能合約進行管理,設計不良的智能合約會存在授權方面的風險,同時存儲在鏈下的 NFT 元數據或者媒體數據,也有可能對權限造成影響的風險。比如,篡改或者刪除存儲在鏈下的元數據或者媒體數據,將使 NFT 的所有權失去意義。建議創作者在鑄造 NFT 時使用成熟完備的智能合約,在不考慮成本的情況下將數據全部存在鏈上,或者使用更可靠的去中心化分散式云存儲系統降低成本。

NFT 存儲的現狀

一文縱覽元宇宙關鍵基礎設施:NFT 數據存儲的現狀、機遇與挑戰

NFT 產品類型

NFT 憑借其獨特的屬性,對包括元宇宙、數字藝術品、收藏品、游戲、DeFi、公共事業和體育等多個領域都帶來了一定程度上的改變,本文對各類別市值第一梯隊的 NFT 產品進行總結,作為研究 NFT 存儲現狀的標的群體。

元宇宙

Decentraland

Decentraland 是一個基于以太坊的虛擬現實平臺,用戶可以創造內容和 dApp 并將他們貨幣化,創作內容可以供其他用戶交互體驗。Decentraland 中土地使用笛卡爾坐標系進行標記,社區擁有永久所有權,他們可以完全掌控自己的作品。

Decentraland 將數字資產所有權和其他可交易的信息存儲在以太坊區塊鏈上,而其他類似場景狀態和用戶位置等需要實時交互的信息,則存儲在用戶電腦或者場景所有者的私有服務器上,場景開發者們需要自行選擇什么信息值得存儲在鏈上,因為這需要較高的成本。

The Sandbox

The Sandbox 是一個社區驅動的 UGC 平臺,用戶可以獲取自己的數字土地以及創作內容的所有權。他們的作品都可以自由進行交易,從而真正成為這個完全由用戶創造的元宇宙中的一部分,元宇宙中的所有元素都是社區自驅的。

The Sandbox 的通證 SAND 使用 ERC-20 標準,數字資產的確權和交易使用 ERC-1155 和 ERC-721 標準,這些信息都存儲在以太坊區塊鏈上。而數字資產的實際媒體數據存儲在 IPFS 上,同時使用亞馬遜的 S3 云服務對網頁前端進行支持,創作者尚未鑄造的數字資產將存儲在 S3 云服務器上,而數據隱私風險需要進一步使用去中心化存儲方案進行保護。

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CryptoVoxels

CryptoVoxels 是一個基于以太坊的元宇宙世界,用戶可以在街道上建造、開發和銷售數字資產,其所有權將永久地記錄在區塊鏈上。風格比較類似于 Minecraft,用戶可以使用自定義的像素單色塊建造自己的土地,同時也為用戶提供系統原生的 COLR 通證為土地添加顏色。目前 CryptoVoxels 將用戶在土地創造數字作品對應的媒體信息存儲在公司運營的服務器中,其曾在社交媒體表示,將會考慮將數據轉移到去中心化的存儲系統中。

數字收藏品

CryptoPunks 是一系列擁有不同特征的像素風格頭像,總數共 10000 個,最初可以通過以太坊錢包免費認領,目前需要通過二手交易平臺購買。最初為了節省 Gas 費用,CryptoPunks 將 10000 個角色聚合在一張圖片之中,并將這張圖片的哈希值存在鏈上的智能合約里,但并未透露其原始媒體數據的存儲位置。隨著 NFT 存儲風險得到了更多重視,CryptoPunks 花費了 75M 的 gas 費用將全部頭像存儲在了以太坊區塊鏈之上。

Bored Ape Yacht Club 是一系列擁有不同特征的猿猴頭像,總數共 10000 個,目前已全部鑄造完成,可通過二手交易平臺購買。BAYC 在其官網公布了每個頭像所對應的 TokenID、SHA-256 哈希值和 IPFS 哈希值,同時還使用去中心化存儲系統將每個頭像的媒體數據進行了備份,且將備份信息也進行了公示。

NBA Top Shot 是一個供 NBA 球迷們收集和交易 NBA 歷史上各個高光瞬間的收藏平臺,這些高光瞬間通過同樣由其開發團隊 Dapper Labs 開發的公鏈 Flow 鑄造成 NFT,并可以自由進行交易。NFT 的一些描述性的數據信息存儲在鏈上,而每個 NFT 相對應的視頻流數據存儲在鏈下的集中數據中心里,

游戲

Gods Unchained 是一款基于以太坊的類似于《爐石傳說》的 NFT 卡牌游戲,玩家可以通過組建自己的卡組參加競標賽、大逃殺等游戲模式,卡牌可以在市場上自由交易,玩家擁有所有權。目前游戲中 NFT 的所有權存儲在鏈上,而 NFT 卡牌的元數據和媒體數據存儲在公司服務器上,提供 API 接口在智能合約中使用。

Axie Infinity 是一款基于以太坊側鏈 Ronin 的類似于《精靈寶可夢》的寵物養成游戲,玩家可以收集、訓練和養育 NFT 形式的 Axie 幻想寵物,并擁有寵物的所有權。該項目將每個 Axie 的所有權 信息和其所獨有的遺傳數據存儲在鏈上,而為了滿足游戲的低延遲需求,將媒體數據存儲在鏈下的中心服務器中。

MyCryptoHeroes 是一款基于以太坊的架空世界 RPG 游戲,玩家可以收集 NFT 形式的英雄,組建自己的英雄團隊進行戰斗。該項目所涉及 NFT 的元數據存儲在鏈上,而媒體數據存儲在公司管理的服務器中。

NFT 交易平臺

Opensea 是最早也是目前最大的 NFT 交易平臺,占有交易市場 90% 以上的份額。最初 Opensea 也是使用中心化的服務器存儲 NFT 的元數據和媒體數據,但隨著單個 NFT 的價值不斷升高,中心化存儲所引發的數據丟失情況也時有發生,Opensea 現在也為 NFT 創作者們提供去中心化存儲方案以供選擇。創作者們現在可以選擇使用 IPFS 實現 NFT 元數據和媒體數據的去中心化,但他們需要為這一選擇自行付費。

Rarible 是目前第二大 NFT 交易平臺,支持 ERC-721 和 ERC1155 協議,該項目將創作者鑄造的 NFT 的元數據和媒體數據存在網站后端,也就是中心化的服務器之中,新的買家根據需要可以在鏈上進行調用。SuperRare 是一個線上藝術畫廊,同時也具有交易功能,并且發行了自己的交易通證 RARE。SuperRare 所競拍的 NFT 沒有向用戶展示很詳細的技術信息,比如智能合約、tokenID、元數據等,這或許是該平臺市場份額占比一直較低的原因。通過查詢,SuperRare 使用 IPFS 進行元數據和媒體數據的存儲。

鏈上存儲

目前 NFT 使用的區塊鏈主要包括以太坊、Flow、BSC 等公鏈,Polygon、Ronin 等側鏈。

受限于鏈上高昂的 gas 費用和擁堵的通訊狀況,大部分 NFT 項目選擇只將 NFT 的所有權數據存儲在鏈上,以確保所有權的不可篡改、可追溯、不可抵賴等特性。交易不需要通過中心化的信任機構做中介,可以直接通過鏈上的智能合約完成,給予了 NFT 良好的流通性,使用不受任何第三方控制的技術作為信用中介。

而代表 NFT 實際形態的媒體數據被存在鏈下,在某些情況下還包括一些比較復雜的元數據信息也存在鏈下,與所有權存儲系統分離,這使得被區塊鏈技術嚴密保護的所有權蒙上了一層陰影。

鏈下存儲

目前 NFT 鏈下存儲的方式主要包括中心化、中心化可驗證、去中心化和去中心化可修復等四種方式。

中心化

大多數 NFT 項目沒有 Opensea 這樣的市場體量,很多也都在起步階段,并沒有很重視鏈下數據存儲的安全性問題。智能合約中的特定標識符可以用來返回相關元數據和媒體數據,他們通常會使用運行在 Web 服務器上的 URL 來作為標識,這個服務器是由公司運行或者由亞馬遜等云服務商提供,這種中心化的存儲會帶來篡改、拒絕服務等風險。

中心化可驗證

以 CryptoPunks 為例,其最初將產品集成圖像存儲在中心化服務器中,然后將這張圖片的加密哈希值存儲在智能合約中用于驗證。這樣做的好處是,可以通過哈希值對圖片進行驗證,以確保沒有進行過任何修改,賦予了 NFT 媒體數據不可篡改的特性。但媒體數據本身存儲在中心服務器中,而不是像鏈上 NFT 所有權存儲一樣進行全網節點備份,存在數據遺失,拒絕服務等多方面風險。

中心化可驗證的鏈下存儲方式是對中心化方式的優化,但仍存在多方面風險,不能很好的解決 NFT 乃至元宇宙對確權數據本體的高可靠性存儲需求。

去中心化

IPFS 作為目前去中心化存儲的代表項目,已逐漸被 NFT 產業所接受。IPFS 旨在為傳統中心化的 HTTP 提供去中心化的尋址方式補充。以 Bored Ape Yacht Club 為例,其元數據和媒體數據都存儲在 IPFS 中,IPFS 提供冗余備份和穩定的內容尋址,其作為一個運行在多節點的尋址網絡,解決了之前中心化存儲 URL 地址失效的痛點,規避了對中心化服務商的依靠。

IPFS 這種去中心化的尋址方式進一步改善了 NFT 元數據與媒體數據的存儲方式,但其做為一個尋址系統,并不能提供足夠安全可靠的存儲服務,即使 CID 地址會在系統中一直存在,但其對應的具體數據并沒有相匹配的穩定性。原因是 IPFS 中的網絡節點對內容的備份是自驅動的,如果只有單個節點或者少數一部分節點備份了相應內容,這些節點損壞或者下線,存儲數據將會消失,CID 只能指向一片空白。

去中心化可修復

去中心化可修復的存儲系統作為 NFT 解決鏈下存儲新的可能,正在得到行業內外的廣泛關注,Filecoin、Memo、Arweave 等去中心化的分布式云存儲項目也在積極探索為 NFT 愛好者們提供更好的存儲優化方案,其中 Filecoin 和 Memo 分別推出了基于各自存儲生態的 NFT 存儲項目。

NFT.Storage 是由 Protocol Labs 推出的基于 Filecoin 生態的 NFT 存儲項目,通過該項目存儲的 NFT 將被存儲在 IPFS 或者 Filecoin 中,目前單個存儲數據容量限制在 100MB 以內。其修復功能基于 Filecoin 的激勵機制,通過對存儲節點的評分驗證系統,及時發現和修復損壞或者遺失的數據。但 IPFS 中的存儲由 Protocol Labs 提供,需要更多網絡節點參與,進一步去中心化。Filecoin 中的存儲還未能與主網鏈接,由測試網節點提供,存在因網絡重置造成丟失的風險。

Metastorage.org 是基于 MEFS 存儲文件系統開發的,Memo 生態的 NFT 存儲項目,通過該項目存儲的 NFT 將在 IPFS 和 MEFS 中進行雙份存儲,其中 MEFS 是 Memo Labs 開發的存儲系統,目前對存儲數據量沒有限制。其修復功能基于 MEFS 存儲系統,采用多副本和糾刪碼的冗余機制,同時提供公開的驗證手段,系統中的 KEEPER 角色負責為用戶匹配通過驗證和挑戰的節點,并持續評估維護。雖然 MEFS 整體修復機制與區塊鏈解耦,但仍需要 Memo 系統有更大范圍的節點參與,以為 MEFS 系統提供支持,形成穩定生態。

去中心化可修復的存儲系統有望成為 NFT 存儲的未來解決方案,讓 NFT 元數據和媒體數據的存儲與所有權的存儲更加匹配。目前產品技術和規模仍處在起步階段,落地實施程度有待進一步觀察。

NFT 存儲的機遇

元宇宙價值支撐

一般來說,元宇宙是指使用包括互聯網和 VR 在內的一系列技術而建立的虛擬世界。在幾十年前,這個概念就已經誕生但遲遲沒有落地實現。隨著區塊鏈的快速發展,元宇宙迎來了成為現實的可能,區塊鏈為元宇宙世界提供了一個理想的去中心化的環境,而 NFT 的出現也為數字資產確權提供了可行路徑。受制于目前的區塊鏈技術,NFT 的實際內容需要與之所有權存儲相匹配的存儲方式,需求倒逼技術發展,致力于解決 NFT 存儲問題的分散式云存儲行業將隨之迎來廣闊的市場空間,以突破目前 NFT 中心化存儲的安全瓶頸。

在這個由區塊鏈推動的虛擬現實中,參與者可以有非常廣闊而豐富的想象空間,如享受游戲、展示自制的藝術,擁有和交易虛擬財產等。此外,用戶還有機會從獨特的虛擬經濟體系中獲得利潤。他們可以購置無中心化機構掌控的土地,在上面以 NFT 的形式進行自由建造,將建筑物出租給他人以獲得報酬,或者飼養繁殖稀有寵物并出售以獲取收益。

元宇宙生態系統涵蓋了上部分討論過的元宇宙的所有項目,這些項目大部分都還處于早期階段,通常都會使用區塊鏈來記錄和確保用戶數字資產的所有權,而與所有權相對應的媒體數據大多仍然存在中心化的服務器或者 IPFS 中,并沒有得到與所有權相匹配的保護,也使得數字資產的完整性存在一定風險。如果沒有一個完整可靠的存儲閉環,對使用區塊鏈技術對所有權進行的保護也將失去意義。

P2E 游戲產業的基礎設施

近期 P2E 游戲迎來爆發期,得到了玩家和資本市場的廣泛關注,尤其 Axie Infinity 一舉反超 NBA Top Shot 成為市值最高的 NFT 項目,可以看出 NFT 在游戲行業有很大的潛力。已經存在的一些加密游戲有 CrytpoKitties、Cryptocats、CryptoPunks、Meebits、Axie Infinity、Gods Unchanged 和 TradeStars。這類游戲的一個很吸引人的特點是「繁殖」機制。用戶可以親自飼養寵物,并花很多時間繁殖新的后代。他們還可以購買限量版 / 稀有版虛擬寵物,然后以高價出售它們。由于 P2E 游戲的價值流通特性,目前的存儲方式不能很好的契合其對高安全性的需求,Memo 等分散式云存儲系統是更適應 NFT 高價值存儲的基礎設施。

額外的獎勵吸引了許多投資者加入游戲,這使 NFT 變得更加重要。NFT 的另一個令人興奮的功能是,它提供了游戲中物品的所有權記錄,玩家可以擁有個人專屬的游戲道具,促進了生態系統中的經濟標識,使開發商和玩家雙方同時受益。玩家和作為 NFT 發布者的游戲開發者可以在每次 NFT 在公開市場被出售時賺取版稅,完成了反哺生態的良性循環。

而 NFT 存儲的可靠性將決定了 P2E 游戲產業增長的天花板,產業發展到一定程度,NFT 存儲環節中存在的種種隱患終將會得到越來越多的關注,各個游戲項目終將投入一定程度對 NFT 存儲進行改善,降低風險。

龐大的資本市場

NFT 的存在創造了一個互利的商業模式,玩家和開發商從二手 NFT 市場中獲利的同時,區塊鏈社區也在很大程度上擴展了 NFT,包括各種類型的數字資產和繁榮的虛擬經濟活動。傳統的在線經濟活動依賴于提供信任和技術的中心化公司。盡管區塊鏈已經開發出了數種融資途徑,如 ICO、IFO 和 IEO 等,但其試用場景仍非常有限。NFT 極大地擴展了區塊鏈的額外屬性,如唯一性、所有權和流動性等,在 NFT 的幫助下,區塊鏈迅速擴展了其應用范圍。這使得每個人都能鏈接到一個特定的事件,就像我們現實生活中的模式一樣。要達成這一愿景,NFT 的存儲方式是重要一環,FT 即同質化通證所對應數據量較小,直接存儲在鏈上,而 NFT 同樣需要更可靠的存儲方式。

比如購票這一常見的經濟活動。在傳統的事件票務市場上買票時,消費者必須信任提供業務的第三方。因此,消費者存在著被欺詐或者所購門票無效的風險,這些門票是可能是假的、偽造的或者是可以被取消的。在極端情況下,同一張票可能會被多次出售,或者一些不支持轉讓的門票在市場內流通。

而由區塊鏈發行基于 NFT 的門票,以證明有權進入任何體育或者文化活動。NFT 受益于區塊鏈已經在 FT 階段已經解決的雙花、篡改和偽造等問題,分布式賬本的獨有特性賦予 NFT 門票相對于傳統門票的明顯優勢,一張基于 NFT 的門票是唯一且不可篡改的,這意味著持票人在售出門票后不能再次轉售。NFT 這種基于區塊鏈的智能合約為消費者、活動組織者等利益相關者提供了一個透明的門票交易平臺。消費者可以從智能合約中購買和出售 NFT 票,而不需要依賴任何第三方。

這些 NFT 所對應媒體數據的存儲方式同樣重要,高價值的交易需要高安全基礎設施來作為支撐,隨著 NFT 形式的多樣化和復雜化,NFT 存儲產業也會隨著 NFT 生態項目的發展而成長。

保護數字產權

數字收藏品包含各種類型,從交易卡、葡萄酒、數字圖像、視頻、虛擬房地產、域名、鉆石、加密貨幣郵票和知識產權等其他實物。我們以藝術領域為例,首先,傳統方式的藝術家只有很少的渠道來展示他們的作品,傳統渠道的獲取需要資金和人脈資源,同時也需要耗費大量精力。由于缺乏關注,價格無法反映其作品的真正價值。甚至他們在社交網絡上發表的作品也會被平臺和廣告商收取中介費平臺和廣告費。

NFTs 將他們的作品轉化為具有綜合權益的數字格式,藝術家不必將所有權和內容交給代理人,這為他們提供了獲取高額收益的可能。典型的例子包括 Mad Dog Jones 的 REPLICATOR 以 410 萬美金成交,Grimes 的作品總共賣出了約 600 萬美元和其他來自和其他偉大的加密藝術家的作品,如大家所熟知的 Beeple 和 Trevor Jones。NFT 對藝術品產權做了很好的保護,而其對應的實際內容,如元數據和媒體數據等,并未有安全可靠的行業存儲標準,Memo 等分散式存儲系統有望解決這一問題。

此外,藝術家在傳統情況下不能從其作品的未來銷售中獲得版稅。相比之下,NFTs 可以被編程,使藝術家在其數字作品的每次銷售中獲得預定的他的數字作品每次在市場上交換時,都會收到一筆預設的版稅費用,這是一種管理和保護數字杰作的有效方式。此外,一些平臺,例如 Mintbase 和 Mintable,甚至已經建立了一些工具來支持普通人輕松創建自己的 NFT 作品。

這些數字收藏品的媒體數據其實就是其鑄造的 NFT 的本體,失去了作品本身的所有權和版稅權將毫無意義,NFT 本身也將失去價值。傳統收藏行為通常伴隨著較高的貯存成本,數字時代的收藏顯然需要更好的存儲解決方案。

NFT 存儲的挑戰

為了實現上述 NFT 存儲應用的發展,就像任何新生技術一樣,必須克服一系列障礙。本文從可用性、安全性、監管和可擴展性的角度討論了一些典型的挑戰,包括基于區塊鏈的平臺所造成的系統層面的問題和人類因素,如監管者、法規和社會因素。

可用性挑戰

可用性是指在測試特定產品時,衡量用戶的有效性、效率和滿意度來評判一個特定的產品。大多數的 NFT 項目都是建立在以太坊之上。因此,很明顯,以太坊的主要缺點被繼承了。我們討論了對用戶體驗有直接影響的三個主要挑戰。

匱乏的冗余機制

通過前文分析,NFTs 目前多使用集中式數據中心和 IPFS 進行存儲,這兩種方式的冗余機制并不是很可靠。集中式數據中心通常使用多副本的冗余方式,將文件復制多份進行冗余,成本較高。IPFS 沒有自運行的冗余方式,雖然文件所對應的 CID 是全網廣播的,而文件本身的數據存儲在節點本地,需要其他節點自發來進行備份。Filecoin 作為 IPFS 的激勵層,也沒有很好的完成激勵節點進行備份的使命,網絡節點中存儲的大多數是為了獲取激勵而存的無效數據。Memo 所研發的 MEFS 系統,使用多副本與糾刪碼相結合的存儲方式,利用數據分片存儲和風險感知修復技術,以低成本實現高耐久的冗余方式。

緩慢的確認速度

NFTs 通常將交易發送到智能合約,以實現透明可靠的管理,如鑄造,賣出和交換。然而,目前的 NFT 系統是與它們的底層區塊鏈平臺緊密耦合,這使得它們的性能很低。比特幣僅達到 7 TPS,而以太坊只有 30 TPS,這導致 NFTs 的確認速度極慢。解決這個問題需要重新設計區塊鏈拓撲結構,優化其結構或改進共識機制。現有的區塊鏈系統無法滿足這些要求。這也決定了將復雜的元數據和「龐大」的媒體數據存儲在鏈下系統的現狀。

高昂的 gas 費

高昂的 gas 費已經成為 NFT 市場的一個主要問題,特別是在大規模鑄造 NFT 的時候,需要將元數據上傳到區塊鏈網絡,每個與 NFT 相關的交易都比簡單的轉賬交易更昂貴,因為智能合約涉及到要處理的計算資源和存儲。復雜的操作、高擁堵的通信壓力和昂貴的費用大大限制了 NFTs 的廣泛采用。鑄造 NFT 所產生的交易費用大多數情況下都遠遠高于 NFT 的現有價值,盡可能的將 NFT 相關數據存儲在鏈下是目前調整這個嚴重失衡情況的主流方案,而其又帶來了各種各樣的風險。

存儲安全和隱私問題

來自用戶的數據是任何系統的首要任務。然而,這些數據,儲存在鏈外但與鏈上標簽相關聯,面臨著失去聯系的風險或被惡意方濫用的風險。

NFT 數據的不可訪問性

在主流的 NFT 項目中,大多使用加密的哈希值作為標識符,而不是真正的媒體數據,然后記錄在區塊鏈上,以節省 gas 消耗。這使得用戶對 NFT 失去信心,因為原始的文件可能會丟失或損壞。一些 NFT 項目已經開始與專門的文件存儲系統進行合作,如 IPFS,它允許用戶通過哈希值進行內容尋址,只要 IPFS 網絡上的某個地方有人在托管它,用戶就可以成功獲取這個哈希值相對應的內容。盡管如此,這樣的系統還是有不可避免的缺陷。當用戶上傳 NFT 元數據和媒體數據到 IPFS 節點時,不能保證他們的數據會在所有的節點中被復制。該數據存在 IPFS 上,有可能只有一個節點對該內容進行托管,而沒有其他節點對它進行備份,如果存儲它的唯一節點從網絡上斷開,數據可能會變得不可用。DECRYPT.IO 和 CHECKMYNFT.COM 已經報告了這個問題。Memo 項目在嘗試使用開發的 MEFS 系統來彌補 IPFS 這一缺陷。

此外,一個 NFT 還有可能指向一個錯誤的文件地址。如果是這種情況,用戶無法證明他實際擁有該 NFT。總而言之,依靠一個外部系統作為 NFT 系統的核心組件是脆弱的。

匿名性和隱私性

大多數 NFT 交易都依賴于他們的底層以太坊平臺,它只提供偽匿名性,而不是嚴格的匿名性或隱私。用戶可以部分地隱藏他們的身份,如果他們的真實身份和相應的地址之間的聯系被公眾所知,那么用戶在暴露的地址下的所有活動的所有活動都可以被觀察到。現有的隱私保護解決方案,如同態加密、零知識證明、環形簽名、多方計算,由于其復雜的加密基元和安全假設,尚未大規模應用于 NFT 相關方案。

與其他類型的基于區塊鏈的系統類似,降低昂貴的計算成本成為保護 NFT 數據安全和隱私的關鍵。

監管政策

與大多數加密貨幣的情況類似,NFTs 也面臨著來自監管部門的嚴格管理等障礙,同時如何在相應的市場中適當地監管這種新生的技術也是一個挑戰。本文從兩個典型方面進行討論。

法律方面

NFTs 面臨的法律和政策問題涉及廣泛的領域,潛在的相關領域包括商品、跨境交易、KYC (了解你的客戶)數據等等。在進入 NFT 領域之前,了解相關的監管審查和訴訟是非常重要的。在一些國家,針對加密貨幣的法律規定很嚴格,對 NFT 銷售也是如此。鑄造、交易、出售或購買 NFT 必須克服治理方面的困難。在法律上,用戶只能在獲得授權的交易所交易如股票和 NFT 等衍生品。其他一些國家,如馬耳他和法國,正在試圖實施適當的法律,目的是規范數字資產的服務,它們要求買家遵循復雜甚至矛盾的條款。因此,進行盡職調查是一個在向 NFTs 資產投資之前,必須進行的步驟。

應稅財產方面

與知識產權相關的產品,包括藝術、書籍、域名等,在目前的法律框架下被視為應稅財產。然而, NFT 的銷售還并不在這個范圍內。雖然少數國家,如美國將加密貨幣作為財產征稅,但全球大多數地區尚未考慮對加密資產征稅的情況。這可能會大大增加以 NFT 交易為掩護的金融犯罪,以逃避相應地區政府的征稅。個人參與者根據任何與 NFT 財產有關的資本收益進行繳稅。另外,NFT-for-NFT、NFT-for-IP、以及 Eth-for-NFT 等交易都應該被征稅。此外,對于高利潤的財產或收藏品,應適用較高的稅率。因此,建議與 NFT 相關的行業在經歷了深刻的變革之后,向專業的稅務部門尋求更多的建議。

可擴展性問題

NFT 方案的可擴展性包括兩個方面。首先是強調一個系統是否能與其他生態系統互動。第二個重點是 NFT 系統能否在當前版本被遺棄時獲得更新。

NFT 互操作性

現有的 NFT 生態系統是相互隔離的,用戶一旦選擇了一種類型的產品,就只能在同一生態系統內交易它們,這是由于其底層區塊鏈平臺的原因。目前如果想跨生態進行交易,就需要通過類似 opensea 的第三方交易平臺來完成,脫離原屬區塊鏈平臺的信任機構,將增加信任成本。互操作性和跨鏈溝通始終是廣泛推廣 dApps 的障礙,跨鏈通信只有在外部可信方的幫助下才能實現。這樣一來,去中心化的特性就不可避免地在某種程度上喪失了。

但是幸運的是,大多數與 NFT 相關的項目都采用Ethereum 作為其底層平臺。這代表著,他們共享一個類似的數據結構并可以在相同的規則下進行交換。而 NFT 項目的存儲方式各不相同,如何保持去中心化和統一風險結構是未來的重要課題。

可更新的 NFTs

過渡性區塊鏈一般通過軟分叉和硬分叉兩種方式更新其協議,說明了對現有區塊鏈進行更新時的困難和權衡。盡管是通用模型,新的區塊鏈仍然有嚴格的要求,如容忍特定的對抗行為和在更新過程中保持在線。NFT 方案密切依賴其基礎平臺,并與之保持與它們保持一致。雖然數據通常存儲在獨立的組件中(如 IPFS 和 MEFS 文件系統),但最重要的邏輯和 tokeId 仍然被記錄在鏈上,適當地更新系統的改進將是必要的。

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