Phân cấp lưu trữ đám mây cho Web 3.0

Filecoin là lớp khuyến khích kinh tế đối với mạng phi tập trung ngang hàng để chia sẻ và lưu trữ dữ liệu Interplanetary File System (IPFS).

IPFS và Filecoin được Protocol Labs tạo ra và được tầm nhìn của CEO Juan Benet thúc đẩy mang lại một nền tảng phi tập trung mạnh mẽ để lưu trữ dữ liệu. Filecoin là blockchain được xây dựng trên nền tảng IPFS, có tiền điện tử gốc FIL hoạt động như một giao thức thanh toán kết nối người mua và người bán dung lượng lưu trữ trong hệ sinh thái IPFS.

Filecoin đã thu hút được nhiều sự chú ý của giới truyền thông vào năm 2017 sau khi huy động được 206 triệu đô la Mỹ trong đợt ICO, mà hồi đó là một trong những khoản tiền lớn nhất, cộng thêm 52 triệu đô la Mỹ vốn đầu tư mạo hiểm. Ba năm sau, vào tháng 10/2020, mạng ra mắt mainnet (mạng chính). Chưa đầy 1 tháng tiếp theo, tổng sức mạnh lưu trữ mạng của Filecoin đã vượt qua 1 EiB (exbibyte) hay hơn 1.1 triệu TB (terabyte).

1 EiB đủ để lưu trữ 4,500 bản sao Wikipedia, cuộc gọi video dài 685,000 năm, 19 bản sao của toàn bộ thư viện phi lợi nhuận Internet Archive. Thậm chí, Filecoin đã có dòng tweet nhấn mạnh:

“1 exbibyte là dung lượng đủ để lưu 290 triệu bộ phim 1080p. Vâng, 290,000,000 bộ phim full HD”.

Vấn đề với bộ nhớ tập trung

Hiện tại, con người tạo ra khoảng 1.145 nghìn tỷ MB (megabyte) dữ liệu mỗi ngày. Khi xã hội ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào Internet để làm việc, học tập, giao lưu và mua sắm, nhu cầu lưu trữ dữ liệu và tính toán dự kiến ​​sẽ tăng lên với sự xuất hiện của 5G và các công nghệ khác như Internet vạn vật (IoT).

Ngay cả trước khi 5G có tác động thương mại hàng loạt, đại dịch Covid-19 năm 2020 đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tiêu thụ đám mây toàn cầu. Theo nhà phân tích thị trường công nghệ Canalys, thị trường đám mây toàn cầu đã tăng 33% trong quý 3/2020, tương đương 9 tỷ đô la Mỹ so với cùng kỳ năm trước. Amazon Web Services (AWS) hiện đang thống trị 32% thị trường lưu trữ đám mây của thế giới, trong khi Microsoft Azure đứng thứ hai với 19% thị trường.

Những rủi ro khi lưu trữ lượng lớn dữ liệu trên các máy chủ tập trung được thể hiện rõ trong những năm gần đây. Ví dụ, vào năm 2012, nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đám mây lớn Dropbox đã tiết lộ một vi phạm dữ liệu xâm phạm hơn 68 triệu tài khoản người dùng của họ. Mật khẩu và thông tin bị đánh cắp đã được đưa lên Dark Web để bán, thanh toán bằng Bitcoin.

Gần đây hơn, vào năm 2017, chính phủ Thổ Nhĩ Kỳ đã chặn quyền truy cập của người dân vào Wikipedia theo Luật Thổ Nhĩ Kỳ số 5651, cho phép quốc gia này cấm truy cập vào các trang web được coi là “mối đe dọa đối với an ninh quốc gia”. Theo đó, các công dân Thổ Nhĩ Kỳ truy cập vào trang bách khoa toàn thư trực tuyến (có chứa thông tin chỉ trích chính phủ Thổ Nhĩ Kỳ) đã gặp phải mã lỗi 404. Đáp lại, các tin tặc đã lưu một phiên bản Wikipedia tiếng Thổ Nhĩ Kỳ và chia sẻ nó trên mạng IPFS mà chính quyền Erdogan không thể chặn do tính chất phi tập trung của IPFS. Thổ Nhĩ Kỳ đã chấm dứt lệnh cấm Wikipedia vào tháng 1/2020.

Filecoin hoạt động như thế nào?

Là một mạng ngang hàng, Filecoin kết nối hai người chơi chính: người dùng và nhà cung cấp lưu trữ.

Không giống như giao thức blockchain truyền thống, miner trong mạng Filecoin không được thưởng FIL để xác minh khối. Thay vào đó, các miner trong mạng Filecoin có máy tính kết nối internet và bộ nhớ có sẵn lưu trữ client (máy khách) để cho thuê. Các nhà cung cấp lưu trữ là miner và được thưởng FIL vì đã đóng góp bộ nhớ cho mạng.

Mặt khác, người dùng là khách hàng hoặc cá nhân trên thị trường đang tìm thuê bộ nhớ lưu trữ từ các nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đã triển khai giao thức Filecoin.

Việc lưu trữ thông tin có giá trị trên máy tính của người khác thoạt nhìn có vẻ thiếu hoàn hảo. Tuy nhiên, để đảm bảo dữ liệu được lưu trữ bởi bất kỳ ai ở bất kỳ đâu trong mạng của Filecoin mà không thể bị hacker truy cập, Filecoin chia nhỏ dữ liệu trước khi lưu trữ. Vì vậy, nếu một tác nhân độc hại cố gắng truy cập vào tệp được lưu trữ trong mạng Filecoin, họ sẽ chỉ thấy những phần dữ liệu vô nghĩa.

Sơ đồ minh họa cách thức hoạt động của mạng Filecoin | Nguồn: Filecoin

Thỏa thuận giữa người dùng và nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ được gọi là giao dịch. Trong mạng Filecoin, có hai loại giao dịch đáng chú ý, giao dịch lưu trữ và truy xuất. Như tên gợi ý, giao dịch lưu trữ xảy ra khi miner nhận dữ liệu từ client để lưu trữ, trong khi giao dịch truy xuất xảy ra khi miner rút dữ liệu khỏi mạng.

Khi thỏa thuận lưu trữ được thống nhất, các miner phải liên tục chứng minh họ đang hành động có thiện chí bằng cách lưu trữ dữ liệu của client. Các cơ chế đồng thuận của Filecoin đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các bên thứ ba. Để chứng minh với mạng rằng việc lưu trữ dữ liệu đang diễn ra như thỏa thuận giữa client và miner, Filecoin xác minh dữ liệu lưu trữ thông qua “bằng chứng tái tạo” (proof of replication – PoRep) và “bằng chứng về không gian, thời gian” (proof of spacetime – PoST).

Trong PoRep, nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ tạo ra một mã hóa dữ liệu duy nhất, được thiết kế diễn ra chậm. Sau khi mã hóa, các nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ được thử thách để chứng minh mã hóa dữ liệu duy nhất tồn tại trong bộ lưu trữ. Do đó, khi trình tự mã hóa được thiết kế để diễn ra dần dần, phản hồi nhanh chóng từ nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ có nghĩa là dữ liệu đã được mã hóa và dữ liệu của client được lưu trữ an toàn. Tuy nhiên, nếu nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ không phản hồi nhanh chóng, điều đó tức là nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đã tạo mã hóa mới và không hoạt động một cách thiện chí.

Khi thỏa thuận giữa người dùng và nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ được bắt đầu, các miner chứng minh dữ liệu liên tục được lưu trữ (đóng dấu) trong kho lưu trữ thông qua PoSt. Các miner ngẫu nhiên được chọn để chứng minh dữ liệu ngẫu nhiên vẫn tồn tại trong kho lưu trữ.

IPFS và Filecoin

Như đã đề cập trước đó, IPFS cho phép người dùng chia sẻ và lưu trữ dữ liệu có thể xác minh thông qua hệ thống tệp phân tán trên mạng ngang hàng.

Cấu trúc hiện tại của internet dựa trên việc định địa chỉ theo vị trí. Để người dùng truy cập nội dung, người dùng phải cung cấp vị trí của nội dung hoặc tên miền. Vấn đề của mô hình hiện tại là do nội dung được lưu trữ trên các máy chủ tập trung nên người dùng có thể mất quyền truy cập vào nội dung nếu địa chỉ bị chính phủ hoặc máy chủ lưu trữ chặn.

Để giải quyết vấn đề này, IPFS từ bỏ phương thức định địa chỉ theo vị trí và sử dụng dữ liệu theo nội dung. Thay vì cung cấp địa chỉ của nội dung, người dùng cung cấp nội dung họ muốn truy cập. Trong IPFS, nội dung được dịch thành mã hash duy nhất, hoạt động như một cơ chế bảo mật tích hợp để xác minh nội dung. Khi người dùng cung cấp mã hash của nội dung, người dùng sau đó có thể tải xuống nội dung có sẵn trong mạng IPFS phi tập trung.

Cho đến thời điểm này, IPFS có thể được so sánh với cách hoạt động của mạng chia sẻ tệp ngang hàng BitTorrent. Giống như BitTorrent, mạng IPFS không có cơ chế khuyến khích tích hợp sẵn. Các tệp trong mạng IPFS cũng có thể không truy cập được khi các node ngoại tuyến.

Filecoin giải quyết vấn đề này bằng cách khuyến khích các node tham gia lưu trữ thông tin có thể xác minh lâu dài, bằng cách tạo ra một thị trường lưu trữ phi tập trung. Mặc dù người dùng không cần sử dụng Filecoin để truy cập nội dung được lưu trữ trong mạng IPFS nhưng nhưng tất cả các node Filecoin đều là node IPFS. Hai giao thức tuy độc lập nhưng bổ sung cho nhau.

Ứng dụng và sự cạnh tranh của Filecoin

Mainnet của Filecoin ra mắt cũng đi kèm với nhiều ứng dụng quy mô lớn từng được định hướng Web 2.0, chẳng hạn như phát trực tuyến video và mạng xã hội, giờ đây trở thành các ứng dụng gốc hoàn toàn theo Web 3.0.

Một ví dụ về ứng dụng tiềm năng của Filecoin là Starling. Starling sẽ thêm lớp xác minh vào mạng lưu trữ phi tập trung của Filecoin bằng cách sử dụng các kỹ thuật mật mã. Starling vẫn đang trong quá trình phát triển và chưa chính thức ra mắt, nhưng dự kiến sẽ sử dụng mạng Filecoin để lưu trữ thông tin trên mạng nhằm bảo toàn lâu dài. Khả năng của Filecoin trong việc cung cấp tính lâu dài và kiểm tra việc lưu trữ dữ liệu thích hợp cũng có thể cho phép xóa hoặc kiểm duyệt thông tin quan trọng khác từ internet. Khả năng bảo quản dữ liệu và đảm bảo về nguồn gốc xuất xứ của Starling có thể là một yếu tố tiềm năng đối với xu hướng phát triển của deepfakes (kỹ thuật tổng hợp hình ảnh con người dựa trên trí tuệ nhân tạo), vốn đang mở rộng sang nội dung video và âm thanh.

Một ứng dụng Filecoin khác là Livepeer, giao thức lưu trữ video và phát trực tiếp phi tập trung được xây dựng trên blockchain Ethereum. Filecoin cho phép lưu trữ và phân phối nội dung video, đồng thời cho phép người tạo nội dung truy cập bộ nhớ chi phí thấp mà không phụ thuộc vào doanh thu từ các nhà quảng cáo như những dịch vụ lưu trữ và phát trực tuyến video khác (YouTube và Twitch).

Mặc dù Filecoin là giao thức phổ biến và mang tính cách mạng, cung cấp bộ nhớ và lưu trữ dữ liệu cho hệ sinh thái Web 3.0 nhưng nó không phải là duy nhất trong ngành lưu trữ đám mây phi tập trung. Nền tảng có các đối thủ như Sia, Storj và Swarm, cũng sử dụng công nghệ blockchain để tạo ra thị trường lưu trữ dữ liệu phi tập trung.

Minh Anh

Theo Forkast

Theo dõi trang Twitter | Theo dõi kênh Telegram | Theo dõi trang Facebook