互聯網巨頭們的集體斷網，再次為中心化網絡敲響“喪鐘”。
2022年6月21日，全球性的網絡基礎設施服務提供商Cloudflare發生故障，導致數百個大型網站出現斷網，其中包括Discord、Medium、Coinbase、NordVPN和Feedly等巨頭均受到影響。這種由“單點故障”導致的大面積斷網讓更多人再次考慮去中心化存儲網絡的必要性。
區塊鏈倡導去中心化，但到目前為止，存儲一直是去中心化的短板。一方面，區塊鏈項目的前端和中間件部署在中心化的服務器上，容易受到攻擊；另一方面，NFT、Gamefi等數據並沒有實現去中心化存儲。那麼為這些存在的問題提供一個有效的解決方案就會產生一個新的商業模式——如何實現區塊鍊網絡的節點、NFT、GameFi的去中心化存儲並實現流媒體或社交媒體在去中心化網絡上的部署。
CESS的Web3之路
Web 3一詞被Gavin wood在2014年解讀為區塊鏈技術帶來的新一代互聯網，當時Gavin還只是以太坊聯合創始人兼CTO，尚未建立Parity和Polkadot（波卡）。 2016年，Polkadot啟動，以實現Web3的多鏈願景，解決區塊鏈之間的“孤島”問題，讓鏈上的應用程序和服務可以安全地跨鏈通信。 CESS是Cumulus Encrypted Storage System的縮寫，它作為一個基於substrate框架開發的去中心化基礎設施，不僅能夠為整個Polkadot 生態提供通用存儲模塊（指波卡生態項目通過在CESS 的存儲模塊上集成即可把數據存在CESS 存儲系統，也可以調用這些數據上鍊），而且能為整個Web3 世界及部分Web2.0 企業提供去中心化數據云存儲解決方案。
與其它去中心化存儲項目相比，CESS通過隨機選取輪值共識節點機制、多副本可恢復存儲證明、多類型數據確權機制、代理重加密技術等創新，解決了去中心存儲應用過程中費用高、檢索慢、上傳下載慢等問題，使去中心化存儲能夠滿足流媒體這類需要高並發和傳播及時性的商業應用需求。 CESS也可以支持類似於去中心化的百度雲盤和去中心化谷歌云盤這樣的常見應用，更能支持GameFi、元宇宙等對鏈上數據交互有高需求的新一代應用。
在Polkadot生態中CESS是個“優等生”。 Polkadot 2021年的亞太地區黑客松中，CESS LAB獲得了“Build a Blockchain”的一等獎；2022年1月25日，CESS完成了Web3基金會（W3F） Grant需要交付的所有內容；2022年3月7日，W3F再次批准了CESS為Substrate提供存儲模塊的贈款提案。 2022年6月29日，完成了關於《CESS為Substrate提供存儲》的全部交付，通過了SBP（Substrate Builders Program）里程碑1。
今年波卡最大的全球性活動Polkadot Decoded期間，CESS中國社區經理Andy Zou在杭州的分享中指出了當前去中心化存儲賽道的痛點，並提出了CESS的解決方案，如用多副本可恢復存儲證明機制來解決傳統存儲的單點故障，CESS是第一個提供空間存儲服務的去中心化存儲網絡。 CESS全球市場運營經理John Humphreys-Ramos則在布宜諾斯艾利斯會場上介紹了CESS的隨機選取輪值共識節點（R²S）機制，它解決了“礦工困境”，保證了對於區塊歷史的存儲更加去中心化，也防止大礦工的過於集權而對網絡整體的發展不利。全球商業開發主管Louis Albuerne 在紐約會場提到CESS 在去中心化存儲中使用了代理重加密技術和多類型數據確權機制（MDRC）。前者是一種密鑰轉換算法，可以將數據擁有者（授權人）公鑰加密的密文轉換為另一種密文，被轉換後的密文可以由數據使用者（被授權人）的私鑰進行解密，且不洩露數據所有者的私鑰和明文信息，實現數據在CESS 生態用戶之間進行自由交易和分享。後者是指在用戶上傳數據至CESS 存儲系統時，網絡會對數據進行數字指紋提取、指紋上鍊及指紋比對，進而對CESS 網絡中的數據進行追踪和溯源。
CESS的測試網已於7月5日上線，測試網將分幾個階段推出，並繼續增加新的模塊和功能。
CESS的技術創新
隨機選取輪值共識節點機制R²S
CESS雖然主要用於存儲，但它作為一條公鏈也需要就如何打包交易形成共識，它的共識層也需要考慮網絡的安全性、性能、去中心化等問題。一個區塊鍊網絡中有很多節點，CESS從這些節點中隨機選擇一部分節點來維護共識，這種機制被稱為隨機選取輪值共識節點機制（R²S）。
R²S的邏輯在於兼顧網絡安全性的同時，還能實現低Gas費和高TPS。網絡從所有符合條件的候選節點中隨機選擇11個正式的輪值節點，也就是當值共識節點，來完成某段時間內的出塊等維護共識的工作。候選節點也需要保持對網絡的持續貢獻，完成數據分片、加密、冗餘等工作，這決定了它們是否能夠參與下一個時間窗口的輪值節點競爭，網絡也會在此期間為下一個時間窗口挑選出輪值節點。
為了在提高鏈上事務處理效率的同時又能保證節點的去中心化，CESS採用了創新的隨機選取輪值共識節點機制（R²S）來實現區塊打包以及其他鏈上事務。這套機制的重點在於“隨機”與“共識”，即在一個時間窗口內會由一定數量的輪值節點負責共識的維護，並通過選取的隨機性保證完全地去中心化。共識機制是去中心化存儲網絡中的核心，CESS團隊在設計改機制時，有針對存儲公鏈做特別的考量。
R²S的機制一方面實現了共識與存儲的分離，即防止出現“礦工困境”與壟斷。另一方面，通過可信執行環境（TEE）技術定期檢查共識節點的誠實性和調度功能，來保證節點之間通過公平競爭來為網絡提供高效率的服務。
多副本可恢復存儲證明PoDR²
多副本可恢復存儲證明（PoDR²）機制確保CESS存儲網絡有效的存儲了用戶上傳數據時定制的副本，即任意一份數據上傳網絡後，將會自動複製成若干個數據副本，為每個數據副本生成可恢復證明所需要輔助驗證的元數據，並將這些元數據保存到網絡中。
PoDR²存儲機製作為CESS存儲網絡中的核心機制，最大的優點就在於：CESS在底層設計中就實現了對數據的加密、冗餘等保護策略，存儲礦工只需要將處理好的數據段進行存儲並保證存儲的有效性。即使部分礦工丟失了數據，網絡也可以通過其他的數據段實現對原始數據的還原。此機制會以組成單個文件的所有數據段為整體進行統計與監測。一但某個數據段被認定為損壞時，CESS會自動生成新的數據段作為補充，並發送至新的存儲礦工，保證副本的可恢復性，提升整體存儲網絡的魯棒性。此機制大大降低了單點故障的可能性，提高了CESS整體存儲網絡中數據的安全性。
多類型數據確權機制MDRC
Web3讓數據所有權回歸用戶本身，去中心化存儲也已經有了用戶“確權”的案例。 CESS的多類型數據確權機制，從每個數據中提取數據指紋文件以生成數據證書ID。任何個人和企業都可以註冊自己的創造成果，這益於區塊鏈不可篡改的特性。
代理重加密技術
中心化存儲不可避免地存在著數據洩露的可能，並導致人們對互聯網和雲技術的信任危機。
為了確保用戶數據安全，CESS設計了一種去中心化的代理重加密機制，讓數據所有者在不洩露數據內容的情況下，實現數據在數據所有者之間的轉換。即用戶上傳至CESS存儲網絡的數據都會默認標記為公開或私有兩種狀態，如果用戶選擇私有狀態，網絡將對每個分段數據進行加密，然後再發送到全球存儲礦工節點上進行存儲。若用戶選擇將數據授權給其他人，此機制會對存儲礦工節點上的數據進行授權加密，讓指定對象可以利用數據私鑰進行解密，達到訪問數據安全的目的。
多層網絡設計
“模塊化”是區塊鏈未來的一個發展趨勢，模塊化區塊鏈只需要專注於區塊鏈的少數功能，而不需要實現全部功能。如專注於擴容的Arbitrum、Optimism等Rollups，以及用於共識和數據可用性的Celestia等，都是模塊化區塊鏈的代表。
事實上，很多公鏈項目也採用了多層的模塊化設計，以實現完整的區塊鏈功能。如未來以太坊的執行層和共識層，Polkadot的中繼鏈、平行鍊等。
CESS之所以決定自行架構完整的區塊鏈，而不是只設計成某個模塊，是因為它的區塊中除了交易和存儲證明外，還需要包括全網存儲空間和存儲內容元數據的記錄。 CESS的網絡架構可以分為四層：區塊鏈服務層、分佈式存儲資源層、分佈式內容分發層以及應用層。
- 區塊鏈服務層處理所有交易和合約，包含了共識算法、存儲證明、支付及激勵等方面的功能。具體的共識算法已在上文中介紹，參與共識的節點也被稱為共識礦工。
- 分佈式存儲資源層是用於存儲用戶上傳的文件、數據等信息的網絡。存儲礦工可以提交存儲證明來獲得獎勵。在對存儲空間進行規劃時，CESS的共識礦工通過“池化”技術對所有的存儲空間進行智能管理，形成去中心化的雲存儲池，再將切片後的數據段隨機分發給滿足要求的礦工，從而最大限度地有效利用分散的存儲空間，避免大礦工的壟斷，實現智能雲空間管理。
- 分佈式內容分發層相當於去中心化的內容分發網絡（CDN），以分佈式的方式協同完成內容的快速交付，CESS的內容分發層包括檢索礦工和緩存礦工。
- 應用層之上則可以構建各種應用，相比於其它去中心化存儲服務提供商，CESS除了提供分佈式存儲服務外，還有志於構建一個真正的雲存儲生態系統。 CESS是使用Substrate開發的公鏈，在支持WASM的同時，也將兼容EVM，為項目遷移和開發提供便利性。
整個架構的設計中包含了四種礦工：存儲礦工、共識礦工、檢索礦工和緩存礦工，他們彼此獨立又通力合作，保證網絡的正常運行。在此基礎上，開發人員即可在CESS上構建各類應用。
因為各類礦工可以各司其職，專注於自己的工作，參與到CESS中的存儲硬件門檻也得到降低，只需1 TB的存儲空間即可成為存儲礦工。礦工會隨機接收數據段，並不取決於礦工本身的規模。內容分發層的檢索礦工和緩存礦工也因為不需要從事存儲相關的事務，使CESS的檢索、上傳下載速度能夠滿足商業應用的需求。
應用
除了以上的各種技術以外，在用戶層面，CESS與其它去中心化存儲項目最大的不同就是它能提供動態數據存儲服務。
這意味著CESS在去中心化商業存儲賽道中首次開創了提供空間存儲的服務，用戶可以對數據隨時進行修改和刪除，快速的檢索和數據返回非常滿足於商業存儲的高頻快速、低成本的需求。
因此，CESS可以滿足流媒體、社交應用、NFT、GameFi、醫療/科研交易分享平台等各種應用場景。 CESS還計劃採用預言機追踪其它去中心化存儲項目的價格， 讓CESS客戶的存儲成本不高於其他項目。
通證經濟
CESS代幣可以用於購買資源服務、支付網絡Gas費、節點質押挖礦、激勵DApp開發、激勵礦工維護CESS網絡的正常運行等。 CESS代幣發行總量為100億，具體代幣分配如下：
- 15%分配給早期貢獻者，分配數量15億，在6年內線性釋放；
- 55%分配給礦工，分配數量55億，線性釋放，每4年減半一次；
- 10%分配給社區和DAO，分配數量10億；
- 5%分配給商業合作夥伴，分配數量5億；
- 5%作為儲備金，分配數量5億，用於緊急情況和未來生態發展；
- 10%作為融資，分配數量10億，用於公眾投資和戰略投資。
小結
作為第一個致力於建立滿足商業存儲用途的去中心化存儲網絡，CESS通過技術上的創新，如多副本可恢復存儲證明機制實現了對數據隱私和安全的保護，對數據資源“池化”實現了存儲資源利用率最大化，為當前去中心化存儲項目和商業存儲服務設計理念上的創新和進步做出了卓越的貢獻。除此以外，CESS能滿足各種場景下的去中心化存儲應用。 CESS網絡以Substrate框架為基礎，以波卡生態為起點，打造CESS生態宏圖，為各類去中心化應用程序的基礎設施提供解決方案，不僅支持WASM，還將兼容EVM智能合約。這為全球開發者提供了高效的去中心化應用開發模式，也為CESS的快速發展鋪平了道路。
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