基于网吧场景构建区块链分布式存储系统分析

基于网吧场景

构建区块链分布式存储系统分析

千千世界实习研究员 黄孟

云存储与云计算

云计算是分布式计算(Distributed Computing)进一步发展的产物。没有业界共识的定义，本文使用定义为：整合多台实体计算机的计算性能,虚拟为一台虚拟计算机进行计算的技术。

云存储则是云计算进一步发展的结果。指的是将网络中大量的存储设备整合起来协同工作。对外提供统一的数据存储和访问工作。使得用户可以随时随地地从互联网上访问数据。实际上，计算和存储不能完全割裂开来，没有信息，就没有计算，而没有计算，也就不能产生有价值的信息。因此，主要使用分布式系统的计算性能，则称为分布式计算；主要使用分布式系统的存储性能，则称之为分布式存储。

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基于云计算的区块链

目前存在的大多数区块链项目，都是基于计算的区块链。以比特币为例。比特币网络会奖励第一个算出具有符合要求Hash值的区块的节点。而Hash函数是完全随机均匀分布的。因此，能算出符合要求的节点，虽然一定程度上具有运气成分，但确实能证明其为了计算出这个区块付出了大量的算力。这个过程简单地说，就是全网的计算机各自解决一道数学题，第一个算出来的可以获得比特币奖励，而他所算出来的答案又将作为下一道题的题目的一部分。计算机计算的快慢，也被称作算力。从统计上来说，其算力占据全网算力的占比，也就是其获得比特币的概率。

而现代比特币全网算力的庞大，已经使得单个设备作为一个节点进行计算不可能有收益，因此需要大量的计算机共同作为一个节点进行合作计算Hash函数，也就是矿池。才使得矿池有获得比特币的可能。因此，比特币可以看作是基于云计算的区块链系统。而在此之后的区块链项目，包括以太坊，也是如此。

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基于云存储的区块链

有区块链从业者，提出了基于云存储的区块链的构想。由项目方发行项目的通证(token,最初翻译为代币)。不同于比特币矿机主要需求的是运算能力，文件矿机所需要的是贡献出它的没有使用的磁盘空间和网络带宽。整个网络分为两方，存储提供方和存储需求方。存储需求方付出对应的项目通证，而存储提供方提供磁盘空间来换取通证。参与交易的通证数量随着存储空间、网络传输速度和市场价格三个方面的影响而波动。

比特币最为人诟病的一点，就是其消耗了大量的计算资源和电力。因为全网的计算机是竞争关系，互相竞争出块的权利，所以大量计算实际上是重复的。而这些重复计算并没有产生社会意义上的价值。

而存储网络则不存在此类问题。 比特币系统也是要产生区块链信息的。而这些信息的大小也有上百G。区分一个区块链系统是基于存储的，还是基于计算的，是根据其所奖励的行为而定。

云存储行业现状

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现有云存储市场需求

2017年，中国云服务市场需求将近700亿，。而海外市场需求约300亿美元，市场空间巨大。

个人云存储市场现状

个人云存储用户规模约4亿，市场空间大。原先有过一段热门时期。网络上同时有金山云、百度网盘、115网盘、360网盘等。而近年由于激烈的市场竞争和居高不下的云存储成本。个人网盘纷纷倒闭，造成了海量用户数据丢失。仅剩的百度网盘网络链接速度极慢，几乎无法接受。

企业云存储市场现状

企业为了向全国乃至全球用户提供服务，必须在各地租用云存储节点存储数据。否则就会出现用户体验问题。其中最主要的是视频视点播网站，由于视频分发所需要的数据量巨大，带宽也就成为了其最大的成本负担。

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传统云存储行业痛点

传统的云存储有技术成熟，租用简单方便的优点。但它也有许多的问题。主要有：

1、服务提供商终止服务的隐患

传统的中心化云存储具有提供商可能由于成本问题、经营不善等终止服务。且云存储本身前期投入和运维成本较高，行业巨头已成垄断之势，加剧了风险。实际上近年已经有大量的云盘倒闭。也证实了这种风险。

2、隐私、秘密泄露的风险

个人用户可以将自己的视频图片等快速地上传到云存储平台。企业用户可以将企业的数据通过接口传输。然而，云存储平台的管理员可以直接从服务端查看，甚至修改和删除这些文件和数据。对此几乎没有行业监管。除服务器管理员外，黑客也常常攻击云存储服务器，一旦攻克，也会造成大批量的数据泄露。因此，用户隐私和商业秘密信息很容易泄露。

区块链分布式存储

分布式存储可以将广大的个人闲置带宽和存储等资源共享给企业或其它个人使用。而企业可以享受到更快、更有性价比的云存储资源。并能避免由于大量用户同时访问同一中心化服务器导致的资源争夺等问题。

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区块链分布式存储的特点

1.完全去中心化

节点分为需求节点和存储节点，整个过程中数据的传输是P2P形式的。没有任何中心的节点。传统云存储存在一个中心化的存储提供方，一旦提供方遇到倒闭等情况，其中的数据就有丢失的风险。

2.数据的不可篡改性

同去中心化一样，不可篡改性是区块链项目的共同特点。在存储完成后，这个文件的哈希值就会被写入区块链。哈希值也称散列值，不同的文件计算得出的哈希值不可能相同。而即便文件只修改了一个字节，产生的哈希值也将千差万别。因此区块链分布式存储有着传统云存储不能及的不可篡改性。传统云存储中，对文件的篡改是不可追踪的。

3.按使用付费，节约资金

需求节点仅仅为所需要的数据存储服务而付费。并且价格随着市场化随时波动。

4.利用闲置资源，成本极低，为闲置资源提供了变现途径

区块链存储主要利用的是客户端中的闲置存储空间和网络带宽。减少了资源的浪费。

5.数据隐私性高

区块链分布式存储可以使用端到端的加密方式，仅有存储需求节点自身具有文件解密密钥。因此，网络上的任何一个其他节点都无法获取保密的数据。

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区块链分布式存储遇到的挑战

由于区块链分布式存储大多是利用普通个人用户的空闲硬盘，因此现有的缺陷与个人节点的特性有关。

1.在线时长的不稳定性

普通个人用户难以保证存储设备的联网时间。有可能存在需求文件时存储节点不在网络的情况。需要通过文件切片存储在更多存储节点的方式解决。

2.提供带宽较小

大多数个人用户使用家庭宽带。带宽和网络稳定性都逊色于中心化数据机房的商业级宽带。解决方法也是将文件多点存储，下载时多点下载。

网吧构建区块链云存储系统

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网吧作为存储节点优势分析

如上文所述，区块链分布式存储主要由个人提供存储服务，造成了缺点主要在于在线时长和所提供带宽上。而网吧系统能较好地解决这两个问题。网吧都是7 * 24小时营业。并且网吧所租用的运营商带宽也都是商业级的高品质带宽。传输速度和稳定性都不逊色于中心化的服务器集群。

并且网吧遍布全国各个城市的大街小巷，使用的网络运营商也各不相同。不仅能够很好地补足中心化服务器可能的运营商单一，跨运营商传输速度较慢的问题；也能够解决普通分布式节点网络本身较慢的缺点。无论用户在何地存取数据，最近的网吧都是优秀的数据存储节点。

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网吧收益分析

对于网吧而言，传统网费盈利越来越少。主要原因是：

1.手游的普及给传统端游带来巨大冲击。

2.实名上网管理越发严格，未成年人上网现象严重减少。

3.新生代用户难以接受原有网吧的糟糕环境。

因此网吧也逐渐向网咖升级，提供更好的装修环境和无烟包厢。并将一部分盈利点转移到餐饮酒水方面。

通过在网吧搭建分布式存储节点，能够充分利用网吧闲置的存储空间和优质带宽。为网吧提供收入。

现有网吧最低为千兆网接入。而高配网吧则采用万兆光纤网络接口。除去网吧正常运营所需的带宽。仍然有大量冗余。而网吧需要为每台机器提供至少30GB的剩余存储空间。因此，按全国15.6万家网吧，每家平均100台机器计算。每年网吧可提供3TB的存储空间。全国网吧共可提供468P的存储空间。初次之外，如果能够结合部分算力挖矿项目，实现存储和算力同时获得收益，则收益会更加可观。

可以估算全国网吧挖ETH(以太坊)的收益，经过实测，一台高配主机的算力可以达到20MH/s，全国有两千万台网吧机器。假设其中中配、低配机器的算力分别是高配的60% 、40% ，并且高中低配机器的所占比率分别是20%、50%、30%。那么一天中，平均每台机器每天有30%的时间处于空闲状态。由此可以计算出，网吧矿池的全矿池算力是70PH/s，大约为ETH现有全网算力的三分之一。

一天下来，该矿池可以挖出约8500个ETH。按2018年7月30日的币价，3126.10元/ETH，其一天内总收益可以达到约2600万元，市场潜力巨大。

根据以上分析，笔者认为，区块链分布式存储和计算若能应用到网吧中，不仅能提高网吧闲置资源利用率，为其创造额外收入，而且还能为用户提供优质、高效的上网体验。

（责任编辑：千千世界运营经理 朱琳）