一文縱覽元宇宙關鍵基礎設施:NFT 資料儲存的現狀、機遇與挑戰


區塊鏈技術在數字世界中實現了對貨幣的對映,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,讓我們看到了對映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 的特徵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對映,進而構造那個我們期待已久的烏托邦之城——元宇宙。

而受限於目前的技術瓶頸,NFT 還未能完美達成上述這個設想,因鏈上擁堵的通訊狀況、有限的可擴充套件性和高額的 gas 費用等原因,NFT 的後設資料和媒體資料並沒有完全儲存在鏈上,而是選擇了在鏈下儲存,失去了區塊鏈技術的保護,這部分資料並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 的資料,截至發稿前,NFT 市場總市值為 229.7 億美元,佔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 龐大市值背後的安全性卻十分脆弱,因鏈下儲存的不確定性,NFT 丟失事件時有發生,一旦其相對應的後設資料和媒體資料失效,在鏈上所儲存的 NFT 所有權憑證,只是一張沒有承兌方的無價值支票。目前應用範圍最廣的 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 現在並不安全,比特幣等加密貨幣涉及交易的資訊是完全儲存在鏈上的,而 NFT 則不同,雖然它的交易流程也是在鏈上完成,但由於其特殊性,往往會涉及複雜的後設資料和所需儲存空間較大的媒體資料,通常會儲存在鏈下的專案自有中心化伺服器、第三方雲伺服器、IPFS 或者是 MEFS(MEmo File System) 等 NFT 儲存專案中,這些錯綜複雜的「保管人」相較於鏈上儲存都存在不同的風險因素。

鑑於 NFT 儲存已成為目前 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 儲存現狀,深入探究 NFT 儲存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。 是一種源於以太坊智慧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,包括但不僅限於圖片、視訊、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散式賬本而被人們所熟知。區塊鏈是一種分散式的且不可篡改的資料庫,它實質上一個記錄資料資訊的列表,並使用加密協議對其中的資訊進行保護。區塊鏈為長期存在的拜占庭問題提供了可行的解決方案。

智慧合約:智慧合約加速了數字協議的執行和驗證過程。基於區塊鏈的智慧合約使用圖靈完備的指令碼語言來實現複雜功能的相容,並通過依靠共識演算法來進行執行,以保證一致性。智慧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、跨生態的價值互動。

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、數字和字元組成,它是一個類似於銀行賬戶的獨特識別符號,供使用者來傳送和接收資產。並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。

資料編碼:通過資料編碼,可以將檔案壓縮成有效格式來節省儲存空間。在進行 NFT 的資產確權時,其實是對 NFT 創造者所簽署的雜湊值進行確權,其他人可以複製這些後設資料,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散式賬本為基礎,同時其交易依賴於點對點的網路,如果將區塊鏈這個分散式賬本看做一種特殊型別的資料庫的話,那麼 NFT 就將儲存於這個資料庫之中實際 NFT 的儲存現狀要更復雜一些。假如這個資料庫具有基本的安全性、一致性、完整性和可用性等特徵,那麼整個 NFT 生態閉環主要包括以下幾個場景。

NFT 數字化:NFT 創作者將檢查檔案、標題、描述語句是否完全準確,然後將 NFT 的後設資料轉化為適當的格式。NFT 儲存:NFT 創作者可以選擇鏈上和鏈下兩種方式來儲存後設資料,鏈上儲存費用較高、交通擁堵但後設資料會與通證一起永久存在,鏈下儲存限制較小但理論上存在後設資料丟失的風險。目前鏈下儲存可選擇的解決方案有集中式資料儲存、IPFS 和分散式雲端儲存等。NFT 簽名:NFT 創作者對包含 NFT 資料雜湊值在內的資訊進行簽名,然後傳送給智慧合約。NFT 鑄造和交易:智慧合約在收到 NFT 的完整資訊後,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。NFT 確認:一旦交易資訊在鏈上得到確認,NFT 的鑄造流程就完成了,被鑄造的 NFT 將永久性地連結到一個獨一無二的區塊鏈地址以證明它的存在。但 NFT 的實際內容通常儲存在鏈下,與 NFT 的所有權分屬兩個儲存系統。

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 的通證後設資料和所有權可以公開驗證。這個前提是後設資料在鏈上儲存,如果儲存在鏈下,則由鏈下儲存系統決定是否可以公開驗證。集中式儲存是無法公開驗證的,裝置所有者可以隨意更改資料;IPFS 可以通過 CID 驗證資料是否被篡改,而無法驗證儲存狀態;MEFS 等分散式雲端儲存系統不僅可以驗證資料是否被篡改,同時可以驗證資料的儲存和冗餘狀態。

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 後設資料和媒體資料的儲存並不是完全公開透明的,NFT 創作者會自行選擇儲存方式,但大部分儲存方式的安全性並無法清晰地評估。

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 鏈下儲存的資料會存在不可用的風險,目前除了 MEFS 等分散式雲端儲存系統有完善的風險控制措施以外,中心化儲存和 IPFS 並未有可控措施。

防篡改性:NFT 的後設資料和完整的交易記錄,一旦被確認以後,永久儲存,且只能新增新資訊,不能修改過往資訊。如果後設資料儲存在中心化伺服器中,服務運營商可以隨意篡改資料,IPFS 和 MEFS 等檔案系統具有不可篡改的特性。

易於流通:每個 NFT 使用者所看到的資訊都是即時更新的,消除了傳統生產者-信用中介-購買者之間的資訊壁壘,資訊清晰,易於流通。

原子性:NFT 的交易可以在一個原子性、一致性、隔離性和永續性(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 的儲存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、儲存和網路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)、資訊洩露(Information Disclosure)、拒絕服務(Dos)和許可權提升(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。當使用者鑄造或者交易 NFT 時,惡意攻擊者可能利用認證漏洞或者竊取使用者私鑰來非法獲得 NFT 的所有權。建議對 NFT 智慧合約進行正式驗證,並使用冷錢包與線上資料隔離,防止私鑰洩露。

篡改:篡改與完整性相對應,是指對 NFT 資料進行惡意修改。區塊鏈是一個強大的分散式賬本,其使用的雜湊加密演算法是具有原像抗性和次原像抗性,如果 NFT 的後設資料儲存在鏈上,那麼交易一旦確認,NFT 的後設資料和所有權是不能被惡意篡改的。但如果是儲存在鏈下的 NFT 後設資料,以及儲存在鏈下的媒體資料,這些資料是有可能被操縱的。建議使用去中心化的分散式雲端儲存系統,以保障資料的安全可靠性。

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資訊通過鏈上確認後,無法拒絕或者撤回。這一流程的安全性由區塊鏈分散式賬本的特性和簽名的不可偽造性進行保證,但其中涉及到的雜湊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慧合約,可以規避掉部分風險。

資訊洩露:資訊洩露與保密性相對應,是指 NFT 的相關資訊洩露給未經授權的使用者。由於在 NFT 系統中,智慧合約的狀態資訊和交易指令程式碼都是完全透明的,任何人都可以公開訪問,這種情況下存在多種資訊洩露風險。即使只獲取到 NFT 的雜湊值,惡意攻擊者就可以利用雜湊值與交易資訊的關聯性作惡。建議 NFT 創作者使用保護隱私的智慧合約來替代普通的智慧合約,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 或者鏈下儲存的原始資料,導致其對 NFT 系統拒絕服務。得益於區塊鏈的高可用性,使用者可以隨時呼叫自己所需要的資訊,不用擔心鏈上系統拒絕服務的情況。但由於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,比如後設資料和媒體資料的儲存,中心化的網路應用和儲存系統仍有遭受傳統 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雲端儲存系統。

許可權提升:許可權提升與授權性相對應,是指攻擊者通過利用智慧合約的漏洞獲取 NFT 相關許可權,或者通過攻擊 NFT 鏈下相關係統獲取非法許可權。NFT 的授權完全由智慧合約進行管理,設計不良的智慧合約會存在授權方面的風險,同時儲存在鏈下的 NFT 後設資料或者媒體資料,也有可能對許可權造成影響的風險。比如,篡改或者刪除儲存在鏈下的後設資料或者媒體資料,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慧合約,在不考慮成本的情況下將資料全部存在鏈上,或者使用更可靠的去中心化分散式雲端儲存系統降低成本。

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NFT 儲存的現狀

NFT 產品型別

NFT 憑藉其獨特的屬性,對包括元宇宙、數字藝術品、收藏品、遊戲、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 儲存現狀的標的群體。

元宇宙

Decentraland

Decentraland 是一個基於以太坊的虛擬現實平臺,使用者可以創造內容和 dApp 並將他們貨幣化,創作內容可以供其他使用者互動體驗。Decentraland 中土地使用笛卡爾座標系進行標記,社羣擁有永久所有權,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資訊儲存在以太坊區塊鏈上,而其他類似場景狀態和使用者位置等需要實時互動的資訊,則儲存在使用者電腦或者場景所有者的私有伺服器上,場景開發者們需要自行選擇什麼資訊值得儲存在鏈上,因為這需要較高的成本。

The Sandbox

The Sandbox 是一個社羣驅動的 UGC 平臺,使用者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使用者創造的元宇宙中的一部分,元宇宙中的所有元素都是社羣自驅的。

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,這些資訊都儲存在以太坊區塊鏈上。而數字資產的實際媒體資料儲存在 IPFS 上,同時使用亞馬遜的 S3 雲服務對網頁前端進行支援,創作者尚未鑄造的數字資產將儲存在 S3 雲伺服器上,而資料隱私風險需要進一步使用去中心化儲存方案進行保護。


CryptoVoxels

CryptoVoxels 是一個基於以太坊的元宇宙世界,使用者可以在街道上建造、開發和銷售數字資產,其所有權將永久地記錄在區塊鏈上。風格比較類似於 Minecraft,使用者可以使用自定義的畫素單色塊建造自己的土地,同時也為使用者提供系統原生的 COLR 通證為土地新增顏色。目前 CryptoVoxels 將使用者在土地創造數字作品對應的媒體資訊儲存在公司運營的伺服器中,其曾在社交媒體表示,將會考慮將資料轉移到去中心化的儲存系統中。

數字收藏品

CryptoPunks 是一系列擁有不同特徵的畫素風格頭像,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,並將這張圖片的雜湊值存在鏈上的智慧合約裡,但並未透露其原始媒體資料的儲存位置。隨著 NFT 儲存風險得到了更多重視,CryptoPunks 花費了 75M 的 gas 費用將全部頭像儲存在了以太坊區塊鏈之上。

Bored Ape Yacht Club 是一系列擁有不同特徵的猿猴頭像,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 在其官網公佈了每個頭像所對應的 TokenID、SHA-256 雜湊值和 IPFS 雜湊值,同時還使用去中心化儲存系統將每個頭像的媒體資料進行了備份,且將備份資訊也進行了公示。

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,並可以自由進行交易。NFT 的一些描述性的資料資訊儲存在鏈上,而每個 NFT 相對應的視訊流資料儲存在鏈下的集中資料中心裡,

遊戲

Gods Unchained 是一款基於以太坊的類似於《爐石傳說》的 NFT 卡牌遊戲,玩家可以通過組建自己的卡組參加競標賽、大逃殺等遊戲模式,卡牌可以在市場上自由交易,玩家擁有所有權。目前遊戲中 NFT 的所有權儲存在鏈上,而 NFT 卡牌的後設資料和媒體資料儲存在公司伺服器上,提供 API 介面在智慧合約中使用。

Axie Infinity 是一款基於以太坊側鏈 Ronin 的類似於《精靈寶可夢》的寵物養成遊戲,玩家可以收集、訓練和養育 NFT 形式的 Axie 幻想寵物,並擁有寵物的所有權。該專案將每個 Axie 的所有權 資訊和其所獨有的遺傳資料儲存在鏈上,而為了滿足遊戲的低延遲需求,將媒體資料儲存在鏈下的中心伺服器中。

MyCryptoHeroes 是一款基於以太坊的架空世界 RPG 遊戲,玩家可以收集 NFT 形式的英雄,組建自己的英雄團隊進行戰鬥。該專案所涉及 NFT 的後設資料儲存在鏈上,而媒體資料儲存在公司管理的伺服器中。

NFT 交易平臺

Opensea 是最早也是目前最大的 NFT 交易平臺,佔有交易市場 90% 以上的份額。最初 Opensea 也是使用中心化的伺服器儲存 NFT 的後設資料和媒體資料,但隨著單個 NFT 的價值不斷升高,中心化儲存所引發的資料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儲存方案以供選擇。創作者們現在可以選擇使用 IPFS 實現 NFT 後設資料和媒體資料的去中心化,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,支援 ERC-721 和 ERC1155 協議,該專案將創作者鑄造的 NFT 的後設資料和媒體資料存在網站後端,也就是中心化的伺服器之中,新的買家根據需要可以在鏈上進行呼叫。
SuperRare 是一個線上藝術畫廊,同時也具有交易功能,並且發行了自己的交易通證 RARE。SuperRare 所競拍的 NFT 沒有向使用者展示很詳細的技術資訊,比如智慧合約、tokenID、後設資料等,這或許是該平臺市場份額佔比一直較低的原因。通過查詢,SuperRare 使用 IPFS 進行後設資料和媒體資料的儲存。

鏈上儲存

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。

受限於鏈上高昂的 gas 費用和擁堵的通訊狀況,大部分 NFT 專案選擇只將 NFT 的所有權資料儲存在鏈上,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慧合約完成,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 實際形態的媒體資料被存在鏈下,在某些情況下還包括一些比較複雜的後設資料資訊也存在鏈下,與所有權儲存系統分離,這使得被區塊鏈技術嚴密保護的所有權蒙上了一層陰影。

鏈下儲存

目前 NFT 鏈下儲存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 專案沒有 Opensea 這樣的市場體量,很多也都在起步階段,並沒有很重視鏈下資料儲存的安全性問題。智慧合約中的特定識別符號可以用來返回相關後設資料和媒體資料,他們通常會使用執行在 Web 伺服器上的 URL 來作為標識,這個伺服器是由公司執行或者由亞馬遜等雲服務商提供,這種中心化的儲存會帶來篡改、拒絕服務等風險。

中心化可驗證

以 CryptoPunks 為例,其最初將產品整合影象儲存在中心化伺服器中,然後將這張圖片的加密雜湊值儲存在智慧合約中用於驗證。這樣做的好處是,可以通過雜湊值對圖片進行驗證,以確保沒有進行過任何修改,賦予了 NFT 媒體資料不可篡改的特性。但媒體資料本身儲存在中心伺服器中,而不是像鏈上 NFT 所有權儲存一樣進行全網節點備份,存在資料遺失,拒絕服務等多方面風險。

中心化可驗證的鏈下儲存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 乃至元宇宙對確權資料本體的高可靠性儲存需求。

去中心化

IPFS 作為目前去中心化儲存的代表專案,已逐漸被 NFT 產業所接受。IPFS 旨在為傳統中心化的 HTTP 提供去中心化的定址方式補充。以 Bored Ape Yacht Club 為例,其後設資料和媒體資料都儲存在 IPFS 中,IPFS 提供冗餘備份和穩定的內容定址,其作為一個執行在多節點的定址網路,解決了之前中心化儲存 URL 地址失效的痛點,規避了對中心化服務商的依靠。

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IPFS 這種去中心化的定址方式進一步改善了 NFT 後設資料與媒體資料的儲存方式,但其做為一個定址系統,並不能提供足夠安全可靠的儲存服務,即使 CID 地址會在系統中一直存在,但其對應的具體資料並沒有相匹配的穩定性。原因是 IPFS 中的網路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,儲存資料將會消失,CID 只能指向一片空白。

去中心化可修復

去中心化可修復的儲存系統作為 NFT 解決鏈下儲存新的可能,正在得到行業內外的廣泛關注,Filecoin、Memo、Arweave 等去中心化的分散式雲端儲存專案也在積極探索為 NFT 愛好者們提供更好的儲存優化方案,其中 Filecoin 和 Memo 分別推出了基於各自儲存生態的 NFT 儲存專案。

NFT.Storage 是由 Protocol Labs 推出的基於 Filecoin 生態的 NFT 儲存專案,通過該專案儲存的 NFT 將被儲存在 IPFS 或者 Filecoin 中,目前單個儲存資料容量限制在 100MB 以內。其修復功能基於 Filecoin 的激勵機制,通過對儲存節點的評分驗證系統,及時發現和修復損壞或者遺失的資料。但 IPFS 中的儲存由 Protocol Labs 提供,需要更多網路節點參與,進一步去中心化。Filecoin 中的儲存還未能與主網連結,由測試網節點提供,存在因網路重置造成丟失的風險。

Metastorage.org 是基於 MEFS 儲存檔案系統開發的,Memo 生態的 NFT 儲存專案,通過該專案儲存的 NFT 將在 IPFS 和 MEFS 中進行雙份儲存,其中 MEFS 是 Memo Labs 開發的儲存系統,目前對儲存資料量沒有限制。其修復功能基於 MEFS 儲存系統,採用多副本和糾刪碼的冗餘機制,同時提供公開的驗證手段,系統中的 KEEPER 角色負責為使用者匹配通過驗證和挑戰的節點,並持續評估維護。雖然 MEFS 整體修復機制與區塊鏈解耦,但仍需要 Memo 系統有更大範圍的節點參與,以為 MEFS 系統提供支援,形成穩定生態。

去中心化可修復的儲存系統有望成為 NFT 儲存的未來解決方案,讓 NFT 後設資料和媒體資料的儲存與所有權的儲存更加匹配。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 儲存的機遇

元宇宙價值支撐

一般來說,元宇宙是指使用包括網際網路和 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。受制於目前的區塊鏈技術,NFT 的實際內容需要與之所有權儲存相匹配的儲存方式,需求倒逼技術發展,致力於解決 NFT 儲存問題的分散式雲端儲存行業將隨之迎來廣闊的市場空間,以突破目前 NFT 中心化儲存的安全瓶頸。

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,如享受遊戲、展示自制的藝術,擁有和交易虛擬財產等。此外,使用者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,將建築物出租給他人以獲得報酬,或者飼養繁殖稀有寵物並出售以獲取收益。

元宇宙生態系統涵蓋了上部分討論過的元宇宙的所有專案,這些專案大部分都還處於早期階段,通常都會使用區塊鏈來記錄和確保使用者數字資產的所有權,而與所有權相對應的媒體資料大多仍然存在中心化的伺服器或者 IPFS 中,並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儲存閉環,對使用區塊鏈技術對所有權進行的保護也將失去意義。

P2E 遊戲產業的基礎設施

近期 P2E 遊戲迎來爆發期,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 專案,可以看出 NFT 在遊戲行業有很大的潛力。已經存在的一些加密遊戲有 CrytpoKitties、Cryptocats、CryptoPunks、Meebits、Axie Infinity、Gods Unchanged 和 TradeStars。這類遊戲的一個很吸引人的特點是「繁殖」機制。使用者可以親自飼養寵物,並花很多時間繁殖新的後代。他們還可以購買限量版 / 稀有版虛擬寵物,然後以高價出售它們。由於 P2E 遊戲的價值流通特性,目前的儲存方式不能很好的契合其對高安全性的需求,Memo 等分散式雲端儲存系統是更適應 NFT 高價值儲存的基礎設施。

額外的獎勵吸引了許多投資者加入遊戲,這使 NFT 變得更加重要。NFT 的另一個令人興奮的功能是,它提供了遊戲中物品的所有權記錄,玩家可以擁有個人專屬的遊戲道具,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 釋出者的遊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迴圈。

而 NFT 儲存的可靠性將決定了 P2E 遊戲產業增長的天花板,產業發展到一定程度,NFT 儲存環節中存在的種種隱患終將會得到越來越多的關注,各個遊戲專案終將投入一定程度對 NFT 儲存進行改善,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,區塊鏈社羣也在很大程度上擴充套件了 NFT,包括各種型別的數字資產和繁榮的虛擬經濟活動。傳統的線上經濟活動依賴於提供信任和技術的中心化公司。儘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 極大地擴充套件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,區塊鏈迅速擴充套件了其應用範圍。這使得每個人都能連結到一個特定的事件,就像我們現實生活中的模式一樣。要達成這一願景,NFT 的儲存方式是重要一環,FT 即同質化通證所對應資料量較小,直接儲存在鏈上,而 NFT 同樣需要更可靠的儲存方式。

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,或者一些不支援轉讓的門票在市場內流通。

而由區塊鏈發行基於 NFT 的門票,以證明有權進入任何體育或者文化活動。NFT 受益於區塊鏈已經在 FT 階段已經解決的雙花、篡改和偽造等問題,分散式賬本的獨有特性賦予 NFT 門票相對於傳統門票的明顯優勢,一張基於 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後不能再次轉售。NFT 這種基於區塊鏈的智慧合約為消費者、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。消費者可以從智慧合約中購買和出售 NFT 票,而不需要依賴任何第三方。

這些 NFT 所對應媒體資料的儲存方式同樣重要,高價值的交易需要高安全基礎設施來作為支撐,隨著 NFT 形式的多樣化和複雜化,NFT 儲存產業也會隨著 NFT 生態專案的發展而成長。

保護數字產權

數字收藏品包含各種型別,從交易卡、葡萄酒、數字影象、視訊、虛擬房地產、域名、鑽石、加密貨幣郵票和智慧財產權等其他實物。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。由於缺乏關注,價格無法反映其作品的真正價值。甚至他們在社交網路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,如後設資料和媒體資料等,並未有安全可靠的行業儲存標準,Memo 等分散式儲存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 可以被程式設計,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傑作的有效方式。此外,一些平臺,例如 Mintbase 和 Mintable,甚至已經建立了一些工具來支援普通人輕鬆建立自己的 NFT 作品。

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這些數字收藏品的媒體資料其實就是其鑄造的 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儲存解決方案。

NFT 儲存的挑戰

為了實現上述 NFT 儲存應用的發展,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、監管和可擴充套件性的角度討論了一些典型的挑戰,包括基於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,衡量使用者的有效性、效率和滿意度來評判一個特定的產品。大多數的 NFT 專案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。我們討論了對使用者體驗有直接影響的三個主要挑戰。

匱乏的冗餘機制

通過前文分析,NFTs 目前多使用集中式資料中心和 IPFS 進行儲存,這兩種方式的冗餘機制並不是很可靠。集中式資料中心通常使用多副本的冗餘方式,將檔案複製多份進行冗餘,成本較高。IPFS 沒有自執行的冗餘方式,雖然檔案所對應的 CID 是全網廣播的,而檔案本身的資料儲存在節點本地,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,網路節點中儲存的大多數是為了獲取激勵而存的無效資料。Memo 所研發的 MEFS 系統,使用多副本與糾刪碼相結合的儲存方式,利用資料分片儲存和風險感知修復技術,以低成本實現高耐久的冗餘方式。

緩慢的確認速度

NFTs 通常將交易傳送到智慧合約,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,這使得它們的效能很低。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。這也決定了將複雜的後設資料和「龐大」的媒體資料儲存在鏈下系統的現狀。

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,需要將後設資料上傳到區塊鏈網路,每個與 NFT 相關的交易都比簡單的轉賬交易更昂貴,因為智慧合約涉及到要處理的計算資源和儲存。複雜的操作、高擁堵的通訊壓力和昂貴的費用大大限制了 NFTs 的廣泛採用。鑄造 NFT 所產生的交易費用大多數情況下都遠遠高於 NFT 的現有價值,儘可能的將 NFT 相關資料儲存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。

儲存安全和隱私問題

來自使用者的資料是任何系統的首要任務。然而,這些資料,儲存在鏈外但與鏈上標籤相關聯,面臨著失去聯絡的風險或被惡意方濫用的風險。

NFT 資料的不可訪問性

在主流的 NFT 專案中,大多使用加密的雜湊值作為識別符號,而不是真正的媒體資料,然後記錄在區塊鏈上,以節省 gas 消耗。這使得使用者對 NFT 失去信心,因為原始的檔案可能會丟失或損壞。一些 NFT 專案已經開始與專門的檔案儲存系統進行合作,如 IPFS,它允許使用者通過雜湊值進行內容定址,只要 IPFS 網路上的某個地方有人在託管它,使用者就可以成功獲取這個雜湊值相對應的內容。儘管如此,這樣的系統還是有不可避免的缺陷。當使用者上傳 NFT 後設資料和媒體資料到 IPFS 節點時,不能保證他們的資料會在所有的節點中被複制。該資料存在 IPFS 上,有可能只有一個節點對該內容進行託管,而沒有其他節點對它進行備份,如果儲存它的唯一節點從網路上斷開,資料可能會變得不可用。DECRYPT.IO 和 CHECKMYNFT.COM 已經報告了這個問題。Memo 專案在嘗試使用開發的 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檔案地址。如果是這種情況,使用者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 系統的核心元件是脆弱的。

匿名性和隱私性

大多數 NFT 交易都依賴於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。使用者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絡被公眾所知,那麼使用者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,由於其複雜的加密基元和安全假設,尚未大規模應用於 NFT 相關方案。

與其他型別的基於區塊鏈的系統類似,降低昂貴的計算成本成為保護 NFT 資料安全和隱私的關鍵。

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 (瞭解你的客戶)資料等等。在進入 NFT 領域之前,瞭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,使用者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,目的是規範數字資產的服務,它們要求買家遵循複雜甚至矛盾的條款。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

與智慧財產權相關的產品,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 的銷售還並不在這個範圍內。雖然少數國家,如美國將加密貨幣作為財產徵稅,但全球大多數地區尚未考慮對加密資產徵稅的情況。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徵稅。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 等交易都應該被徵稅。此外,對於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後,向專業的稅務部門尋求更多的建議。

可擴充套件性問題

NFT 方案的可擴充套件性包括兩個方面。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,使用者一旦選擇了一種型別的產品,就只能在同一生態系統內交易它們,這是由於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,跨鏈通訊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 相關的專案都採用 Ethereum 作為其底層平臺。這代表著,他們共享一個類似的資料結構並可以在相同的規則下進行交換。而 NFT 專案的儲存方式各不相同,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。儘管是通用模型,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線上。NFT 方案密切依賴其基礎平臺,並與之保持與它們保持一致。雖然資料通常儲存在獨立的元件中(如 IPFS 和 MEFS 檔案系統),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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