作者：DMacOnArweave，來源： PermaDAO
本文將談論 Arweave 的機制如何運作。我們將討論如何擴展 Arweave 以及比特幣到 Arweave 的鏈上歷史擴展。爲此，我們將深入探討在區塊鏈上存儲人類歷史的過程，解鎖鏈上數據，並探索我們接下來的發展方向。
區塊鏈上存儲人類歷史的過去
人類的歷史始終是區塊鏈的一部分。想要了解這一點，我們必須要回溯到首個去中心化的區塊鏈的第一個區塊，那就是比特幣的創世區塊。比特幣的創世區塊中有一個交易，被稱爲幣基交易（coinbase transaction）。這個特殊的交易在協議中獎勵了區塊的生產者區塊獎勵。在這種情況下，它獎勵了中本聰（Satoshi Nakamoto）50 個比特幣。幣基交易的另一個特殊屬性是它允許區塊的生產者向區塊鏈寫入 100 字節或 100 個字符的信息。在這種情況下，中本聰利用這次機會寫下了以下引文：“2009 年 1 月 3 日泰晤士報，財政大臣即將爲銀行實施第二輪救助。” 通過這樣的方式，他將人類的歷史鐫刻到了首個區塊鏈的第一個區塊中。
比特幣於 2009 年 1 月啓動，並隨後進行了許多更新和改進。甚至在這段時間裏，中本聰本人也從該協議中退了出來，這些更新和改進一直持續到了大約 2015 年爲止。在此期間，比特幣社區內部开始產生一場爭論。社區內一半的人想要增加區塊大小，以便在比特幣中進行更多的交易，而另一半人則想保持它的小型性，以保持網絡的去中心化特性。這場爭論導致有關比特幣的所有开發工作處於停滯狀態，這種狀態維持了大約兩年，這段期間被稱爲區塊大小之战。這場战爭以大區塊的支持者分離出去並創建了一個名爲比特幣現金的新鏈作爲結束，而比特幣的現有主线則繼續進行了一個名爲隔離見證（SegWit）的軟分叉。
那么，SegWit 到底做了什么呢？如您在下圖的左邊可以看到，在 SegWit 出現之前，比特幣的區塊有它們的幣基交易，然後是一系列從一個地址移動到另一個地址的交易，以及它們的籤名。
在 SegWit 出現之後，他們竟然通過一個軟分叉做到了這一點，這意味着它與現有的挖礦軟件向後兼容（那裏有某種魔法）。SegWit 將所有的交易移動到了區塊的頂部，並增加了整體的區塊大小，同時仍將交易部分限制在 1 兆字節，保留了協議的原始意圖。它做的是將籤名數據和元數據移動到了見證數據中，增加了比特幣可以存儲的非純交易數據的信息量。這最終導致了一些非常有趣的事情，比如在比特幣區塊鏈的見證數據中添加了壓縮很小的圖像。
回溯到 2017 年，一個名叫 Sam Williams 的博士生正在閱讀一些非常讓人感到壓抑的書籍，如《古拉格群島》和《1984》。他看的得非常投入，並決定創建一個區塊鏈來永久保存世界的知識。他閱讀這些書是關於如何由於權威主義政權通過操縱歷史來操縱他們的社會。所以，Sam 在 2017 年的某個時候組建了一個團隊，一年後，Arweave 主網發布了。如果你以爲我說 Sam Williams 看這些這些令人壓抑的書是开玩笑的，但實際上，Arweave 在 2018 年 6 月發布的時間正好是喬治·奧威爾的《1984》出版的第 39 周年紀念日。
當 Arweave 發布時，它有着令人印象深刻的統計數據性能。每個區塊有 1000 筆交易，且每個區塊用時爲 2 分鐘。每筆交易大小可達 5.8 兆字節。這意味着單一的 Arweave 交易可以存儲整個比特幣區塊 —— 包括見證數據和交易數據。Arweave 在接下來的幾年裏就像比特幣一樣都在進行更新和改進，此次更新和改進一直持續到 2020 年 3 月。
在那個時候，Arweave 解鎖了很大的交易額。最大的交易額大小變成了 2 的 256 次方減 1，這是一個理論上的限制，僅受已知宇宙中的原子數量的限制。從協議的角度來看，此次改進是一個重要的擴展。然而，由於礦工提供給網絡的數據量和可用帶寬存在實際限制，現有的帶寬確實限制了規模。但從協議的角度來看，它可以擴展以容納非常大的交易。
那么，他們是如何實現這一點的呢？好吧，沒有動畫演示的話，這裏可能解釋起來有點復雜。爲了理解 Arweave 是如何做到的，我們需要查看兩種不同的安全機制。其中之一是共識，網絡中的所有參與者在協議中都需要就協議的當前狀態達成一致。另一個機制是挖礦，傳統上是由個人礦工進行的，在比特幣中有名的工作是工作證明，這只是爲了能夠參與網絡。
所以我們可以在這裏看到，對於比特幣而言，共識機制就是最長鏈，這是網絡中的參與者如何就比特幣區塊的當前狀態和見證數據達成協議的方式。並且衆所周知，挖礦機制是工作證明，所以他們計算很多 SHA-256 哈希值。因此，這是最長鏈的一個例子。由於挖礦中的隨機性，兩個區塊偶爾可以同時生成，在這個時候，網絡中的參與者需要決定使用哪一個區塊。他們做決策的方式是等待其中一個鏈變得比另一個更長，然後使用那個更長的鏈作爲網絡的官方狀態。
非常有趣的是，我們這裏有我們的比特幣區塊；它們有它們小小的幣基交易。您可以看到位於頂部的灰色區塊的交易數據，以及位於底部藍色區塊的見證數據，它們的大小都在 4 兆字節左右。
在比特幣上發生的情況是，您可以看到它逐漸消失，但是一旦節點，礦工，使用了見證數據來驗證交易，他們可以直接丟棄它。他們沒有理由在處理區塊的第一次之後再保留它，這是故意設計的。這是爲了保持運行節點的系統要求較低，這樣 Arweave 或比特幣上就可以有很多節點。但我們正在解決這個問題。對於一個想要存儲人類，比如，您知道的，所有世界知識的協議，它需要有更強的激勵來存儲數據，對吧？
那么 Arweave 是如何解決這個問題的呢？有什么變化？Arweave 的關鍵創新之一是它改變了挖礦機制。Arweave 不僅僅是盲目地使用哈希，而是使用了所謂的 SPoRa，即 “同步隨機訪問證明”。這是礦工做的一種密碼學證明，用來證明他們正在存儲 Arweave 數據的小塊，每次 256 千字節。這允許協議將安全性從數據以及從需要網絡中的每個人都擁有的共識機制移動到挖礦機制，這意味着礦工都可以單獨證明他們正在存儲數據，從而大大改善了系統。
這是 Arweave 區塊的一個例子，您可以看到區塊的數據部分大小不一。Arweave 上的每一個區塊都可以存儲不同量的數據。Arweave 協議所做的是每秒鐘協議都會發生一次變化；它爲礦工提供了一個新的挖礦範圍。所以這就是數據部分中的這些小藍色矩形，他們每秒鐘都有一個新的數據範圍用於檢查證明。就像我們在這裏看到的，偶爾有一個小粉紅色的塊是允許礦工生成新塊的證明。當礦工獲得一個勝利的證明時，它會生成一個新的塊並獲得區塊獎勵。
您可以看到其中的問題，或者不是問題，但值得注意的有趣之處是，網絡對交易達成了共識，但數據還沒有到位，這有點令人驚訝。
所以您可以看到這是一個灰色的框，隨着時間的推移，隨着挖礦的繼續，數據开始從網絡的不同區域流入，每產生一個新的區塊，礦工都會與其他礦工交易以獲得那些數據並全部填充進去。
可以看到，隨着新數據的流入，Arweave 上的挖礦機制开始允許礦工從那些新數據中生成證明。
所以當區塊被添加時，您可以看到第三個區塊現在已經被添加，礦工能夠完全挖掘那些數據。當新的區塊被添加時，您還可以看到數據會开始在新的區塊上流入。
在所有規模上解鎖鏈上數據
這樣做的目的是激勵礦工之間進行數據交易，因爲這允許他們進行更多的證明並有更好的機會獲得獎勵，所以他們都想要新的數據。因此，由於挖礦機制的原因，添加到 Arweave 的數據在整個網絡中被復制了數百次。
所以這就是 Arweave 如何在所有規模上解鎖鏈上數據。它還激勵數據的復制，使 Arweave 的數據和交易能夠抵御審查。所以你可能會說，“看，DMac，我之前用過 Arweave；我只是發布交易，然後它就被發送給其他礦工。我不懂你說的分離交易數據以及其他類似的事件。”
實際上，您可能是將您的交易發布到了像 arweave.net 這樣的網關，該網關爲了給於您方便，它在後台幫您進行了相關步驟。該網關將交易發布到一個新的區塊，一旦被挖出，它就將數據發送給網絡中的所有礦工，雖然這很不錯，但這也引入了被審查的可能性。
假如網關不喜歡這筆交易，它看到您的數據中的某些內容並認爲：“我不想發布這個。”，網關可以直接將其刪掉。如果以上就是 Arweave 的整個運行方式，那么其就會存在一個對其協議的中心化的監督人，而這樣的運行方式並不是完全去中心化的。但是好消息是, Arweave 是去中心化的，因此你可以跳過網關並且不必使用它。你可以直接將你的交易發布到網絡，一旦你的交易被包含在一個區塊中，你就可以添加數據，它將在整個網絡中被復制。
我們的未來在何方？
這個過程非常重要，因爲它確保建立在 Arweave 之上的網關和服務都保持誠信。因此 Arweave 的开發需要繼續進行，並在大型交易推出一個月後，Arweave 推出了 ANS-102 捆綁包（抱歉圖片上被遮擋住了一部分信息）。推出捆綁包的目的是允許這些非常大額的交易涵蓋許多其他交易。因此，Arweave 开始從兩個方面進行擴展：大額交易和大量交易，這樣做雖然很有用，但直到一年後 ANS-104 出現爲協議帶來了巨大的進展。因爲該協議優化了 ANS-102 標准，提高了捆綁包的性能、它們的空間效率以及創建它們所需的計算。
ANS-104 捆綁包在 Solana 的 NFT 夏季左右發布，當時人們正在上傳包含 10,000 個 NFT 的大型收藏數據，並使用捆綁包來做到這一點。從那時起，您就可以看到 Arweave 數據集的增長。
因此這才成就我們的今天。我想說，我們離 Arweave 的 2.7 升級只有幾周的時間了。再次強調，該更新將包括優化捆綁包以及降低生產計算成本，並且還爲捆綁包引入了與區塊交易一樣的抵抗機制來抵御審查。
那么，我認爲我想在這裏強調的一點是，自從引入捆綁包和大額交易以來，Arweave 的數據模型在過去三年中一直保持穩定。我們看到的 Arweave 的更新都是關於提高性能、抵抗審查和最終協議的去中心化。
讓我們回顧一下，記錄人類歷史這件事自區塊鏈誕生之初就成爲其一部分，但現在，這個前沿憑借其可擴展的鏈上數據，真正地從比特幣轉移到了 Arweave。從 2020 年四月开始，憑借捆綁包和大額交易，Arweave 已經能夠在多個維度上擴展，成爲鏈上數據的終極位置。展望未來，我期望看到更多的同樣的對 Arweave 性能和去中心化的增量更新。非常感謝！
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