区块链中的分布式存储

一、分布式存储的定义

分布式存储是一种将数据分散存储在多个地方的数据储存技术。传统上的分布式存储本质上是一个中心化的系统，是将数据分散存储在多台独立的设备上，采用可扩展的系统结构、利用多台存储服务器分担存储负荷、利用位置服务器定位存储信息。而基于 P2P 网络的分布式存储是区块链的核心技术，是将数据存储于区块上并通过开放节点的存储空间建立的一种分布式数据库，解决传统分布式存储的问题。例如，我们在微信朋友圈发的图片，在微博上传的视频等，都是中心化存储。而区块链的分布式存储，比如比特币系统，参与交易或挖矿即构成一个节点，在全网记账的过程中，每个节点都起到重要作用，节点与节点间除了可以进行交易广播以外，节点还可以进行记账。

二、分布式存储在区块链中的作用

1. 

   提高可靠性：区块链存储将数据存储到成千上万个节点上，不是传统分布式存储的多副本模式，而是冗余编码，可以有效避免单点故障问题。例如比特币运行 10 年以来其分布式账本数据库未被任何黑客攻破就是最好的可靠性证明。

2. 增强可用性：云存储即使采用多节点分布式存储方式，仍然可能出现因为节点宕机或者中心节点负载过高故障问题而出现无法提供服务的情况，区块链只需要保证一定比例的节点数量正常，系统服务就是可用的。

3. 降低边缘存储成本：区块链将存储成本分摊到边缘节点，相对搭建独立的数据存储中心对硬件的需求和成本都更低。

4. 保障加密隐私性：中心化存储最终数据加密流程在企业内部完成。区块链存储数据都经过加密，没有明文数据，加密过程由数据拥有者用户自己完成，只要用户保存好加密密钥，就无法被第三方窃取到数据隐私。

三、区块链分布式存储的技术原理

区块链分布式存储的技术原理主要包括以下几个方面：

1. 去中心化的分布式记账：区块链上的信息计算与记录不集中于单一服务器中，而是分布于网络上的区块中，各区块间独立且互相连接，可直接进行信息与价值交换。

2. 不可篡改：信息经验证添加到区块链上后将被永久存储，系统中各节点都拥有最新的完整数据库，单个节点无法对数据进行篡改，保证区块链的数据稳定与可靠性。区块链系统中每生成一个新区块，都会产生对应时间戳，并依照区块生成时间的先后顺序相连成区块链，各独立节点通过点对点网络建立联系，为信息数据记录形成去中心化的分布式时间戳服务系统。时间戳使更改记录的困难程度随时间流逝呈指数倍增加，区块链运行时间越久，数据篡改难度越高。

3. 集体维护：系统由所有具有维护功能的节点共同维护，所有节点都可通过公开接口查询区块链数据和开发相关应用。

4. 有限访问：各方仅在经过认证、拥有权限的情况下可对共享账本进行访问。访问权限类型与范围均可在系统控制下进行分配，保障数据的安全性。

5. 匿名性：区块链各节点数据交换在固定算法下进行，由区块链程序规则判断交易的有效性，交易方可在不公开身份的情况下获取交易对手方信任，有利于在保护用户隐私前提下保障交易信用。

四、区块链分布式存储的应用案例

1. 在云计算中的应用：分布式存储可以提供大规模的数据存储和处理能力。

2. 在大数据中的应用：分布式存储可以提供高效的数据处理和分析能力。

3. 在物联网中的应用：分布式存储可以提供大规模的设备数据存储和处理能力。

4. 在区块链中的应用：例如 Memolabs 项目，把存储系统中最为关键的数据，如角色信息、智能合约信息等，保存在区块链主链中，其它数据则被存放在普通的边缘设备中。与此同时，更加简洁高效的技术将被用于保障存储与边缘存储设备中的数据的安全性与可靠性，从而提升存储系统的性价比，保障存储的可用性、可靠性、私密性、完整性和安全性。用户通过基于区块链的智能合约在 Memolabs 中购买存储服务。

五、区块链分布式存储的发展趋势

1. 技术融合：存储方面，由单一键值数据库向融合 IPFS、关系型数据库、分布式数据库等方向发展。同时，区块链正在与云计算结合实现服务定制化多样化，需要做很多底层技术性处理。

2. 产业发展：区块链产业发展进程加快，进入“脱虚向实”主旋律，更多在金融、司法、能源等方面规模性应用。

3. 跨链互联：随着应用场景日趋复杂，尤其是跟现实世界越来越结合，链接协同操作越发强烈，跨链技术能否突破挑战成为其发展关键。

4. 标准化工作：区块链标准化工作提速，各国争夺标准制定权。

5. 隐私保护：区块链隐私保护机制多样化，成为激活商业应用的关键润滑剂。

6. 安全问题：区块链安全问题引发关注，亟需重视并寻求解决方案。

7. 知识产权竞争：区块链知识产权竞争日趋激烈，万物互联将扩展专利布局。

8. 市场宣传：区块链市场宣传角逐可预期，让商业回归充分竞争状况。

9. 政策监管：区块链引发政策监管问题，但二者相辅相成。

10. 人才培育：区块链人才成为关键环节，各方加大培育力度。

此外，未来分布式存储还可能在以下方面有新的发展：

1. 大数据存储和处理能力的提升：采用更多高性能存储介质，加强对数据的智能处理和分析能力。

2. 云原生架构的普及：将分布式存储系统部署在云平台上，实现快速部署、升级和扩展。

3. 深度学习和人工智能的应用：采用更高效的数据存储和处理方式，为人工智能和深度学习提供支持。

4. 区块链技术的应用：保证数据的安全性和可靠性，实现数据的权限控制和访问控制。

5. 多云架构的应用：提高数据的可用性和可靠性，降低故障和停机时间。

6. 边缘计算的应用：处理分布式存储系统中的数据，实现更快的响应和更高的实时性。

7. 量子计算技术的应用：进行数据加密和解密，进行数据分析和挖掘。