以The Graph與Pocket Network為例，談去中心化數據計算基礎設施是如何運作的？

來源：The Block年度研究報告

編譯：冰河web3實驗室

Web3的未來將依賴於一個跨越多個區塊鏈的分佈式、安全且不可變的分佈式數據的基礎層。然後，Web3面臨三個關鍵挑戰: 

1）如何有效地將數據從區塊鏈傳輸到應用程序；

2）如何方便地跨多個區塊鏈訪問數據；

3）如何以去中心化的方式做到A和B。

在去中心化的web架構中，可靠的節點基礎設施對於去中心化計算至關重要。一個去中心化的計算網絡可以分為三個一般的組成部分:

1. 應用程序。這些是任何提交API請求(例如，查詢，中繼)的軟件，這些請求將被路由到任何公共或加密的數據庫節點。

2. 節點。它們是分散的服務器，提供諸如存儲數據庫索引、嚮應用程序發送會話信息、服務應用程序提交的API請求以及存儲帳戶餘額和工作報告等網絡狀態等功能。

3.網絡層。維持去中心化協議運行的生態系統，包括治理、協議規則、涉及的參與者以及他們參與的經濟遊戲。

如下圖所示，中繼或索引節點位於應用程序和區塊鏈節點(或其他去中心化的服務器網絡)之間，它們從中檢索數據。處理完來自區塊鏈節點的數據后，它們將相關信息發送到中心化或去中心化應用服務器。

接下來，我們將通過兩個示例案例解釋去中心化計算基礎設施是如何工作的：The Graph和Pocket Network。

The Graph：去中心化索引和查詢

Web3應用程序可以通過過濾或搜索從區塊鏈查詢數據。由於區塊鏈存儲數據和處理狀態轉換，這個過程可能很慢，計算量也很大，但它們不會對數據進行索引。索引使得查找相關數據的速度更快，對計算的要求更低。

在The Graph出現之前，dapp開發者會為他們的用戶和客戶建立自己的數據庫索引。但是，這種做法將索引數據保存在集中式數據庫中(而不是分散的節點)，從而降低了dapp的可信度。

對於許多團隊來說，建立自己的索引服務器也是多餘的。在The Graph中，子圖顯示了要存儲哪些數據以及如何存儲數據。儘管項目的子圖通常是由項目開發人員定義的，但任何人都可以自由地定義這些子圖。

接下來，Graph節點將該數據存儲在數據庫索引中(創建服務子圖)，持續掃描相關區塊鏈(例如，以太坊區塊鏈)的事件更改，並相應地更新數據。

然後，應用程序可以通過GraphQL查詢生成的端點，從而有可能通過統一的查詢語言訪問跨鏈數據索引。索引節點最初由The Graph擁有和運營，但今年早些時候，有十個項目開始從託管服務遷移到The Graph的去中心化主網。

最終，The Graph的目標是實現其完全去中心化數據經濟的願景。在這種經濟模式下，Graph協議將定義規則，任何人都可以通過這些規則運行或查詢一個Graph節點。

在提供服務保證的同時，The Graph如何去中心化它的匿名供應商?這一切都歸結到網絡層。該圖與其他去中心化計算解決方案一樣具有網絡結構，具有以下四個特性:

1. 供應(數據提供者)和需求(應用程序、用戶)在一個開放的市場中相遇。

2. 供應商參與一個旨在確保服務保證的經濟遊戲(賭注通證)。

3.供應商的表現由某種機制檢查(通過加密證明或“漁夫”檢查他們的工作質量，並因正確報告不當行為而獲得獎勵)。

4. 如果供應商被發現未能履行其職責，他們將受到某種程度的懲罰(失去他們所持有的通證的一部分或沒有被選擇參與創收服務)。

Graph利用工作代幣模型，在這個模型中，Graph節點提供者讓GRT接收由子圖清單定義的工作索引數據。該模型引入了服務質量的經濟激勵機制，因為索引員可能會因為提供不正確的數據而失去工作機會或被削減(丟失令牌)。

Graph的網絡層或“查詢市場”包括四個主要參與者。這些參與者的代幣激勵機制旨在確保高質量的服務並提供代幣實用程序。

開發人員。這些實體定義了子圖。目前，他們通常是給定協議的開發人員，為該協議的數據創建子圖。然而，從理論上講，任何人都可以創建來自公共區塊鏈的數據的子圖。目前，開發者需要為用戶的請求付費。

最終，The Graph設想，當第二層解決方案在Web3錢包中廣泛實現時，最終用戶將為他們自己的查詢付費。

索引器。這些實體使GRT獲得來自The Graph網絡的工作。他們的工作包括在每個子圖清單的圖節點上索引區塊鏈數據。索引者收入(以及擴展委派者收入)來自索引工作的獎勵。協議的集體查詢費用按GRT的比例分配給索引者(和委派者)，他們還從GRT每年3%的通脹中獲得索引獎勵

策展人。這些實體表明哪些子圖顯示的質量更好，這樣索引器就知道哪些子圖節點需要索引。任何開發人員都可以使用分散的區塊鏈數據啟動子圖，因此The Graph network需要這些參與者來識別有用的參與者。

管理員通過在特定的子圖後面標記GRT向索引器發出信號。對於他們的服務，他們會從他們發出信號的子圖產生的查詢費用中獲得一部分。這一份額是由一條結合曲線決定的，根據策展人發出信號的早到時間來支付報酬，從而創造了一個預測市場，在這個市場中，策展人可以猜測子圖未來的受歡迎程度。

委託人。這些實體將GRT歸索引者所有，並分享索引者所獲得的索引報酬和查詢費用，這些費用由索引者設定。委託程序與indexer的利害關係受indexer的GRT利害關係的限制。它為雙方創造了激勵。

委派者通過委派給“最好的”索引者(這些索引者對由策展人決定的最重要的子圖進行索引)賺得更多。指數編製人員通過“贏得”委託人員的資金來獲得更多收益，這激勵指數編製人員與委託人員公平分享自己的收益。

目前，The Graph網絡中有7306名代表、2266名策展人和160名索引人。The Graph是網絡層如何在沒有中心化實體負責的情況下成功操作去中心化計算網絡的示例案例。它演示了一個工作的去中心化解決方案，將數據從區塊鏈帶到應用程序，並通過統一的查詢語言方便地跨多個區塊鏈訪問數據。

Pocket：解決節點激勵問題

和The Graph一樣，Pocket也有應用程序、節點和網絡層。也許主要的區別在於Pocket專註於解決限制Web3增長潛力的特定問題：節點激勵問題。

另一方面，the Graph將自己比作一種“Web3中的谷歌”，旨在組織世界上的區塊鏈信息，使其普遍可訪問和有用。為了讓去中心化網絡蓬勃發展，有必要開發一個可靠的節點基礎設施。但是，對於開發人員來說，既託管自己的完整節點，又為自己的應用程序提供後端支持是不現實的。

因此，Web3開發人員嚴重依賴集中化解決方案，從而帶來集中化風險，如單點故障、安全風險和隱私入侵。目前缺乏可靠的由第三方運行的節點基礎設施。

缺乏由個人和公司運行的完整節點的原因之一是缺乏原生中繼節點激勵(其他原因包括設置的複雜性和不便)。為了解決這個問題，Pocket Network鼓勵個人和公司為任何有應用需求的區塊鏈部署和運行完整的節點。

通過代幣激勵、密碼證明和偽隨機選擇算法的組合，Pocket可以創建一個可靠的去中心化中繼網絡，在該網絡中，開發人員可以以更高的安全性和更低的成本訪問跨鏈數據。

再次，問題出現了，Pocket是如何通過我們不知道的去中心化的服務提供商網絡來提供服務保證的?信任缺失再次通過去中心化的網絡層建立起來，雖然規則和激勵方案與The Graph不同。

Pocket的主要區別在於它使用了會話模型，它不像The Graph網絡中的節點那樣依賴於存儲索引數據的節點。Pocket節點有三個功能：向聯繫它的應用程序提供會話信息，服務應用程序發送的中繼請求，存儲關於Pocket網絡狀態的信息，以分配工作和驗證工作報告。

會話是網絡用來調節應用程序和節點之間交互的機制。它們是一種數據結構，使用存儲在節點中的關於Pocket網絡狀態的數據，偽隨機地將應用與每個鏈中最多5個節點的集合配對，以提供應用付費的服務。

然後，Pocket網絡中的兩個關鍵角色是應用程序和中繼節點，它們也是Pocket區塊鏈(基於tendermint的數據庫，用於確保應用程序和節點之間關於基礎設施供應的共識)的驗證器和區塊生產者。

節點會根據他們在會話期間服務的請求數量獲得獎勵。每個中繼(例如，MetaMask調用來獲取餘額，獲取交易歷史記錄，發送交易，查詢智能合約)由節點服務並經協議驗證，產生0.01 POKT。每一個經過驗證的繼電器的獎勵將被拆分如下:

1）服務節點佔89%

2）10%到Pocket DAO

3）給區塊生產商1%

最終，Pocket Network將解決與the Graph相同的核心問題，即如何高效地將區塊鏈數據引入應用程序，方便地訪問跨鏈數據，並將這些過程去中心化。然而，範圍有所不同，Pocket更專註於通過節點激勵成為一個統一的跨區塊鏈API，而the Graph更專註於成為區塊鏈數據的統一搜索引擎。

在中心化的區塊鏈基礎設施技術上，我們訪問區塊鏈數據所需要的只是連接到一個區塊鏈節點。這些節點可以分佈在去中心化的個人和公司網絡中，如The Graph和Pocket Network，也可以由中央實體(如Infura和Alchemy)擁有和操作。為了說明差異，請參見下面的圖表。

對於區塊鏈數據，中心化門戶與去中心化門戶之間的主要區別是，公司負責維護節點的操作——它們的所有操作都可以分組到一個“公司層”中。除了提供對完整歸檔節點數據的訪問外，公司層中的參與者還可以決定設置數據庫索引，以方便涉及過濾或搜索的查詢。

與任何中心化計算網絡一樣，這種設置也有一定的好處和成本。在好處方面，中心化解決方案可以使數據網絡更容易實現、開發和維護。例如，在幾年內，Alchemy和Infura能夠開發併發布各種工具以促進原型和開發。

但是，這會帶來各種形式的安全風險和單點故障。例如，Infura的以太坊基礎設施去年發生了一次重大故障，導致包括MetaMask在內的流行服務的ETH和ERC-20代幣的喂價延遲。它還導致包括Binance和Bithumb在內的主要加密交易所暫時禁用ETH和ERC-20代幣的提款。

Infura表示，根源可以追溯到其以太坊基礎設施中的幾個組件，這些組件被鎖定在一個舊版本的Geth客戶端。事後分析引發了關於以太坊去中心化和過度依賴集中化區塊鏈基礎設施提供商的爭論。

話雖如此，我們注意到Infura和Alchemy並不擁有或控制基本的區塊鏈數據，而是作為去中心化數據的中心化門戶。

如果需要，我們可以使用另一個中心化和去中心化基礎設施提供商來訪問相同的數據。或者，我們可以建立自己的完整節點，為自己服務。人們可以拿互聯網服務提供商做一些比較——如果康卡斯特(Comcast)倒閉了，我們可以切換到另一家互聯網服務提供商來接入互聯網。

討論

根據所涉及的利弊，中心化和去中心化基礎設施解決方案可能在Web3的下一個迭代中扮演不同的角色。例如，如果項目的某個部分需要高級原型和開發工具。在這種情況下，像Alchemy或Infura這樣的集中解決方案可能很適合這些部分。

如果項目的其他部分追求不可信和安全性，那麼分散的解決方案，如the Graph或Pocket Network可能很適合這些部分。前景是一種新的web，其中很大一部分基於分佈式、安全且不可變的區塊鏈數據庫，通過中心化與去中心化基礎設施進行通信。

接下來，讓我們通過分析Pocket Network最近網絡活動和收入激增背後的數字和驅動因素，來研究一些去中心化的區塊鏈基礎設施是如何獲得吸引力的。通過保持幾乎100%的正常運行時間，我們可以看到這些去中心化的數據提供商如何支持不斷增長的Web3經濟。

案例研究:

網絡活動

為了研究2021年之前Pocket的使用和增長情況，我們首先關注的是平均每日中繼量。中繼只是針對任何公共數據庫節點的應用程序請求。下圖以4天為間隔繪製了2021年1月至11月的平均日中繼量。

Pocket Network的使用在今年已經見證了巨大的增長，特別是從10月份開始的網絡活動的爆炸性增長。主要的驅動因素是什麼?首先，今年2月，Pocket Network宣布他們將開始為Fuse提供以太坊基礎設施，Fuse是一個構建去中心化支付系統的平台。

作為以太坊側鏈，Fuse需要一個穩定的、運行良好的Fuse-以太坊橋。通過與Pocket集成，Fuse可以進一步分散平台，增加用戶隱私，同時降低運行自己的以太坊節點的成本和效率。

隨後，在8月，Pocket宣布支持xDai鏈，這是另一個支持xDai穩定幣的以太坊側鏈，該穩定幣由以太坊上的Dai橋接而來。xDai的主要用例之一是在MMO空間征服遊戲Dark Forest中實現快速和低成本的交易。類似地，通過與Pocket集成，xDai可以增加去中心化，同時“外包”他們的以太坊基礎設施需求。

最近，在Pocket宣布將處理Harmony RPC流量之後，網絡活動從10月份開始激增。Harmony是一個第1層區塊鏈，通過使用隨機狀態分片，它可以作為以太坊可互操作的第2層擴展解決方案，允許以低費用、高速度進行安全塊確認。

當時Harmony網絡的API調用在5000萬到1億之間激增，他們試圖通過可伸縮和去中心化的API來重新路由流量。現在，開發者可以從Pocket的前端API門戶創建Harmony RPC端點，在他們的dapp中使用。這些口袋驅動的端點為dapp提供了額外的彈性、可靠性和隱私層。

在Pocket網絡中，應用程序樁是在網絡中註冊為應用程序的入口點。應用程序將POKT鎖定到網絡內的一個綁定中，以接收通過網絡節點中繼執行的吞吐量分配。該綁定的規則由Pocket DAO設置的貨幣政策和協議規則決定。

如下圖所示，自今年年初以來，應用程序用於預留中繼請求的POKT金額增長更為穩定。

每天的中繼請求儲備等於應用程序下注的POKT數乘以40。然後，我們可以看到，應用程序已經“付費”(投資足夠的POKT)，每天預留了近10億次中繼，同時使用了約1.6億次，即16%的預留。不過，這並不奇怪，因為應用程序應該有一個備用緩衝區，以應對網絡活動的激增。

最終，假設這些持有的代幣耗盡了中繼請求儲備，這大約10億次中繼將作為“收入”支付給中繼提供商、Pocket DAO和POKT區塊生產者。現在讓我們更詳細地分析這些收益和獎勵。

收入和回報

要將中繼轉換為收益，只需將中繼數量乘以0.01(每中繼產生的POKT數量)和POKT價格。下圖顯示了2021年POKT的月收入，基於每日平均接入點和每月POKT價格。從4月到11月可以獲得價格數據。

從5月到7月，網絡活動有所減少，與此同時，以太坊網絡和加密市場的整體活動有所減少。但是，很明顯，在建立了與Harmony網絡連接的終端后，Pocket本季度的收入大幅增長。

我們也可以看看多少POKT獲得每個中繼節點中繼數除以總數量的繼電器節點和乘以0.89(自89%的發行POKT分佈式服務節點,口袋刀,10%和1%的塊生產商)。下面的圖表顯示了從2021年1月1日到2021年11月8日，每個驗證節點的平均每日獎勵，間隔4天。

在今年年初，POKT節點獲得了更多的每日獎勵，因為網絡中的節點更少。下面的圖表顯示了從1月1日到11月8日網絡中活動驗證器節點的數量，間隔為4天。

到目前為止，自年初以來，活動驗證器節點已經增加了超過15倍，從略高於600個節點增加到今天的超過9000個節點。這個月,平均每日獎勵每驗證器節點平均飆升至161 POKT(~ 118美元0.73美元/ POKT)每天每個節點,出來年的超過300% POKT獎勵網絡中每個節點(假設每個節點股份15150 POKT)的最小數量。

從長遠來看，這些獎勵並不一定是可持續的。有吸引力的回報可能會帶來更多的節點提供商，進一步將總驗證者獎勵和通過供應稀釋支付的POKT獎勵(每傳遞創造0.01 POKT)分開。此外，還有一個問題是，通過供應稀釋支付的報酬是否應該被視為收入。

一方面，他們確實代表了Pocket服務的真實需求。另一方面，每次在Pocket網絡上執行工作時，應用程序和節點的利害關係都會被稀釋。按11月的峰值計算，這將相當於每年增加約4.12億美元的市值。

也就是說，Pocket DAO可能會在不久的將來投票削減新的POKT發行。此外，儘管有這些驚人的數字，Pocket Network仍然只能處理其集中競爭對手的一小部分流量，在2020年，僅Infura一天就服務了超過24億以太坊中繼。

考慮到巨大的尋址市場以及Harmony等協議與Pocket的成功集成，我們可能會看到越來越多的協議通過Pocket網絡重新路由和分散其流量，以防止或應對與中心化區塊鏈基礎設施的依賴性引起的問題。這種去中心化的基礎設施能否支持一個擁有數十億dapp用戶的Web3經濟，將取決於節點和網絡技術的彈性和理想的抗脆弱性。