Résumé

Les services cloud décentralisés sont depuis longtemps considérés comme l'une des applications réelles les plus cruciales de la technologie blockchain. L'intégration de Web3 et des services cloud présente un récit passionnant, renforcé par l'incorporation de l'IA. Cependant, obtenir un consensus instantané pour les calculs dans un environnement purement asynchrone comme les services cloud pose d'importants défis techniques pour DFINITY IC. Arweave AO se libère des limitations des blockchains traditionnelles en ne traitant pas directement les calculs ou le consensus. Au lieu de cela, il utilise un modèle économique et une vérification paresseuse pour garantir l'exactitude des résultats des calculs, offrant une approche novatrice de l'informatique décentralisée.

Introduction de base

Le cloud est un environnement informatique qui abstrait, agrège et partage des ressources évolutives sur l'ensemble d'un réseau. Ces ressources comprennent la puissance de calcul, le stockage et la bande passante du réseau. Les principales caractéristiques techniques incluent la technologie de virtualisation, la gestion distribuée des ressources et la technologie d'exécution parallèle. Comparé aux environnements informatiques traditionnels basés sur des machines physiques, le cloud est plus rentable, évolutif et plus facile à gérer.

Les services cloud, l'informatique en nuage et le stockage en nuage sont des sous-concepts dérivés du concept plus large du nuage. L'informatique en nuage désigne la fourniture de services informatiques via le nuage, le stockage en nuage désigne la fourniture de services de stockage via le nuage, et les services cloud englobent divers services informatiques fournis via le nuage, comprenant à la fois des services informatiques et de stockage. Il est à noter que l'informatique en nuage et les services cloud sont souvent considérés comme synonymes dans de nombreux contextes, mais cet article fait la distinction entre les deux.

Actuellement, le marché des services cloud est dominé par plusieurs acteurs majeurs. À l'échelle mondiale, Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform (GCP) et Microsoft Azure représentent plus de 60 % du marché. Au niveau national, Alibaba Cloud, Tencent Cloud et Huawei Cloud détiennent environ 60 % du marché en Chine, démontrant un effet Matthieu significatif.

Les services de cloud décentralisés, en revanche, perturbent le modèle actuel de service cloud grâce à la technologie de la blockchain. Ils s'appuient sur les forces du marché pour déterminer la valeur et l'allocation de la puissance de calcul, de l'espace de stockage et de la bande passante.Cela permet non seulement d'obtenir une allocation des ressources plus efficace et directe, mais aussi de briser le monopole des géants des services cloud. Comme toutes les ressources sous-jacentes sont fournies par les utilisateurs, si la structure économique d'un réseau de services cloud décentralisé devient inadaptée, les utilisateurs peuvent choisir de quitter le réseau ou de rejoindre d'autres réseaux de services cloud décentralisés. Cela limite la capacité des fournisseurs de services cloud décentralisés à se livrer à des pratiques nuisibles.

Le Chemin du Développement des Services Cloud Décentralisés

La computation décentralisée n'est pas mentionnée ici car l'auteur croit que c'est une fausse proposition. Tout d'abord, les contrats intelligents sur la blockchain sont intrinsèquement responsables de la computation décentralisée. Deuxièmement, pour des tâches de computation complexes, la décentralisation implique un gaspillage de puissance de calcul. On ne devrait pas rechercher la décentralisation pour elle-même ; la computation distribuée vérifiable pourrait être un meilleur choix, comme l'expliquera l'auteur plus tard.

Comparé au calcul instantané, le stockage persistant est clairement un excellent scénario d'application pour la décentralisation. Il permet de stocker et de distribuer des données dans un réseau décentralisé, les rendant immuables et résistantes à la censure. En fait, le stockage décentralisé est déjà devenu l'une des applications les plus réussies de la blockchain dans des scénarios non financiers.

En 2014, Protocol Labs a proposé IPFS, le Système de Fichiers InterPlanétaire, ouvrant la porte au stockage décentralisé à une échelle cosmique. IPFS a mis en place un adressage de fichiers basé sur le contenu, empêchant le même fichier d'être stocké plusieurs fois et permettant d'économiser considérablement de l'espace de stockage. Il utilise également un réseau P2P, permettant aux données d'être téléchargées simultanément à partir de plusieurs nœuds, réduisant ainsi considérablement les coûts de bande passante. Cela a fait d'IPFS le protocole sous-jacent de nombreux projets de stockage décentralisé, Filecoin étant le plus représentatif.

En juillet 2017, Protocol Labs, le développeur d'IPFS, a annoncé la création du projet Filecoin. Filecoin est une couche d'application incitative et un système de chaîne publique blockchain sur le réseau IPFS. Il adopte un mécanisme de consensus hybride, principalement basé sur le consensus attendu (EC), et complété par la preuve de l'espace-temps (PoSt) et la preuve de réplication (PoRep). La vision de Filecoin est d'inciter un grand nombre de nœuds dans le monde entier à fournir des services de stockage et de récupération, favorisant l'utilisation généralisée du protocole de stockage et de transmission de fichiers IPFS.

Également en juillet 2017, Stroj Labs a fondé Storj, presque simultanément avec Filecoin. Storj se positionne comme un service de stockage de niveau entreprise, penchait davantage vers la commercialisation, entrant directement en concurrence avec le service S3 d'AWS. Cependant, son architecture est pseudo-décentralisée. Bien qu'il ait commencé à émettre des jetons en 2018, la gestion de ses métadonnées, la production de blocs, les récompenses et les pénalités sont tous gérés par des nœuds satellites, actuellement entretenus uniquement par l'équipe du projet. Bien que le plan futur inclut la décentralisation des nœuds satellites, le problème semble difficile à résoudre pour le moment. Par conséquent, son état actuel ressemble toujours à un stockage traditionnel déguisé sous l'apparence de la blockchain.

En juin 2018, le mainnet Arweave a été lancé. Arweave n'est pas une couche d'incitation basée sur IPFS, mais intègre plutôt le stockage de données et les incitations, en mettant l'accent sur la possibilité de stockage et d'accès permanents des données. Arweave ne demande pas aux mineurs de conserver tous les enregistrements de blocs, mais encourage les mineurs à sauvegarder autant de blocs que possible, en particulier ceux ayant moins de redondance, grâce aux Preuves Simplifiées d'Accès Aléatoire (SPoRA). Les mineurs qui font cela ont une probabilité plus élevée de recevoir des récompenses minières. Fondamentalement, Arweave veille à ce que les données soient copiées autant que possible pour augmenter la fiabilité du stockage des données grâce à une approche de théorie des jeux.

En mai 2021, l'Internet Computer (IC), développé par la Fondation DFINITY, est devenu opérationnel.IC est le premier service cloud décentralisé complet, acclamé comme l'architecture de blockchain de troisième génération. Grâce à une technologie de blockchain innovante, IC peut offrir une scalabilité illimitée et un traitement rapide des transactions, et peut gérer les requêtes HTTP pour prendre en charge des applications décentralisées à grande échelle, allant des plateformes de médias sociaux, des services d'hébergement de projets open source à diverses applications de niveau entreprise, voire de grands modèles d'IA. Théoriquement, tout service internet existant peut être reconstruit sur IC en tant que version décentralisée.

En novembre 2022, l'émergence de ChatGPT a marqué une étape importante dans le domaine de l'intelligence artificielle puissante et a déclenché une nouvelle vague de folie pour l'intelligence artificielle. Des entreprises émergentes en intelligence artificielle ont poussé comme des champignons après la pluie. Avec la mise à niveau itérative des modèles génératifs de grande taille, la demande et le coût de la puissance de calcul ont augmenté de manière exponentielle. En conséquence, la voie de la puissance de calcul décentralisée est née, qui s'engage à utiliser la puissance de calcul partagée pour réduire les coûts de formation de grands modèles pour les entreprises émergentes en intelligence artificielle, affaiblissant ainsi la concurrence déloyale causée par les géants des services cloud profitant de leur position dominante.

Les projets bien connus dans la course à la puissance de calcul décentralisée incluentio.net, Render, Akash, Gensyn, etc. Bien qu'ils puissent également être catégorisés sous des services cloud décentralisés, leur protocole central consiste à construire un marché de la puissance de calcul et à inciter les fournisseurs de puissance de calcul. Cela correspond plus étroitement à la définition de DePIN (Réseaux d'Infrastructure Physique Décentralisée).

En février 2024, Arweave a officiellement lancé le super ordinateur parallèle AO*,devenant le deuxième service cloud décentralisé complet après l'IC de DFINITY. Le développement du service cloud décentralisé se poursuit.

Arweave AO: Séparation de la Calcul et du Consensus

Both DFINITY IC and Arweave AO are complete decentralized cloud services, with significant similarities. Firstly, functionally, they both support the decentralization of large-scale internet services and the introduction of large AI models to run in blockchain smart contracts. Secondly, their architectures are both designed based on the Actor model. An Actor is a basic unit of a concurrent computing model in computer science. Adopting the Actor model is suitable for building high-concurrency, distributed, fault-tolerant systems, which is also the origin of Arweave AO’s name.

La principale différence entre les deux réside dans la couche de stockage des données, la couche d'exécution et la couche de consensus.

• Couche de stockage des données : Le contrat intelligent sur DFINITY IC s'appelle Canister. Canister a son propre conteneur dédié (similaire à Docker). Les données de chaque Canister sont encapsulées dans leur propre conteneur indépendant, et les données ne peuvent pas être vues par le monde extérieur. Détails : Les données internes ne peuvent être accédées que par l'interface fournie par Canister ; Arweave AO est basé sur Arweave, et les données sont stockées dans Arweave et sont publiques pour le monde extérieur ;
• Couche d'exécution: La machine virtuelle de DFINITY IC est WASM. Le code Canister sera compilé dans un module WASM à déployer et à exécuter sur l'IC. Il ne prend en charge que des normes telles que l'interface système WebAssembly; Arweave AO est plus flexible, tant qu'il suit la norme du protocole AO, n'importe quelle machine virtuelle peut être utilisée, y compris EVM, WASM, Move VM, etc. Le langage de développement de contrat AOS actuel officiellement construit par Arweave est Lua;
• Couche de consensus:Le sous-réseau DFINITY IC adopte une variante du consensus BFT (tolérance aux fautes byzantines) et les sous-réseaux sont vérifiés grâce à la technologie Chain-Key ; Arweave AO est basé sur le SCP (paradigme de consensus basé sur le stockage), un paradigme de consensus basé sur le stockage qui met l'accent sur le consensus au niveau du stockage et utilise Arweave pour un stockage immuable afin d'assurer la sécurité et la vérifiabilité.

De la comparaison ci-dessus, il est évident que DFINITY IC adhère toujours au paradigme standard de la blockchain, tandis que Arweave AO semble moins être une blockchain typique, car elle n'a même pas de mécanisme de consensus. Alors, comment assure-t-elle que différents nœuds sont d'accord sur les résultats de calcul ?

La réponse est que Arweave AO ne peut pas garantir des résultats de calcul cohérents, ses résultats de calcul ne génèrent aucune preuve (comme un arbre de Merkle), mais le stockage immuable d'Arweave est vérifiable.La séparation de la computation et du consensus est la partie la plus ingénieuse de la conception de Arweave AO.

Arweave stocke les données holographiques de AO et de chaque fil sur AO. Tout le monde peut récupérer AO et n'importe quel fil sur AO grâce à ces données holographiques. C'est en fait le idée centrale de SCP, c'est-à-dire que tant que le stockage est immuable, toutes les transactions qui y ont lieu sont traçables, de sorte que peu importe où l'application est calculée, le même résultat sera obtenu.

Une fois que le problème de vérifiabilité est résolu, le modèle économique de AO peut être utilisé pour encourager tout le monde à fournir des résultats de calcul corrects. Cela est similaire au mécanisme de marge des nœuds Chainlink dans DON. Les nœuds doivent d'abord promettre des jetons lorsqu'ils rejoignent le réseau AO. Lorsque les nœuds fournissent des résultats de calcul corrects, ils sont incités, et lorsqu'ils fournissent des résultats incorrects, ils sont pénalisés.

Conclusion

Les services cloud décentralisés ont longtemps été considérés comme l'une des applications réelles les plus cruciales de la technologie blockchain. La combinaison de Web3 et des services cloud présente non seulement une direction narrative passionnante, mais s'intègre également de manière transparente avec l'IA, renforçant ainsi davantage son potentiel.

Les services cloud décentralisés ont évolué sur une décennie, commençant par IPFS. Techniquement parlant, les protocoles de stockage et de calcul sous-jacents ont été perfectionnés. D'un point de vue marché, il existe une demande importante pour les réseaux de partage de ressources, principalement stimulée par la puissance de calcul. Cependant, malgré ces développements, on constate un manque notable de solutions complètes, et celles qui existent sont loin d'être parfaites.

Avant son lancement, l'IC de DFINITY était considéré comme l'AWS de Web3, couronné comme l'architecture de blockchain de troisième génération. Malheureusement, il a rencontré des difficultés lors de son lancement et a récemment commencé à se redresser. Outre les facteurs de marché, parvenir à un consensus instantané pour les calculs dans un environnement purement asynchrone, tel que les services cloud, nécessite des ressources matérielles élevées. Cette exigence a un impact sur le degré de décentralisation, sapant la signification du mécanisme de consensus de la blockchain.

Arweave AO se libère des limitations des blockchains traditionnelles en ne traitant pas directement les calculs ou le consensus. Au lieu de cela, il utilise un modèle économique et une vérification paresseuse pour garantir l'exactitude des résultats des calculs, offrant ainsi une approche novatrice de l'informatique décentralisée. Cependant, la computation vérifiable mise en œuvre basée sur SCP est supervisée et vérifiée hors chaîne, posant théoriquement le risque d'une supervision hors chaîne insuffisante. Bien que son applicabilité dans des scénarios de calcul à grande échelle nécessite encore une validation du marché, les perspectives futures sont prometteuses.

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