Le réseau Arweave utilise une nouvelle forme de dotation en stockage afin de garantir la permanence des informations qu'il stocke. Dans ce post, nous détaillerons et discuterons du fonctionnement de la dotation en stockage, puis étudierons ses propriétés et son profil de risque à l'aide de simulations de chaînes de Markov de son exécution. Ce post plonge profondément dans les détails. Si vous recherchez du matériel d'introduction, vous voudrez peut-être consulter le site Web principal d'Arweave.

Plongeons!

Contexte: Qu'est-ce que l'endowment?

Dans le brouillon du livre jaune Arweave de 2019, nous avons décrit la structure d'endowment d'Arweave (voir la section 3.2.2). La logique centrale de l'endowment d'Arweave est la suivante :

Le coût de la fourniture de stockage a diminué à un rythme exponentiel depuis l'invention du codage de l'information. Du papyrus, à la presse de Gutenberg, en passant par la mémoire à tambour magnétique, les disquettes et les clés USB, le coût du codage et du rappel de l'information n'a cessé de baisser pendant des milliers d'années. À l'ère numérique, nous appelons cela le taux de Kryder.

Bien que le taux exact de la baisse des coûts soit variable, le schéma est fiable et offre une marge de croissance significative : les limites théoriques de la densité des données seules sont 10^51 fois supérieures à nos réalisations actuelles. De plus, nous ne prévoyons pas de ralentissement dans le désir de stocker les données de manière plus efficace, car les humains et les machines ont toujours tendance à être plus efficaces s'ils peuvent accéder et traiter plus d'informations.

Compte tenu de ces facteurs, nous observons qu'en extrapolant un taux de Kryder extrêmement conservateur, nous sommes en mesure de fixer un prix de stockage permanent à un tarif unique. Nous y parvenons en facturant à l'utilisateur des frais de base correspondant à 200 ans de stockage aux coûts actuels, puis, à mesure que le coût du stockage diminue, le pouvoir d'achat de stockage de cette contribution dotation augmente. Tant que le taux de Kryder reste supérieur à 0,5 %, le pouvoir d'achat de stockage dans la dotation à la fin de l'année sera supérieur à celui du début.

Une fois que le protocole approche de la fin de sa vie, la taille et le coût de l'ensemble de données diminueront à un niveau extrêmement bas. En raison de sa petite taille, nous prévoyons qu'il sera altruistement 'importé' dans le prochain système de stockage d'informations permanent, poursuivant la réplication des données. Cela suit le même schéma qui a conduit à la découverte des archives Gopher sur le web moderne, etc.

Vous pouvez consulter tous les détails et les calculs qui sous-tendent cette approche ici.

Définition du taux Kryder+

Dans la pratique, le réseau Arweave utilise une modification du taux Kryder brut, que nous appellerons le taux 'Kryder+' dans ce document. Le taux Kryder+ comprend non seulement le stockage des données brutes, mais également les autres facteurs nécessaires pour maintenir un réseau comme Arweave en ligne: les réplications, l'électricité et les coûts opérationnels. Nous notons que chacun de ces éléments est affecté par la même décroissance sous-jacente des coûts de stockage:

Réplications : Chaque nouvelle réplique de l'ensemble de données hérite des mêmes coûts de stockage décroissants que la première.

Consommation d’énergie : Les changements dans la densité et la fiabilité des données (les facteurs qui affectent le plus le taux de Kryder) s’accompagnent rarement, voire jamais, d’une augmentation de la consommation d’énergie. Par la suite, à mesure que la capacité des supports de stockage augmente, le coût énergétique relatif du stockage d’une quantité donnée de données diminue également.

Frais opérationnels: Comme pour la consommation d'énergie, à mesure que l'efficacité des supports de stockage numériques individuels augmente, le nombre d'appareils nécessaires pour stocker une pièce de données (et donc les frais généraux opérationnels pour les maintenir) diminue.

Dans la version actuelle du réseau Arweave (2.5.3), 45 répliques de l'ensemble de données sont ciblées dans le taux Kryder+ (défini ici), ainsi qu'une surcharge de stockage double pour les dépenses opérationnelles et énergétiques (voir ici).

Après la mise à niveau Arweave 2.6, le réseau dérivera automatiquement le taux Kryder+ en réagissant au prix auquel les mineurs sont prêts à fournir du stockage. Le réseau peut orchestrer un oracle sans confiance pour ce prix car les mineurs sont incités à le minimiser, en concurrence les uns avec les autres.

Notamment absente de la formulation de taux Kryder+ d'Arweave, les coûts de bande passante. Arweave couvre cela en utilisant un ensemble séparé d'incitations basées sur le karma - voir ici.

Simulation de la dotation

Maintenant que nous avons couvert l'aspect théorique de l'endowment d'Arweave, ainsi que sa mise en œuvre pratique dans le réseau en direct, nous pouvons envisager une simulation de ce mécanisme pour observer les résultats probables dans le monde réel. Afin d'aider dans cet effort, nous utilisons une technique de simulation basée sur les chaînes de Markov. Ce modèle effectue de nombreuses itérations individuelles des futurs potentiels année par année, puis compile les résultats. Le code pour exécuter et modifier cette simulation vous-même est lié à la fin de cette page.

Facteurs de simulation

Le taux Kryder+ est un facteur primordial dans toute simulation de dotation d'Arweave. Dans ce modèle, nous utilisons un ensemble de données sur les coûts des disques durs au fil du temps (trouvé ici) comme base. À partir de ces données, nous observons un taux Kryder moyen d'environ 38 %. En plus des données du monde réel, nous ajoutons la possibilité de créer une couche de « pessimisme » concernant l'avenir par rapport aux progrès passés, afin de nous permettre de tester la résistance de la dotation lors de périodes moins favorables. Nous décrivons ce facteur de « pessimisme » comme le pourcentage de baisse des coûts de stockage antérieurs que nous prévoyons se poursuivre à l'avenir. Par exemple, un taux de pessimisme de 10 % implique que nous pensons que l'avenir ne sera efficace qu'à 10 % pour réduire le coût de stockage par rapport au passé.

Un autre facteur important dans la simulation de l'endowment d'Arweave est la volatilité du prix de son jeton. Arweave utilise un jeton à prix flottant pour son endowment pour deux raisons principales:

Les stablecoins centralisés ont de fortes chances de s'effondrer ou de cesser leurs activités bien avant que le dernier bloc du réseau Arweave ne soit extrait. De plus, une architecture de stablecoin décentralisée intégrée au protocole Arweave serait susceptible d'une sous-collatéralisation en cas de volatilité extrême du marché.

Inversement, le jeton natif d'Arweave a une forte prétention à l'utilité et fonctionne indépendamment de toutes chaînes ou services externes. Ce manque d'interdépendance aide à garantir que le protocole Arweave peut continuer à fonctionner sans être affecté par des facteurs externes pendant des périodes extrêmement longues.

L'un des effets de la nature flottante du prix du jeton, cependant, est que la 'valeur fiduciaire' de la dotation est volatile. Afin de modéliser cela dans notre simulation, nous supposons une volatilité pessimiste, neutre en prix, de la valeur de la dotation. Autrement dit, toutes les fluctuations simulées de la valeur de la dotation devraient en moyenne s'équilibrer à zéro dans leur totalité, mais individuellement, elles feront monter et descendre le prix dans l'intervalle.

Afin de permettre à chaque simulation individuelle de se terminer dans un délai raisonnable, l'exécution est interrompue une fois que 10 000 ans se sont écoulés, ou que la dotation atteint zéro.

Durées des dotations

La manière la plus simple de comprendre le comportement de la dotation est de regarder le nombre moyen d'années pendant lesquelles la dotation survit dans différentes conditions externes.

Ci-dessus, nous voyons un graphique des durées de vie des dotations avec des niveaux variables de volatilité maximale des prix des jetons par an (horizontal), par rapport aux changements du taux effectif de Kryder+ (vertical, également répertoriés avec leurs valeurs de 'pessimisme' par rapport aux données du monde réel). Les scénarios dans lesquels chaque exécution opérée (20 par combinaison) a donné lieu à une durée de vie de plus de 10 000 sont indiqués avec une couleur vert foncé.

La première cellule importante à noter dans cette représentation se situe à une volatilité de 0% et un pessimisme de 0%. Un taux de 0% pour le pessimisme / Kryder + implique que nous supposons que le coût de stockage ne diminuera jamais. Dans ce cas, le réseau devrait néanmoins conserver les données utilisateur pendant au moins 200 ans avec une économie fonctionnelle. Ce paramètre a été choisi de sorte que même ceux qui sont profondément sceptiques quant aux avancées technologiques futures puissent avoir confiance que leurs données seront économiquement viables à stocker pendant au moins ~3 générations avant de nécessiter un stockage altruiste.

Une autre observation importante de cette représentation provient de la volatilité de 30% et de la zone Kryder+ de 2/4%. Dans notre simulation, une volatilité maximale de 30% du prix du jeton implique un changement moyen annuel du prix du jeton de 15% - extrêmement proche de la volatilité moyenne du S&P500 de 14,4% par an de 1950 à 2015. En supposant ce taux moyen de volatilité dans le prix du jeton du réseau, nous voyons qu'un taux de Kryder+ d'environ 2% donnera une durée de fonctionnement de l'endowment de près de 2 000 ans, et un taux légèrement plus élevé donne une durée de fonctionnement de plus de 10 000 ans.

De plus, si l'on suppose des volatilités moyennes semblables à celles des produits de base (environ 2-5%, selon les estimations de la Banque mondiale), on observe qu'un taux inférieur à 0,76% de Kryder+ entraînera une durée de fonctionnement de l'endowment supérieure à 10 000 ans.

Probabilités de déflation

Comme on peut le voir ci-dessus, dans un grand nombre de scénarios, la dotation contient encore des jetons pour continuer à inciter le stockage de données après la fin de la simulation à 10 000 ans. Si nous creusons plus profondément dans l'exécution de chaque exécution individuelle, nous constatons que la grande majorité des jetons sont prélevés sur la dotation au cours des premières années de stockage :

Étant donné ce comportement, nous pouvons noter que lorsque les utilisateurs placent des jetons dans l'endowment pour sauvegarder les données qu'ils stockent, il y a une très forte probabilité que certains de ces jetons ne seront jamais libérés à nouveau.

Ci-dessus, nous voyons un graphique de la quantité probable de jetons qui ne sont jamais libérés de la dotation à différents niveaux de pessimisme concernant la baisse future des coûts de stockage par rapport au présent.

Exécutez-le vous-même

Le simulateur utilisé dans ce cas est disponible ici. Veuillez le consulter, apprendre le modèle et partager vos propres simulations modifiées ! Il peut exécuter environ 10 000 exécutions complètes en quelques minutes sur un seul thread, il peut donc être utilisé pour simuler rapidement de nombreux scénarios différents.

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