Em 17 de outubro de 2024, o protocolo de armazenamento descentralizado Walrus anunciou no X (anteriormente Twitter) o lançamento de sua rede de testes pública. O Walrus, projetado para aplicações de blockchain e agentes autônomos, já lançou uma prévia para desenvolvedores para coletar feedback. As principais vantagens do protocolo incluem armazenamento eficiente de blob, alta disponibilidade e robustez.

Walrus já está em uso, com o conhecido veículo de mídia blockchain 'Decrypt' armazenando notícias, vídeos e imagens na plataforma para criar conteúdo à prova de violação para uma empresa de mídia criptografada, promovendo a confiança entre a publicação e seus leitores. Este artigo fornecerá uma visão detalhada da arquitetura técnica do Walrus, operações e a tokenômica de seu token WAL.

Fonte: x

Visão geral do projeto Walrus

Walrus é uma solução de armazenamento descentralizada na blockchain SUI liderada pela Mysten Labs, a equipe de desenvolvimento por trás da SUI. Os membros principais dessa equipe trabalharam anteriormente no projeto de blockchain Libra (posteriormente renomeado para Diem e vendido para a Silvergate) do Facebook. O Walrus utiliza a nova linguagem de programação 'Move', que teve origem no projeto Libra.

Ao contrário de projetos de armazenamento convencionais baseados no IPFS, Walrus concentra-se no manuseio de arquivos de dados grandes. Ele é projetado para armazenar e entregar dados brutos e arquivos de mídia como vídeos, imagens e PDFs. Walrus permite o armazenamento rápido e eficiente desses grandes arquivos ou blobs, oferecendo flexibilidade, escalabilidade e programabilidade. Mesmo em falhas bizantinas, o protocolo garante alta disponibilidade e confiabilidade.

Equipe de Desenvolvimento: Mysten Labs

A Mysten Labs é composta por principais especialistas em sistemas distribuídos, linguagens de programação e criptografia. Seus fundadores são executivos seniores da Novi Research da Meta e arquitetos-chefe da blockchain Diem e da linguagem de programação Move. A missão da Mysten Labs é construir infraestrutura para a web3.

Fonte: Médio

Informações de Financiamento

A Mysten Labs foi fundada em 2021, alcançando um crescimento notável em dois anos. Levantou $36 milhões em financiamento da Série A, seguido por $300 milhões na Série B. O projeto atraiu um interesse significativo da empresa de capital de risco do Vale do Silício, Andreessen Horowitz (a16z).

Outros investidores incluem Binance Labs, Coinbase Ventures e FTX Ventures, com mais de 20 instituições apoiando a base financeira da Mysten Labs.

Origem: icodrop

Principais Tipos de Protocolos de Armazenamento Descentralizado

Atualmente, os protocolos de armazenamento descentralizado podem ser categorizados em dois tipos principais: Sistemas Totalmente Replicados e Sistemas Codificados Reed-Solomon (RS).

Tipo 1: Sistemas Totalmente Replicados

Sistemas totalmente replicados, como o Filecoin e o Arweave, oferecem acesso e migração fáceis, mas enfrentam custos de armazenamento elevados e riscos de segurança, como possíveis ataques Sybil. Por exemplo, alcançar alta segurança pode exigir 25 vezes a capacidade de armazenamento. Embora esse método garanta um ambiente sem permissão, sua confiabilidade depende muito da robustez dos nós de armazenamento selecionados.

Tipo 2: Sistemas Codificados RS

Por outro lado, a codificação RS (um tipo específico de codificação de apagamento) pode reduzir significativamente o requisito de replicação e aumentar a segurança. A codificação RS divide um arquivo em pedaços menores de dados, cada um representando uma parte do arquivo original. Qualquer combinação de pedaços cujo tamanho total exceda o arquivo original pode ser usada para reconstruir o arquivo. Mesmo que até um terço dos nós sejam maliciosos, a codificação RS pode manter segurança suficiente com apenas três vezes o overhead de armazenamento.

No entanto, sistemas codificados por RS enfrentam desafios, incluindo altos custos computacionais e limitações de escalabilidade. Eles são práticos apenas quando o tamanho total dos dados e o número de shards são relativamente pequenos. Além disso, se os nós de armazenamento ficarem offline e precisarem ser substituídos, o sistema exige que todos os nós existentes enviem shards para o nó de substituição, resultando em uma sobrecarga significativa de transmissão de rede.

Independentemente do protocolo usado, os sistemas de armazenamento descentralizado enfrentam desafios de retenção de dados e coordenação de nós, que limitam a escalabilidade. Para resolver esses problemas, muitos sistemas implementam protocolos de armazenamento e desenvolvem blockchains personalizadas para lidar com transações e operações de criptomoeda, melhorando a eficiência e funcionalidade geral.

Origem:Messari

Como funciona o Walrus?

Como mencionado anteriormente, Walrus é projetado especificamente para armazenar arquivos grandes e multimídia. Ele combina as forças de dois tipos de armazenamento descentralizado para criar um terceiro tipo único de solução de armazenamento descentralizado baseada em blobs: Nova linguagem de programação (Move) + Novo algoritmo de codificação (Red Stuff) + Blockchain Sui.

Isso permite que a Walrus expanda para centenas de nós de armazenamento (provedores) e alcance alta flexibilidade com sobrecarga de armazenamento mínima. O sistema não requer a construção de um protocolo de blockchain totalmente dedicado para operar. Em vez disso, ele aproveita a blockchain SUI existente como seu plano de controle para gerenciar:

• Gerenciamento do ciclo de vida dos nós de armazenamento
• Gerenciamento do ciclo de vida de blobs (Objetos Grandes Binários)
• Mecanismos econômicos e de incentivo

Essa abordagem permite que a Walrus utilize as funcionalidades da blockchain Sui sem desenvolver uma blockchain do zero. Isso simplifica o design e a implementação da Walrus, ao mesmo tempo em que fornece os recursos-chave para armazenamento descentralizado.

Fonte: Whitepaper Walrus

Arquitetura Subjacente

A arquitetura do Walrus garante que o conteúdo permaneça acessível mesmo em casos de falhas de nós ou atividades maliciosas. Ele utiliza tecnologia avançada de correção de erros baseada em códigos de fonte linear rápidos (codificação por apagamento), aumentando a resistência a falhas bizantinas e suportando nós de armazenamento que mudam dinamicamente. O Walrus simplifica suas funções principais usando contratos inteligentes Sui para gerenciar nós de armazenamento e verificação de blob.

No Walrus, os clientes coordenam fluxos de dados, com dados codificados pelo editor e armazenados com segurança. Metadados e prova de disponibilidade são armazenados na blockchain Sui, utilizando a linguagem Move para fornecer composição e segurança. A capacidade de armazenamento também pode ser tokenizada, permitindo a integração com aplicativos baseados em Sui. Além disso, o Walrus suporta outras blockchains, como Solana e Ethereum. O acesso aos dados é facilitado por agregadores que coletam informações de nós de armazenamento, e é entregue via CDNs ou sistemas de cache.

Componentes principais

Blob (Binary Large Object)

Um blob representa um objeto imutável equivalente a um arquivo (dados brutos). A solução de armazenamento de blobs é projetada para armazenamento em nuvem, principalmente destinada a grandes quantidades de dados não estruturados, como imagens, documentos e vídeos. Esses dados são normalmente armazenados em formato binário e não seguem necessariamente formatos de arquivo específicos.

Novo algoritmo de codificação: Red Stuff

No coração do Walrus está o Red Stuff, que introduz um novo algoritmo de codificação bidimensional baseado em códigos de fonte. Ao contrário da codificação RS (Reed-Solomon), os códigos de fonte dependem principalmente de operações XOR (OU exclusivo), simplificando a complexidade matemática. Aqui está uma breve visão geral dos códigos de fonte e do XOR:

XOR (OU Exclusivo) é um operador lógico, semelhante ao conceito de 'dois negativos fazem um positivo'. É um tipo de análise lógica aplicada a dois operandos. Ao contrário do OR lógico regular, o XOR retorna falso quando ambos os valores são iguais e verdadeiro quando os valores são diferentes.

Na teoria da codificação, os códigos de fonte são um tipo de código de apagamento baseado em técnicas de codificação linear baseadas em grafos. Eles melhoram ainda mais o desempenho de correção de erros ao reduzir a perda de pacotes. Os dois principais tipos de códigos de fonte são os códigos LT e os códigos Raptor.

Em termos simples, a codificação por apagamento envolve pegar K blocos de dados de origem e codificá-los em n blocos de dados codificados, onde n > K. Durante a transmissão, se alguns dados forem perdidos, os blocos de dados restantes (referidos como dados recebidos K’) podem ser usados para reconstruir (dados reconstruídos) os dados originais, desde que K’ ≥ K. Isso garante que os dados originais possam ser recuperados independentemente de quais blocos sejam perdidos. Isso corresponde à figura abaixo.

Fonte: gate de pesquisa

Armazenamento e Recuperação: Suporte para leitura e gravação de blob

O Walrus suporta tanto a escrita quanto a leitura de blobs. Ele também permite que qualquer pessoa prove que um blob foi armazenado e pode ser recuperado posteriormente.

O processo de escrita de blobs no Walrus integra tecnologia blockchain com armazenamento distribuído. Os escritores codificam os blobs usando o algoritmo Red Stuff, registram-nos na blockchain para obter espaço de armazenamento e distribuem os fragmentos para nós de armazenamento. Em seguida, um certificado de armazenamento é publicado na blockchain, confirmando a disponibilidade do blob. Esse processo garante armazenamento distribuído e confiabilidade dos dados, enquanto utiliza a blockchain para gerenciar metadados e coordenar o armazenamento.

Durante o processo de leitura, os usuários podem solicitar compromissos e fragmentos primários do blob de qualquer nó de armazenamento. Uma vez reunidas provas válidas suficientes, o blob é reconstruído e verificado. As propriedades do Red Stuff garantem leituras consistentes e, em condições normais, os usuários só precisam baixar um pouco mais de dados do que o tamanho original do blob. O sistema fornece incentivos para cenários de alta demanda para manter a eficiência de leitura, o que será discutido na seção "Mecanismo de Incentivo". Além disso, o uso de agregadores e cache ajuda a reduzir a frequência de reconstrução de blob, melhorando o desempenho geral.

Eficiência de custo e Integridade de Dados Assíncronos: Red Stuff + Erasure Coding

Como discutido anteriormente, os dois principais tipos de protocolos de armazenamento descentralizado são replicação completa e codificação RS. Walrus acredita que, embora esses métodos ofereçam baixo overhead e fortes garantias, eles são inadequados para implantações de longo prazo. Em sistemas em larga escala executando ao longo do tempo, os nós de armazenamento são propensos a falhas, perda de fragmentos ou mudança frequente de nós. Em sistemas sem permissão, os nós de armazenamento podem naturalmente sair, mesmo com incentivos, resultando em perda de dados. Independentemente da causa, recuperar fragmentos perdidos para novos nós requer custos significativos de transmissão de dados.

Assim, o Walrus propõe que o custo de recuperação de dados perdidos seja proporcional apenas à quantidade de dados que precisa ser recuperada. Além disso, à medida que o número de nós na rede aumenta, esses custos de recuperação devem diminuir.

Para conseguir isso, Red Stuff utiliza técnicas de codificação bidimensional (baseadas na lógica XOR) para dividir os dados em fragmentos e distribuí-los pelos nós de armazenamento. Isso permite uma recuperação mais eficiente de dados perdidos sem a necessidade de baixar todo o bloco.

Origem:Whitepaper Walrus

Ao aproveitar a codificação de apagamento avançada, a Walrus mantém os custos de armazenamento em aproximadamente cinco vezes o tamanho do bloco armazenado. Os dados codificados para cada bloco são distribuídos em diferentes nós de armazenamento, garantindo a integridade dos dados assíncronos. Esta abordagem é muito mais econômica do que os métodos tradicionais de replicação completa e oferece maior tolerância a falhas do que os protocolos que armazenam cada bloco apenas dentro de um subconjunto de nós de armazenamento.

Origem: Whitepaper Walrus

Acesso Flexível

Os usuários podem interagir com Walrus por meio da Interface de Linha de Comando (CLI), Kit de Desenvolvimento de Software (SDK) e tecnologias web2 HTTP. Walrus foi projetado para funcionar bem com cache tradicional e Content Delivery Networks (CDNs), garantindo que todas as operações possam ser executadas usando ferramentas locais para maximizar a descentralização.

Tokenomics e Mecanismos de Incentivo do Walrus

Os desafios econômicos do Walrus diferem dos das blockchains típicas, uma vez que o Walrus usa a blockchain Sui como seu plano de controle, herdando a segurança do consenso da blockchain. O Walrus emprega um mecanismo de Prova de Participação Delegada (DPoS), onde os detentores de tokens delegam seus tokens aos nós de armazenamento candidatos a cada ciclo. O sistema DPoS impede ataques Sybil e usa o token WAL para governança e staking para incentivar operações de rede eficientes. Os nós de armazenamento devem apostar tokens WAL para participar da rede. A rede DPoS garante que os dados possam ser recuperados mesmo quando os nós entram, saem, ajustam as apostas ou deixam de cooperar. A governança também determina penalidades para promover bom comportamento.

No entanto, como a rede é descentralizada, a rotatividade de nós ao longo do tempo pode resultar na “tragédia dos comuns”. Garantir compromissos de longo prazo é, portanto, um desafio significativo para o sistema Walrus.

Para resolver isso, a Walrus projetou um sistema econômico e de incentivos para garantir preços competitivos, alocação eficiente de recursos e comportamento adversarial mínimo. Ele apresenta um modelo econômico baseado em staking, usando recompensas e penalidades para ajustar incentivos e impor compromissos de longo prazo. Este sistema inclui mecanismos de precificação para recursos de armazenamento e operações de gravação, complementados por um modelo governado por token para ajustes de parâmetros.

WAL Token Staking e Governança

A tokenomics do Walrus gira principalmente em torno do token WAL, com nós de armazenamento ou seus representantes apostando tokens WAL como base da segurança do Walrus. Comportamento bom é recompensado, enquanto comportamento ruim é punido (cortado). O mecanismo de aposta do Walrus consiste em quatro componentes principais: aposta e alocação de fragmentos de dados, processo de desaposta, acumulação de recompensas e penalidades, e ajustes necessários para a custódia própria dos ativos. Essa estrutura garante segurança e eficiência, ao mesmo tempo em que fornece flexibilidade e incentivos para os participantes.

1) Delegação de staking e alocação de fragmentos de dados

A morsa inclui uma camada de delegação de staking, permitindo que todos os usuários participem da segurança da rede. Os nós competem para atrair as participações dos usuários, o que determina como os shards são alocados. Os usuários escolhem os nós para staking com base na reputação, no capital apostado e nas taxas de comissão. Uma vez que um ciclo é bloqueado (por exemplo, no checkpoint "c" na Figura 5), a participação é comprometida com o nó de armazenamento selecionado e os shards de dados são alocados de acordo com a proporção do nó na participação total para o próximo ciclo.

Os nós de armazenamento podem escolher quanto capital comprometer, ou até mesmo optar por não comprometer nenhum capital, pois o Walrus não impõe requisitos mínimos de capital. Esse design flexível permite que nós de tamanhos e forças de capital variados participem, dando aos delegados a liberdade de avaliar a adequação de cada nó.

Taxa de Comissão de Salvaguarda

Walrus fornece salvaguardas em torno das taxas de comissão. Walrus exige que os nós (ou seja, provedores de armazenamento) definam suas taxas de comissão antes do prazo de cada ciclo, e essa taxa de comissão permanece inalterada durante todo o ciclo. O objetivo desse mecanismo é:

• Fornecer transparência e previsibilidade para os delegadores (ou seja, stakers). Eles podem claramente saber a taxa de comissão que devem pagar ao longo do ciclo.
• Para evitar que os nós aumentem repentinamente as taxas de comissão significativamente, se um nó decidir aumentar sua taxa de comissão para o próximo ciclo, os delegadores terão tempo suficiente para desbloquear antes que a nova taxa entre em vigor.⁠⁠

Auto-custódia de ativos apostados

Walrus emprega um modelo de auto custódia, semelhante ao SUI. Quando os usuários apostam seus fundos, os fundos são embalados em seus próprios objetos de custódia em vez de serem transferidos diretamente para o sistema Walrus. Isso reduz as vulnerabilidades do sistema e permite que os usuários construam funcionalidades adicionais em cima de seus ativos apostados, embora introduza alguns desafios operacionais.

Embora a Walrus possa cortar o capital da participação, ela não tem custódia sobre os fundos, o que significa que rastreia multas não pagas. Quando os usuários tentam retirar seus tokens WAL, eles devem apresentar seu objeto de custódia ao contrato inteligente Walrus para desbloqueio, e quaisquer penalidades pendentes serão deduzidas do valor apostado. Walrus também pode encontrar desafios de fluxo de caixa quando as penalidades devem ser distribuídas a outros participantes. Para se preparar para casos extremos (por exemplo, a participação de um nó sendo totalmente cortada ou um objeto não sendo devolvido), a Walrus retém um fundo de reserva — 5% do principal inicial — usado para resgates para incentivar os usuários a devolver todos os objetos apostados.

2) Migração de Shard

A migração de shard é um mecanismo acionado quando o sistema precisa equilibrar a carga de armazenamento entre os nós, ou quando os nós saem do ar, ou ocorrem mudanças na participação relativa dos nós. Esse processo redistribui os shards de dados entre diferentes nós para manter o desempenho da rede.

A migração de shard consiste em três fases: algoritmo de alocação, caminho de transferência cooperativa e caminho de recuperação.

1. Algoritmo de Alocação: No final de cada ciclo, o sistema executa um algoritmo para determinar como os shards devem ser alocados entre os nós para o próximo ciclo, com base na participação de cada nó e outros fatores.
2. Caminho cooperativo: este é o método principal para transferir shards. Os nós coordenam para transferir shards de um nó para outro. Se a transferência for bem-sucedida, nenhuma ação adicional é necessária.
3. Caminho de recuperação: o sistema ativa o mecanismo de recuperação se a transferência cooperativa falhar (por exemplo, o nó receptor não recebe todos os dados ou falha em confirmar o recebimento). Isso pode envolver penalizar o nó responsável pela transferência falhada e envolver outros nós na recuperação.

O mecanismo de migração de fragmentos garante equilíbrio dinâmico e segurança na rede Walrus, permitindo que o sistema se adapte às mudanças nos nós e evite possíveis ataques.

3) Mecanismo de Preços e Pagamento para Operações de Escrita de Armazenamento

Como um sistema descentralizado, Walrus requer um mecanismo para determinar o valor e a alocação de recursos. Esse mecanismo permite que os nós ofereçam serviços competitivos, garantindo ao mesmo tempo que sejam adequadamente compensados, proporcionando incentivos econômicos. Modelos de precificação fixa e pré-pagamento trazem estabilidade ao sistema, minimizando os riscos de volatilidade de preços.

Mecanismo de Precificação & Processo de Pagamento

No início de cada época, os nós de armazenamento votam nos preços de armazenamento e escrita. O sistema seleciona o percentil 66,67º (por peso de participação) como preço final. Os usuários pagam o preço de escrita ao registrar um blob e a taxa de armazenamento ao comprar armazenamento. Essas taxas são distribuídas aos nós relevantes no final da época, garantindo preços justos e operação suave do sistema.

4) Governança de Token WAL

A governança no Walrus funciona através do token WAL, que ajusta os parâmetros do sistema. Quatro parâmetros-chave estão sujeitos a ajustes, incluindo aqueles relacionados à recuperação de shard e desafios de dados. Antes do prazo de staking de cada época, qualquer nó do Walrus pode enviar uma proposta para ajustar os parâmetros. Os nós votam nas propostas, com poder de voto proporcional ao seu total de staking (incluindo staking delegado). Uma proposta requer mais de 50% de aprovação e deve atender ao quórum para ser implementada na próxima época.

Mecanismos de Incentivo

Desafios do armazenamento

O mecanismo de desafio de armazenamento no sistema Walrus garante a conformidade dos nós de armazenamento e a segurança econômica do sistema.

A política de incentivo para desafios de armazenamento pode ser resumida da seguinte forma: O sistema Walrus usa desafios aleatórios periódicos para verificar se os nós de armazenamento armazenaram os dados que afirmam armazenar. Os nós devem responder a esses desafios fornecendo prova dos blobs selecionados. Se os nós se saírem bem nesses desafios (recebendo 50% ou mais relatórios positivos), eles são considerados como tendo cumprido suas responsabilidades. Por outro lado, nós com baixo desempenho enfrentarão penalidades, como a redução de seus tokens apostados. Esse mecanismo de incentivo principalmente incentiva os nós a agir honestamente e manter a integridade da rede.

Leia Recompensas

O objetivo principal da Walrus é fornecer um armazenamento de blob robusto. Ele incentiva os nós de armazenamento a fornecer serviços de leitura gratuitos e rápidos, mas não os obriga. Enquanto alguns nós de armazenamento estão dispostos a fornecer serviços de leitura para apoiar a Walrus, também haverá nós que fornecem apenas armazenamento. Se, por coincidência, todos os nós esperarem que outros nós forneçam serviços de leitura, isso poderá levar a uma situação em que as solicitações de leitura do cliente não sejam respondidas, afetando a operação normal do sistema Walrus. Para resolver esse problema, a Walrus oferece três esquemas de incentivo à leitura:

1）Modelo de Serviço de Nó: Os usuários assinam contratos pagos com nós de armazenamento para ler dados. Isso pode incluir pontos finais pagos diretos ou acordos de nível empresarial. Este método pode se tornar a principal maneira de os caches e provedores de conteúdo interagirem com o Walrus.

2) On-chain Bounties: Quando uma leitura falha, os usuários podem postar recompensas on-chain. Os nós de armazenamento ganham recompensas fornecendo os dados. Esse método é implementado por meio de contratos inteligentes Sui, mas pode ser complicado e complexo.

3) Amostragem de Nó Leve: Este método introduz nós leves como participantes adicionais, fornecendo garantias de segurança descentralizadas de Camada 2. Ele permite que os nós leves amostram símbolos diretamente dos nós de armazenamento através de leituras de melhor esforço ou baixem blobs via cache e os reencode. Embora complexo, este método é mais robusto e oferece um caminho para a participação da comunidade.

Todos esses esquemas visam garantir a disponibilidade e eficiência do sistema Walrus, mantendo sua natureza descentralizada.

Conclusão

Walrus é um inovador sistema de armazenamento de dados descentralizado que combina a tecnologia de codificação 2D com um mecanismo de prova-de-participação delegada. Essa combinação oferece aos usuários soluções de armazenamento de dados eficientes, seguras e econômicas. O sistema alcança uma recuperação de dados eficiente e armazenamento de baixo custo, garantindo estabilidade e confiabilidade da rede por meio de métodos de acesso flexíveis e robustos mecanismos de incentivo. O modelo econômico inteligente do Walrus previne a 'tragédia dos comuns', enquanto seu mecanismo de governança descentralizada, implementado por meio de tokens WAL, aprimora ainda mais a autonomia e sustentabilidade do sistema.

Do ponto de vista do investimento, a Walrus está posicionada de forma única no mercado de armazenamento descentralizado em rápido desenvolvimento. Ele não apenas resolve os problemas do armazenamento centralizado tradicional, mas também oferece vantagens competitivas significativas em termos de eficiência e custo. No entanto, como um projeto emergente, o Walrus pode enfrentar desafios técnicos e riscos de segurança, e seu sucesso a longo prazo depende em grande parte da taxa de adoção em aplicações práticas.

No geral, Walrus representa um avanço significativo na tecnologia blockchain no armazenamento de dados, oferecendo uma oportunidade potencialmente valiosa para investidores de longo prazo. Ele demonstra a direção futura do armazenamento descentralizado e tem o potencial de trazer mudanças revolucionárias na gestão de dados e na proteção da privacidade. No entanto, assim como todos os investimentos em tecnologia emergente, os investidores devem avaliar abrangentemente os riscos, monitorar de perto a trajetória de desenvolvimento do projeto e a resposta do mercado para tomar decisões de investimento informadas.