Em 17 de outubro de 2024, o protocolo de armazenamento descentralizado Walrus anunciou no X (anteriormente Twitter) o lançamento de sua rede de teste pública. O Walrus, projetado para aplicações 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.

O Walrus já está em uso, com o conhecido meio de comunicação blockchain “Decrypt” a armazenar artigos de notícias, vídeos e imagens na plataforma para criar conteúdo à prova de manipulação para uma empresa de comunicação encriptada, promovendo a confiança entre a publicação e os seus leitores. Este artigo fornecerá uma visão detalhada da arquitetura técnica do Walrus, das operações e da tokenomics do seu token WAL.

Origem: 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 do Sui. Os membros principais desta equipe trabalharam anteriormente no projeto de blockchain agora extinto do Facebook, Libra (mais tarde renomeado para Diem, que foi vendido para Silvergate). Walrus utiliza a nova linguagem de programação “Move”, que teve origem no projeto Libra.

Ao contrário de projetos de armazenamento convencionais baseados em IPFS, o Walrus concentra-se no tratamento de arquivos de dados grandes. É projetado para armazenar e fornecer dados brutos e arquivos de mídia como vídeos, imagens e PDFs. O Walrus permite o armazenamento rápido e eficiente desses arquivos grandes 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 especialistas líderes em sistemas distribuídos, linguagens de programação e criptografia. Seus fundadores são executivos seniores da Meta Novi Research e arquitetos-chefes da blockchain Diem e da linguagem de programação Move. A missão da Mysten Labs é construir infraestrutura para web3.

Origem: 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 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 espinha dorsal 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 de Replicação Total e Sistemas Codificados de Reed-Solomon (RS).

Tipo 1: Sistemas Totalmente Replicados

Sistemas totalmente replicados, como Filecoin e Arweave, oferecem fácil acesso e migração, mas enfrentam altos custos de armazenamento e riscos de segurança, como ataques potenciais de Sybil. Por exemplo, alcançar alta segurança pode exigir 25 vezes a capacidade de armazenamento. Embora este método garanta um ambiente sem permissão, sua confiabilidade depende fortemente 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 melhorar a segurança. A codificação RS divide um arquivo em fragmentos de dados menores, cada um representando parte do arquivo original. Qualquer combinação de fragmentos 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 a sobrecarga de armazenamento.

No entanto, os sistemas codificados RS têm desafios, incluindo custos computacionais elevados e limitações de escalabilidade. Eles são práticos apenas quando o tamanho total dos dados e o número de fragmentos 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 fragmentos para o nó de substituição, resultando em sobrecarga significativa de transmissão de rede.

Independentemente do protocolo utilizado, 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.

Fonte:Messari

Como funciona a Morsa?

Como mencionado anteriormente, o 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 escale para centenas de nós de armazenamento (provedores) e alcance alta flexibilidade com sobrecarga mínima de armazenamento. O sistema não requer a construção de um protocolo de blockchain totalmente dedicado para operar. Em vez disso, alavanca o blockchain existente SUI como seu plano de controle para gerenciar:

• Gestão do ciclo de vida dos nós de armazenamento
• Gestão do ciclo de vida de blobs (objetos binários grandes)
• Mecanismos econômicos e de incentivo

Esta abordagem permite que a Walrus utilize as funcionalidades da blockchain Sui sem desenvolver uma blockchain do zero. Simplifica o design e a implementação da Walrus, ao mesmo tempo que fornece as principais características para armazenamento descentralizado.

Fonte: Whitepaper da Morsa

Arquitetura Subjacente

A arquitetura do Walrus garante que o conteúdo permaneça acessível mesmo em casos de falhas de nós ou atividades maliciosas. Utiliza tecnologia avançada de correção de erros baseada em códigos de fonte linear rápida (codificação de apagamento), melhorando a resistência a falhas bizantinas e suportando nós de armazenamento em constante mudança. O Walrus simplifica suas funções principais usando contratos inteligentes Sui para gerenciar nós de armazenamento e verificação de blobs.

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 composabilidade e segurança. A capacidade de armazenamento também pode ser tokenizada, permitindo 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 por meio de 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, destinada principalmente a grandes quantidades de dados não estruturados, como imagens, documentos e vídeos. Esses dados são normalmente armazenados em formato binário e não necessariamente seguem formatos de arquivo específicos.

Novo Algoritmo de Codificação: Red Stuff

No centro 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 XOR:

XOR (Exclusive OR) 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 fountain são um tipo de código de apagamento baseado em técnicas de codificação linear baseadas em gráficos. Eles melhoram ainda mais o desempenho de correção de erros reduzindo a perda de pacotes. Os dois principais tipos de códigos fountain são os códigos LT e os códigos Raptor.

Em termos simples, a codificação de 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 K' dados recebidos) 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.

Origem: researchgate

Armazenamento e Recuperação: Suporte para Leitura e Escrita de Blob

O Walrus suporta tanto a escrita como a leitura de blobs. Também permite a qualquer pessoa provar que um blob foi armazenado e pode ser recuperado mais tarde.

O processo de escrita de blobs no Walrus integra a tecnologia blockchain com armazenamento distribuído. Os escritores codificam os blobs usando o algoritmo Red Stuff, registam-nos na blockchain para obter espaço de armazenamento e distribuem os fragmentos para os nós de armazenamento. Em seguida, um certificado de armazenamento é publicado na blockchain, confirmando a disponibilidade do blob. Este processo garante o armazenamento distribuído e a confiabilidade dos dados, enquanto usa 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 que provas válidas suficientes são coletadas, o blob é reconstruído e verificado. As propriedades do Red Stuff garantem leituras consistentes e, em condições normais, os usuários só precisam baixar ligeiramente mais 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 custos e Integridade de dados assíncrona: Red Stuff + Codificação de apagamento

Como discutido anteriormente, os dois principais tipos de protocolos de armazenamento descentralizado são replicação completa e codificação RS. O Walrus acredita que, embora esses métodos ofereçam baixa sobrecarga e garantias fortes, eles não são adequados para implantações de longo prazo. Em sistemas em grande escala em execução ao longo do tempo, os nós de armazenamento são propensos a falhas, perda de fragmentos ou churn 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 deve ser 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, o Red Stuff usa técnicas de codificação bidimensional (baseadas na lógica XOR) para dividir os dados em fragmentos e distribuí-los entre os nós de armazenamento. Isso permite uma recuperação mais eficiente de dados perdidos, sem a necessidade de baixar todo o bloco.

Origem:Whitepaper do Walrus

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

Fonte: Whitepaper Walrus

Acesso flexível

Os utilizadores podem interagir com o Walrus através da Interface de Linha de Comando (CLI), Kit de Desenvolvimento de Software (SDK) e tecnologias web2 HTTP. O Walrus foi concebido para funcionar bem com cache tradicional e Redes de Entrega de Conteúdo (CDNs), garantindo ao mesmo tempo que todas as operações podem ser executadas utilizando 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 Delegated Proof-of-Stake (DPoS), onde os acionistas 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 eficientes de rede. 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 se juntam, saem, ajustam apostas ou falham em cooperar. A governança também determina as penalidades para promover um bom comportamento.

No entanto, devido à descentralização da rede, 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 introduz um modelo econômico baseado em staking, usando recompensas e penalidades para ajustar incentivos e impor compromissos de longo prazo. Este sistema inclui mecanismos de preços para recursos de armazenamento e operações de escrita, complementados por um modelo governado por token para ajustes de parâmetros.

Participação em WAL Token e Governança

A economia de token da Walrus gira principalmente em torno do token WAL, com nós de armazenamento ou seus representantes apostando tokens WAL como base da segurança da Walrus. Bom comportamento é recompensado, enquanto mau comportamento é punido (cortado). O mecanismo de apostas da 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 autoguarda de ativos. Esse design garante segurança e eficiência, ao mesmo tempo em que oferece flexibilidade e incentivos para os participantes.

1) Delegação de Staking e Alocação de Fragmentos de Dados

A Walrus inclui uma camada de staking delegada, permitindo a todos os utilizadores participar na segurança da rede. Os nós competem para atrair apostas de utilizadores, o que determina como as shards são alocadas. Os utilizadores escolhem nós para apostar com base na reputação, capital apostado e taxas de comissão. Uma vez que um ciclo está bloqueado (por exemplo, no checkpoint “c” na Figura 5), a aposta é comprometida com o nó de armazenamento selecionado, e as shards de dados são alocadas de acordo com a proporção do nó da aposta total para o próximo ciclo.

Os nós de armazenamento podem escolher quanto capital comprometer - ou até optar por não comprometer capital algum - pois o Walrus não impõe requisitos mínimos de capital. Este 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.

Comissão de Salvaguarda da Taxa

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:

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

Auto-custódia de ativos apostados

A Walrus utiliza um modelo de auto custódia, semelhante ao da SUI. Quando os utilizadores apostam os seus fundos, os fundos são embalados em objetos de custódia próprios em vez de serem transferidos diretamente para o sistema Walrus. Isso reduz as vulnerabilidades do sistema e permite aos utilizadores construir funcionalidades adicionais com base nos seus ativos apostados, embora introduza alguns desafios operacionais.

Embora a Walrus possa reduzir o capital apostado, ela não tem custódia sobre os fundos, o que significa que rastreia as penalidades não pagas. Quando os usuários tentam sacar seus tokens WAL, eles devem apresentar seu objeto de custódia ao contrato inteligente da Walrus para desbloqueio, e quaisquer penalidades pendentes serão deduzidas do valor apostado. A Walrus também pode enfrentar desafios de fluxo de caixa quando as penalidades precisam ser distribuídas para outros participantes. Para se preparar para casos extremos (por exemplo, a aposta de um nó sendo totalmente reduzida ou um objeto não sendo devolvido), a Walrus mantém 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 ficam offline, 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 fragmentos 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 fragmentos. Os nós coordenam a transferência de fragmentos de um nó para outro. Se a transferência for bem-sucedida, não são necessárias mais ações.
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 ao 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 alterações dos nós e evite possíveis ataques.

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

Como um sistema descentralizado, o Walrus requer um mecanismo para determinar o valor e alocação de recursos. Esse mecanismo permite que os nós ofereçam serviços competitivos enquanto garantem que sejam adequadamente compensados, fornecendo incentivos econômicos. Modelos de preço fixo e pré-pagamento trazem estabilidade ao sistema ao minimizar os riscos de volatilidade de preços.

Mecanismo de Preços & Processo de Pagamento

No início de cada época, os nós de armazenamento votam nos preços de armazenamento e escrita. O sistema seleciona o 66.67º percentil (por peso da participação) como preço final. Os utilizadores pagam o preço da escrita ao registar um blob e a taxa de armazenamento ao comprar armazenamento. Estas taxas são distribuídas pelos nós relevantes no final da época, garantindo preços justos e operação suave do sistema.

4) Governança de Token WAL

A governança em Walrus opera através do token WAL, que ajusta os parâmetros do sistema. Quatro parâmetros principais estão sujeitos a ajustes, incluindo os relacionados à recuperação de fragmentos e aos desafios de dados. Antes do prazo de staking de cada época, qualquer nó Walrus pode enviar uma proposta para ajustar os parâmetros. Os nós votam nas propostas, com poder de voto proporcional à sua participação total (incluindo participação delegada). Uma proposta requer mais de 50% de aprovação e deve atender ao quórum para ser implementada na próxima época.

Mecanismos de Incentivo

Desafios de 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 os desafios de armazenamento pode ser resumida da seguinte forma: O sistema Walrus usa desafios randômicos 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 de relatórios positivos), eles são considerados ter cumprido suas responsabilidades. Por outro lado, nós com mau desempenho enfrentarão penalidades, como a redução de seus tokens apostados. Esse mecanismo de incentivo incentiva principalmente os nós a agirem honestamente e manterem a integridade da rede.

Recompensas de Leitura

O objetivo principal da Walrus é fornecer um armazenamento robusto de blobs. Ele incentiva os nós de armazenamento a fornecer serviços de leitura gratuitos e rápidos, mas não os obriga. Embora alguns nós de armazenamento estejam 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 o funcionamento normal do sistema Walrus. Para resolver esse problema, a Walrus oferece três esquemas de incentivo à leitura:

1）Modelo de Serviço de Nó: Os utilizadores celebram contratos pagos com nós de armazenamento para ler dados. Isto pode incluir endpoints pagos diretos ou acordos a nível empresarial. Este método poderia tornar-se a forma principal para caches e fornecedores de conteúdo interagirem com o Walrus.

2）Recompensas On-chain: Quando uma leitura falha, os usuários podem postar recompensas on-chain. Os nós de armazenamento ganham recompensas fornecendo os dados. Este método é implementado através 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. Permite que os nós leves amostram símbolos diretamente dos nós de armazenamento através de leituras de melhor esforço ou baixam blobs via cache e os re-codificam. Embora complexo, este método é mais robusto e fornece 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. Esta combinação fornece 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 ao mesmo tempo estabilidade e confiabilidade de rede por meio de métodos de acesso flexíveis e robustos mecanismos de incentivo. O modelo econômico inteligente do Walrus evita a 'tragédia dos comuns', enquanto seu mecanismo de governança descentralizada, implementado através de tokens WAL, melhora ainda mais a autonomia e sustentabilidade do sistema.

Do ponto de vista de investimento, Walrus está posicionado de forma única no mercado de armazenamento descentralizado em rápido desenvolvimento. Não só resolve os problemas do armazenamento centralizado tradicional, mas também oferece vantagens competitivas significativas em termos de eficiência e custo. No entanto, como projeto emergente, 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, o Walrus representa um avanço significativo na tecnologia de blockchain no armazenamento de dados, oferecendo uma oportunidade potencialmente valiosa para investidores de longo prazo. Demonstra a direção futura do armazenamento descentralizado e tem o potencial de trazer mudanças revolucionárias na gestão de dados e proteção de privacidade. No entanto, como acontece com todos os investimentos em tecnologia emergente, os investidores devem avaliar abrangente os riscos, monitorar de perto a trajetória de desenvolvimento do projeto e a resposta do mercado para tomar decisões de investimento informadas.