2024年10月17日，去中心化存储协议Walrus 推特宣布推出公共测试网，据悉Walrus，适用于区块链应用和自主代理，目前已经发布了开发者预览版以收集回馈，该协议提供的主要优势包括：经济高效的Blob 储存、以及高可用性和稳健性。

Walrus 已有实例，知名链媒体「Decrypt」将新闻文章、影片和图片储存在 Walrus上，建立加密媒体公司的防篡改内容，以培养出版物与读者之间的信任。本文将会详细介绍 Walrus 的具体技术架构、运作以及 WAL 代币经济学。

参考资料：
https://x.com/WalrusProtocol
https://decrypt.co/249996/decrypt-media-articles-and-videos-to-be-stored-on-sui-protocol-walrus

Walrus 项目背景简介

Walrus 是Sui 公链的去中心化存储解决专案，由Sui 的开发团队Mysten Labs 主导，此团队核心成员来自之前已解散的Facebook 的区块链项目Liber（后改名为Diem，已卖给Silvergate）组成，Walrus 采用的正是之前因Liber 而诞生的新编程语言「Move」。

与主流基于 IPFS 的存储专案不同，Walrus 主打专为大型资料档案而设计，可储存和提供原始资料和媒体档案，如视频、图像和PDF等多媒体内容。这些大型档案或 blob 可以由 Walrus 快速且有效的存储，并且其存储功能具有弹性、可扩展、可编程等三大特点，同时，若出现拜占庭故障的情况下也能确保高可用性和可靠性。

开发团队 Mysten Lab

Mysten Labs 是一个由领先的分散式系统、程式语言和密码学专家组成的团队，其创始人是 Meta 的 Novi Research 的高级管理人员以及 Diem 区块链和 Move 程式语言的首席架构师。 Mysten Labs 的使命是为 web3 创建基础设施。

截图自 SuiDoge AI_Medium

投融资信息

Mysten Labs 于2021年成立，创立时间不到两年，A轮募资3600万美元、B轮募资拉高到3亿美元，连续吸引矽谷知名创投公司a16z（Andreessen Horowitz）青睐。

其他投资机构还包含 Binance Labs、Coinbase Ventures、FTX Ventures 在内，总计超过20家机构成为 Mysten Labs 厚实的资金链。

图片源 icodrop

去中心化存储协议主要类型概要

目前去中心化储存协议主要分两大类：完全复制系统 和 Reed-Solomon(RS)编码的系统。

类型一：完全复制系统

完全复制系统如 Filecoin 和 Arweave，虽易于访问和迁移，但面临高昂的储存开销和潜在的 Sybil 攻击等安全性风险。比如，为达到极高的安全性，可能需要25倍的储存开销。这种方法虽然实现了无许可环境，但其可靠性高度依赖于所选储存节点的稳健性。

类型二：RS编码

相比之下，RS编码 能显著降低复制需求，提高安全性。由于RS编码是将档案分割成较小的数据分片（Shard），每个分片代表原始档案的一部份，任何总大小超过原始档案的分片集合都可以解码回原始档案，所以即使有1/3恶意节点，RS编码也只需约3倍的储存开销就能达到足够安全性。

不过，RS编码也存在计算成本高和扩展性限制等问题，只有当总大小和分片数量较小的时候实用，且当储存节点离线需替换时，RS编码系统要求所有现有节点将分片发送给替代节点，这就会耗费大量的网络传输。

无论采用何种协议，去中心化储存系统都面临数据保留和节点协调的挑战，这些问题限制了系统的可扩展性。为解决这些问题，许多系统除了实现储存协议外，还开发自定义区块链来处理交易和加密货币操作，以提高整体效率和功能性。

图源 Messari

Walrus 如何运作

如前面所提，Walrus 的创新为大型和多媒体档案储存而设计，它结合两种去中心化存储类型的优势，创造出独树一格的第三类 blob 去中心化存储的新解决方案：新编程语言 Move + 新编程协议 Red Stuff + Sui 区块链

因此 Walrus 能够扩展到数百个储存节点（即存储提供者），并且以极低的储存开销实现极高的弹性。 Walrus系统不需要建立一个完整的、专门的区块链协议来运作。相反，它利用现有的现代区块链 Sui 作为其控制平面，来管理以下方面：

• 储存节点的生命周期管理
• blob（二进制大型物件）的生命周期管理
• 经济和激励机制

这种方法使 Walrus 能够利用 Sui 区块链的功能，无需从头开始开发一个完整的区块链系统，还能简化 Walrus 的设计和实施，同时仍然提供去中心化存储所需的关键功能。

图源 Walrus白皮书

底层架构

Walrus 的架构能确保即使在节点故障或恶意行为下，内容仍可被存取。它使用基于快速线性喷泉码的先进错误校正技术（纠删编码的一种），增强了对拜占庭故障的抵抗力以及动态变化的储存节点集。 Walrus 简化核心功能，并利用 Sui 智能合约来管理存储节点和 blob 认证。

在Walrus中，客户端协调数据流，数据经发布者编码并安全存储。元数据和可用性证明存储在 Sui 上，并利用 Move语言与Sui 提供的可组合性和安全性。存储容量可被代币化，允许与Sui 应用程序整合。 Walrus 也支持其他区块链，如Solana和以太坊。数据访问通过聚合器从存储节点收集，并通过CDN 或 缓存传送。

核心组成

Blob（二进制大对象）属性

代表了一个相当于档案（原始资料）的不可变物件。 Blob储存方案是一种用于云端储存的解决方案，主要设计用于存放大量的非结构化数据，如影像、文件、视讯等。这些数据通常是以二进位格式存在的，并不一定遵循特定的档案格式。

新编程协议 Red Stuff

这是 Walrus 的核心，它是基于喷泉码( fountain codes)的新型二维编码算法，与RS编码不同，喷泉码主要依赖于 XOR ，简化了复杂的数学运算。所以这边先简单了解一下什么是喷泉码和XOR。

XOR（Exclusive or）逻辑算符互斥或，有点类似于负负得正的概念，是对两个 运算元 的一种 逻辑分析类型。与一般 逻辑或 不同，当两两数值相同时为 否（false），而数值不同时为真（ture）。

在编码理论中，喷泉码是一类抹除码，基于图点线性纠删编码技术，能进一步提高现有纠错方案点误包率性能，目前典型的两种喷泉码事LT码和Raptor码。

纠删编码（Reed-Solomon Erasure Code）简单说就是：假设有K 个数据（Source data），经过编码后产生n 个数据（encoded data），n 是大于K 的，如果在传输过程中丢了一些数据，剩下的数据我们叫它K’（received data），无论数据怎么丢失，只要最后K’ ≥ K，就能把原始的数据K 解码出来（reconstructed data）。可对应下图。

图片引用自：Figure 1 - uploaded by Luigi Rizzo

储存与检索：支援 blob 读写

Walrus 支援写入和读取 blob 的储存操作。它还允许任何人证明 blob 已被储存并且可供稍后检索。

Walrus 系统的 blob 写入过程结合了区块链技术和分布式存储。写入者使用Red Stuff算法编码blob，在区块链上注册并获取存储空间，然后将分片分发给存储节点。最后，写入证书发布在区块链上，确认blob的可用性。这个过程确保了数据的分布式存储和可靠性，同时利用区块链管理元数据和协调存储。

读取过程中，用户可向任何存储节点请求blob的承诺和主要分片。收集足够的有效证明后，重建并验证blob。 Red Stuff的特性确保了一致性读取，且在无故障情况下，只需下载略大于原始blob大小的数据。对于高需求情况，系统提供激励机制以确保读取效率，这在后面的「激励机制」会提到。此外，通过聚合器和缓存，可以减少频繁访问的blob的重建次数，提高整体性能。

成本效率、非同步资料完整存储：新编程协议 Red Stuff + 纠删编码

如前所提的去中心化存储协议主要两大类：完全复制和RS编码。 Walrus 认为，这两者虽然能实现低开销高保证，但仍不适合长期部署。主因在于长期运行大规模系统时，储存节点经常会遇到故障、丢失片段，或是离线交替。在无许可系统中，即使储存节点都有参与激励，但也还是会有储存节点自然流失。无论哪种情况，都会导致需要传输大量数据为新的储存节点恢复分片所需的数据总量付出昂贵的成本。

因此，Walrus 认为，在节点失效或离线的时候，恢复丢失数据的成本应该只与 需要恢复的实际数据量成正比，同时，这个成本应该要随着网络中节点数量的增加而减少。

为了达到这个目的，Red Stuff 采用了二维编码技术（XOR逻辑），将数据分片，并且把这些数据分片分布在储存节点中，允许更高效的恢复丢失的数据片段，而不需要下载整个blob。

（截图&翻译自 Walrus白皮书）

透过利用先进的纠错编码，Walrus 将储存成本控制在储存 Blob 大小的大约五倍，并且每个 Blob 的编码数据分散储存在不同储存节点上，如此还实现非同步资料的完整存储。与传统的完整复制方法相比，这明显更具成本效益，并且与仅将每个 blob 储存在储存节点子集上的协定相比，对于故障的稳健性更强。

（截图&翻译自 Walrus白皮书）

灵活的存取

使用者可以透过命令列介面（CLI）、软体开发工具包（SDK）和web2 HTTP技术与Walrus互动。 Walrus 旨在与传统快取和内容分发网路 (CDN) 良好配合，同时确保所有操作也可以使用本地工具运行，以最大限度地实现去中心化。

Walrus 代币经济学和激励措施

Walrus 的经济挑战与典型区块链不同，因为 Walrus 利用 Sui 区块链作为控制平面，因此继承了区块链共识的安全性。它使用委托权益证明(DPoS)机制，每个周期内，权益持有者将权益委托给候选储存节点。 DPos 系统防止女巫行为，并使用 WAL 代币进行治理和质押，以激励有效的网路运作，储存节点必须质押 WAL 才能参与网路。 dPoS 网络确保即使在节点加入、离开、调整权益或无法合作时也可以恢复资料，节点透过治理确定严厉处罚，以激励良好行为。

不过由于是去中心化的，节点随时可能随时间推移或流失，而可能导致「公地悲剧（tragedy of the commons）」。因此，如何执行长期合约便是 Walrus 系统的一大挑战。

所以，除了简单的读写操作，为确保具有竞争力的定价、高效的资源分配及最小化对抗性行为，Walrus 设计了经济和激励机制，引入一个基于质押的经济模型，通过奖励和惩罚来调整激励机制并强制长期承诺。该系统包括储存资源和写入操作的定价机制，并辅以用于参数调整的代币治理模型。

01. WAL代币质押与治理

Walrus 的代币经济学主要围绕 WAL 代币展开，储存节点或其代表质押 WAL代币，是Walrus 安全性的基础。良好行为会获得奖励，反之则会被惩罚（削减）。 Walrus 的质押机制包含四个核心组成：质押和数据分片的分配、解除质押的过程、奖惩的累积、为自我托管物件所需的调整。 此机制设计除了能确保安全性和效率外，同时还能为参与者提供灵活性和激励。

1）委托质押和数据分片的分配

Walrus 有一个内建的委托质押层，让所有用户都能参与网络安全。节点相互竞争以吸引用户质押，这决定了分片如何分配给节点。用户可以根据节点的声誉、自身质押资本以及佣金率等因素来选择要质押的节点，一旦周期设定为变更（如图5的c点），质押就被锁定在分配给储存节点的状态，数据分片会按照节点质押的比例分配给下一个周期的节点。

储存节点可以自由选择投入多少资本，甚至可以选择不投入任何资本，Walrus 没有要求节点提供最低限额的资本投入，这种灵活设计允许不同规模和资本实力的节点参与网络，而委托人可以自行评估。

佣金率保障措施

但在佣金率方面 Walrus 有些保障措施，Walrus要求节点（即存储提供者）必须在每个周期的截止点之前设定他们的佣金率，并且这个佣金率在整个周期内保持不变。这个机制的目的是：

• 为委托人（即质押者）提供透明度和可预测性。他们可以清楚的知道在整个周期内他们需要支付的佣金率。
• 防止节点突然大幅提高佣金率。如果节点决定在下一个周期提高佣金率，委托人有足够时间在新的费率生效前解除他们的质押。

质押中的自我托管

Walrus 采用类似Sui 的自我托管物件来实施质押，当用户质押资金时，这些资金会被包装成自己的持有物件，而不是直接转移给Walrus 系统，虽然降低系统漏洞，允许用户在质押物上构建额外功能，但也带来了一些操作挑战。

Walrus 虽可以削减质押本金，但实际却不持有本金的托管权，所以Walrus 会追踪任何未偿还的惩罚，若用户要收回WAL 代币时，必须提供物件给Walrus智能合约以解开，并且未偿还的惩罚会被评估到质押上。另外，Walrus 在需要支付惩罚给其他参与者时，可能面临现金流的问题，为做好极端情况的准备（储存节点惩罚被削减至零或物件不返还），Walrus 会保留基础资金，如初始本金的5% 来做赎回用途，激励用户返还所有质押物件。

2）分片迁移

分片迁移是一种机制，当系统需要平衡各个节点的储存负载时，或者节点离线、节点相对质押量发生变化时，就会触发分片迁移，在不同节点间重新分配数据分片，这种机制有助于维持整个网络的效能。

分片迁移包含三个过程：分配算法、合作迁移路径和恢复路径。

1. 分配算法：在每个周期结束前，系统会运行一个算法来决定下一个周期中分片应该如何在节点间分配。这是基于节点的质押量和其他因素。
2. 合作路径：这是分片实际转移的主要方式。节点之间协调合作，将分片从一个节点转移到另一个节点。如果顺利完成，不需要进一步的操作。
3. 恢复路径：如果合作转移失败（例如，接收节点没有收到所有数据或未确认接收），系统会启动恢复机制。这可能涉及惩罚未能完成转移的节点，并让其他节点参与恢复过程。

分片迁移机制确保了Walrus网络的动态平衡和安全性，使系统能够适应节点变化并防止潜在的攻击。

3）储存写入的定价付款机制

Walrus 是一个去中心化系统，需要一个机制来决定资源的价值和分配。这套机制能让节点在竞争当中提供低价服务，还能确保他们获得适当报酬提供经济激励，并且通过固定价格和预付款模式为系统提供稳定性，减少价格波动的风险。

定价机制 & 付款流程

在每个纪元(epoch) 开始前，储存节点对储存和写入价格进行投票，系统选择第66.67百分位（按质押权重）的价格作为最终价格。用户在注册blob时支付写入价格，并在购买时支付储存费用，这些费用在纪元结束时分配给相关节点，确保了价格的公平性和系统的稳定运作。

4）WAL 代币治理

Walrus 的治理主要通过 WAL 代币来运作，用于调整系统中的参数，主要调整四个参数，包括与分片恢复和数据挑战相关的成本。在每个纪元的质押截止点前，任何 Walrus 节点都可以提出参数调整的提案。节点可以对提案进行投票，投票权重等于其总质押量（包括委托质押），获得超过50%投票且达到法定人数的提案将在下一个纪元实施。

02. 激励机制

存储挑战

Walrus 系统中的存储挑战机制时用来确保存储节点的合规性和系统的经济安全性。

存储挑战的激励政策可以概括为：Walrus系统通过定期的随机挑战来验证存储节点是否确实保存了它们声称存储的数据。节点需要对这些挑战做出回应，提供所选blob的证明。如果节点在这些挑战中表现良好（获得50%或以上的正面报告），它们就被认为履行了职责。反之，表现不佳的节点将面临惩罚，如被削减质押的代币。这一激励机制主要是鼓励节点诚实行事并维护网络的完整性。

读取奖励

Walrus 的主要目标是提供强大的 blob 储存，它鼓励储存节点提供免费快速的读取服务，但并不强求。有储存节点愿意提供读取服务来支持 Walrus ，当然也会有不愿意的节点只提供储存。若恰巧不约而同节点们都期望其他节点提供读取服务，那就可能导致客户端没有储存节点回应读取需求，会影响 Walrus 系统正常运作。所以为解决这个问题，Walrus 提供三种读取激励方案：

1）节点服务模型：用户与储存节点签订付费合约来读取数据。这可能包括直接付费端点或企业级协议，这种方法可能成为缓存和内容提供者与 Walrus 互动的主要方式。

2）链上悬赏：当读取失败时，用户可在链上发布悬赏。储存节点通过提供数据来赚取悬赏，这种方法通过 Sui 智能合约实现，但可能较为繁琐和复杂。

3）轻节点采样：引入轻节点作为额外参与者，提供 Layer 2 去中心化安全保障。允许轻节点通过执行，尽力而为的读取直接从存储节点采样符号，或通过缓存下载blob并重新编码。这种方法虽然复杂，但更为稳健，并为社区参与提供了途径。

以上这些方案都在确保 Walrus 系统的可用性和效率为前提，同时还保持去中心化特性。

总结

Walrus 是一个创新的去中心化数据储存系统，结合了二维编码技术和委托权益证明机制，为用户提供高效、安全且具有成本效益的数据存储解决方案。该系统的设计旨在实现高效的数据恢复和低成本存储，同时通过灵活的存取方式和强大的激励机制来确保网络的稳定性和可靠性。 Walrus 的经济模型巧妙地防止了「公地悲剧」的发生，而其通过 WAL 代币实现的去中心化治理机制则进一步增强了系统的自主性和可持续性。

从投资角度来看，Walrus 在快速发展的去中心化存储市场中占据了独特的位置。它不仅解决了传统中心化存储的问题，还在效率和成本方面提供了显著的竞争优势。然而，作为一个新兴项目，Walrus 可能面临技术挑战和安全风险，其长期成功很大程度上取决于实际应用中的采用率。

总体来说，Walrus 代表了区块链技术在数据存储领域的一个重要突破，为长期投资者提供了一个潜在的有价值机会。它展现了去中心化存储的未来发展方向，有望在数据管理和隐私保护方面带来革命性的变化。然而，如同所有新兴技术投资一样，投资者应该全面评估风险，密切关注项目的发展轨迹和市场反应，以做出明智的投资决策。