Waterdrip Capital：分佈式存儲賦能下的DApp，我們距離信息互聯還有多遠？

WaterdripCapital

特邀专栏作者

2023-06-17 02:00

本文約12755字，閱讀全文需要約19分鐘

深入了解Web3分佈式存儲的發展歷史以及現狀。

原文作者：Artist、Hins、Freya、Chance、Chad

摘要

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原文作者：Artist、Hins、Freya、Chance、Chad

摘要

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1.1 數據爆炸的時代

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現代社會正處於史無前例的信息大爆炸時代，也是數據作為主要生產要素的數字時代。數據量呈指數級地增長的同時，也對現有的數據存儲體系提出了更高的要求，數據存儲、數據管理、數據檢索等一系列的需求紛至沓來。

1.2 傳統的解決方案

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傳統的中心化雲存儲是一種將存儲資源放到雲上供用戶存取的存儲解決方案。以互聯網雲存儲作為服務的商業模式歷史悠久，賽道龍頭亞馬遜網絡服務公司於2006 年就推出了Amazon Web Services (AWS) ，將自己的服務器和存儲空間租借給用戶，降低了開發者創建並管理服務器基礎設施的開銷。至2022 年為止，整個互聯網雲服務市場已經變得非常龐大，市場規模超過了2000 億美金。國外的亞馬遜、微軟、谷歌，以及國內的阿里巴巴等公司代表了中心化雲存儲的頭部企業，在這些巨頭的合圍下整個市場表現得異常集中： 2022 年佔比約為亞馬遜34% ，微軟21% ，谷歌11% ，阿里雲5% 。

由於中心化存儲將數據集中化導致相關數據量更大，更易受到批量化的攻擊和洩露，進而導致中心化存儲數據的安全性、隱私性和可持續性風險加劇，行業逐漸陷入瓶頸。另一方面，在當前的中心化存儲模式下，用戶將敏感數據上傳，不但使用戶失去了對自己數據的掌控權，還將數據洩漏的風險轉移到雲存儲運營商側。如果這些隱私信息發生數據丟失、損壞、洩露或被盜用，可能導致個人、企業乃至社會的重大損失，並使雲存儲運營商名譽掃地。

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1.4 分佈式存儲的發展歷程

作為Filecoin 網絡底層技術的IPFS 是最早的去中心化存儲方案,上線時間可以追溯到2014 年，IPFS 的願景是取代HTTP，使上網、下載更快以及安全性更高。

而從規模上來看，去中心化存儲的發展趨勢也非常喜人：根據Filecoin 基金會發布的2022 年度報告，Filecoin 總存儲容量接近19 EiB，佔全球總存儲容量的1% 。超過300 PiB 數據通過社交層Filecoin Plus 存儲在網絡上。已有近4000 個存儲供應商為Filecoin 網絡貢獻數據容量。 Filecoin 為加州大學伯克利分校UnDergrounD Physics Group、Starling Lab 等個人、組織、政府機構提供存儲服務，與LockheeD Martin 公司合作計劃在太空部署IPFS。

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2.1 去中心化存儲與“萬物互聯”的DApp

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隨著Web3相關技術的發展，人們逐漸發現，數據所有權的問題愈來愈重要。

如今，對於一個用戶而言，自己的數據往往被分散存儲在了不同的應用中，由不同的紅心話存儲服務商所把持。一個OG 可能在Twitter，Youtube，知乎，微博都有自己的社交賬號，同樣的一條Thread 的數據，在不同的社交平台卻被不同的公司所控制，他們可以隨意刪除和修改自己的信息— —用戶數據的所有權似乎並不歸用戶所有。有沒有辦法能夠讓用戶真正擁有數據所有權？

去中心化存儲提供了這樣的可能。在去中心化存儲基礎設施中，用戶的數據不再由單一的服務提供商所擁有，而是分散後被網絡中不同的節點所保存。在使用時，用戶可以從不同的節點拿到“碎片”，並複原自己的數據。
利用去中心化存儲基礎設施，應用可以做到：不再把持或儲存用戶的數據，而是對用戶發佈在去中心化存儲設施中的數據進行“索引”，並提供相應的服務。例如，Twitter 可以幫助用戶發布自己的想法，並提供點贊和轉發之類的服務功能，但數據仍然歸用戶所控制。這樣的做法也並不和監管相對抗：當一條數據產生了惡劣的影響或者違背法律時，應用只需要不對該數據進行索引和展示即可，但數據本身仍然可以完整地保存在去中心化的系統中。
可以想像，利用上面的思路，一個用戶可以讓自己的數據在不同應用中流通，打破“數據的孤島“。一言以蔽之，打造一個”萬物互聯“的DApp 世界。

2.2 為什麼需要去中心化存儲

正文

機密性（Confidentiality）。即用戶的數據隱私不被洩漏。

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完整性（Integrity）。即用戶的數據不會被輕易的增刪，用戶可以拿到自己存儲的完整數據。

Bitcoin 第一次讓人們去中心化系統的強大，在Bitcoin 發行至今，整個網絡幾乎沒有出現過宕機的情況。去中心化存儲系統本身就有著更好的機密性和抗審查能力。人們開始暢想，去中心化存儲是否能在數據所有權和安全性上提供更好的保障。

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2.2.2 智能合約、DApp 的需要

自從Ethereum 引入智能合約和EVM 以來，區塊鏈變成了去中心化的、可編程的分佈式賬本。智能合約的發明推動了NFT、Defi 等場景和應用的萌芽。

圖片描述

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Ethereum 數據存儲設計圖
在Ethereum 中，各個賬戶的餘額、Nonce 值等信息並不會直接存儲在區塊裡，而是由各個節點計算整個世界狀態樹（包含各個賬戶的信息），並將狀態樹根的哈希值存儲在區塊中。而各個賬戶的信息，以及各個智能合約（智能合約是一種特殊的賬戶）存儲的信息，就保存在狀態樹中。在Ethereum 客戶端的設計中，這些數據實際上是由各個節點保存在鏈下的LevelDB 或者RocksDB 中，由狀態樹根進行共識。因此，直接向區塊鏈上的智能合約中存儲數據是較為昂貴的。
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2.3 去中心化存儲的基礎技術
數據加密：為了保護用戶數據的隱私和安全，去中心化存儲系統通常使用加密技術對數據進行加密。這樣，即使數據在傳輸過程中被截獲，攻擊者也無法獲取到原始的數據內容。
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糾錯碼：它通過添加冗餘信息來提高數據的容錯能力。在去中心化存儲中，糾刪碼可以幫助在數據丟失或損壞的情況下恢復數據，提高系統的可靠性。

此外，為了保證網絡中數據的可用性，一般還需要對各個節點進行共識。而為了保證網絡的去中心化，需要更多的節點參與數據的存儲和共識，這又涉及以下的一些關鍵技術：

3.1.1 Filecoin

共識算法：去中心化存儲通常使用區塊鏈技術來實現自治和透明化。共識算法是區塊鏈系統中的核心技術，它可以確保網絡中的所有節點就數據的狀態達成一致。

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優點

優點：

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去中心化存儲本質上服務於Web3生態的應用層，因此在解決方案上更加傾向於滿足終端用戶的需求，也就是用更高效、更低成本的方式執行數據存儲、計算與調用的需求。 Arweave、Filecoin 和Storj 已經形成了獨立的三個頭部去中心化存儲網絡。

缺點：

缺點：

作為一種去中心化存儲系統，Filecoin 旨在為人類最重要的信息提供安全和可靠的存儲。它採用了一種創新的激勵機制，使網絡參與者能夠提供存儲空間並獲得相應的獎勵。 Filecoin 可以與各種DApp 開發平台結合使用，為開發者提供高度可靠的存儲解決方案，確保數據的安全性和可訪問性。

Filecoin 和IPFS 是兩個獨立的互補協議，均由Protocol Labs 創建。 IPFS 允許對等點相互存儲、請求和傳輸可驗證的數據。 Filecoin 旨在提供一個持久數據存儲系統。它遵循時空證明和復制證明來保證礦工正確存儲了他們承諾存儲的數據。

3.1.2 Arweave

優點

去中心化—Filecoin 不是將信息存儲在一個地方的集中式網絡，而是創建一個分散式網絡，其中數據在多個位置複製並可從任何地方訪問。

極低成本—Filecoin 正試圖通過臨時存儲的極低成本替代方案來擾亂當前的存儲市場。

缺點：

缺點：

付費方式—不支持一次性付費存儲數據，而是僅支持基於月租合同的系統存儲數據。 Filecoin 想租用世界各地服務器上多餘的數據存儲。這些服務器的所有者可以將空間出租給你我，以便按月保存我們的數據。類似於Airbnb 如何成為（有時）入住酒店的更便宜的選擇，Filecoin 的目標是成為比雲存儲行業的大玩家更便宜的選擇。主要是Filecoin 的經濟模型：基於合約的存儲可以更簡單地認為是按需付費的模型。用戶支付一個節點網絡來永久存儲數據，並且它還可以不信任地保證有人在那裡實際存儲他們所說的數據，並在商定的時間內存儲。

事實上，每個企業都有自己的替代用例，在那種情況下如果他們需要永久存儲，並且只需要支付一次費用就可以永久存儲數據，而不是像filecoin 那樣按月支付合同費用和固定時間來存儲數據，那麼Arweave 就會派上用場。

Arweave 是一個基於區塊鏈的去中心化存儲平台，採用創新的可持續和永久的捐贈機制來支持數據存儲。它於2018 年發布。他們創建了Arweave 來為人們和企業提供永久、低成本和去中心化的存儲。為了激勵礦工並為存儲服務提供支付方式，Arweave 採用了一種名為AR 的原生代幣。

3.1.3 Stroj

Arweave 向市場引入了一種全新的經濟模型，這是在無許可加密網絡出現之前從未有過的：永久存儲。與Arweave 交互的簡單方法是使用BunDlr，因為它是永久數據存儲的，所以Arweave（以及BunDlr）不支持可變數據。但是可以上傳更新版本，因此可以構建一個系統來促進可變數據的出現，但具有永久的編輯歷史記錄。

Arweave 的一個很酷的特性是它強調數據持久性。該平台旨在無限期地存儲數據。確保它在未來幾年內可供用戶使用。通過採用獨一無二的數據存儲系統，Arweave 通過網絡複製每條存儲的數據，幾乎不可能丟失。通過Arweave，開發者可以實現大規模、永久性的數據存儲，無需擔心數據丟失或篡改。它為開發者提供了一種可靠且長期存儲數據的解決方案，為DApp 的數據管理提供了持久性保障。

優點:
Arweave 使用永久存儲，用戶只需支付一次性預付費用即可永久存儲數據。該協議通過利用加密經濟博弈論並創建捐贈基金來補償礦工確保數據可用性、可靠性和持久性來實現這一點。 Arweave 首次使用經濟學來激勵人們長期存儲數據。這種組合使公共或私人數據永久化。 Arweave 區塊鏈每秒能夠處理超過5, 000 筆交易。
缺點:

Arweave 特性能應用於以HTML 5 網頁為主的數據保全，建立去中心化H 5-APP，但在實際使用中，我們發行該存證的應用場景較窄，目前可以看到目前在Arweave 上存儲的最多的是推特的一些反政府言論的截圖，明確的反政府應用增多是令人擔憂的。

Arweave 的特性是永不可篡改，這在程序開發上顯得尤為困難，因為開發者上傳到Arweave 的程序必須任何錯誤都不能有，如果有錯誤，哪怕是一個標點，之前上傳的內容都要作廢，需要重新上傳，勢必造成大量無用垃圾堆積。另外，由於區塊鏈的開放性，Arweave 上傳的內容都是面向全社會開放的，不適合上傳個人內容。

Arweave 主打主打一次性付費並獲得永久文件存儲，該模式較為簡單，有一定風險會引發同質化項目出現利用相同的存儲概念並打響價格戰。

用戶：使用Uplink 客戶端進行內容傳輸，Uplink 負責數據加/ 解密及分片。

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衛星：連接用戶與存儲節點，網絡中的協調者。負責存儲節點地址信息，元數據、維護節點聲譽、支付及管理節點費用、審計節點、管理用戶賬戶授權。衛星便會幫助用戶尋找上傳速度最快的節點，同時記錄用戶端和節點的支出和收益。

存儲節點：為用戶提供存儲空間和網絡帶寬。

高級別加密快速數據檢索實惠的價格易於使用的用戶體驗

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缺點:

3.3.1 BNB Greenfield

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3.2 存儲設施分類
首先對現有的去中心化存儲基礎設施進行調研，主要從其架構和特點，目前的使用量，以及使用的成本三個方面入手，分析哪些設施更適合讓DApp”棲息“在其中。根據基礎設施本身是否依託於一條完整的區塊鏈設計，我們將其分為Off-chain 存儲設施和On-chain 存儲設施兩類：
Off-chain 去中心化存儲設施中，各個節點之間並非以組成一條區塊鏈的形式存在，而是一個P2P的去中心化網絡，數據直接被分散和存儲在各個節點中。

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3.3 新的“挑戰者們”

三月份，Binance 發布了BNB Greenfield。 Greenfield 是一個區塊鍊和存儲平台，專注於促進分散的數據管理和訪問，旨在通過簡化數據的存儲和管理，將數據所有權與BNB SmartChain（BSC）上下文聯繫起來，從而改變數據經濟。

作為BNB 世界中“一幣三鏈”的一環，Greenfield 與現有的中心化和去中心化存儲基礎設施的區別在於：

允許以以太坊兼容的地址形式創建和管理數據和資產。

3.3.2 Filswan

允許以BNB 作為基本資產，和BSC 進行原生跨鏈，為BSC 上的應用提供雲存儲。

為開發人員提供了與流行的現有Web2雲存儲類似的API 原語和性能。

Greenfield 本質上是一條區塊鏈，由區塊鏈本身和存儲服務提供商（Storage ProviDer）兩層組成。

3.3.3 OORT

在鏈上，Greenfield 區塊鏈維護用戶賬本，並將存儲元數據作為通用區塊鏈狀態數據進行記錄。其原生代幣用於支付手續費和治理的是BNB，從BNB 智能鏈轉移而來。用戶向Greenfield 發起的存儲或提取文件請求，實際上會被包裹在區塊中。

今年1 月，Binance Labs 宣布啟動第4 季孵化計劃，被選中的項目有機會獲得Binance Labs 提供的初始資金投資以及項目發展的多方面支持，其中Filswan 成功入圍第4 季孵化，共獲得了300萬美元的融資。

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FilSwan 近日宣布首款跨鏈產品multichain.storage 成功上線Polygon 主網。該產品使用戶能夠通過Polygon 穩定幣支付IPFS/Filecoin 存儲，成功地降低了操作門檻並簡化了Web3 存儲中的dApps 開發過程。

FilSwan 是一支來自加拿大的團隊。從2017 年起就深耕雲計算和區塊鏈行業，合作院校有加拿大的Mcgill 大學，Concordia 大學等。多次獲得加拿大政府，加拿大自然科學基金會關於區塊鏈雲計算方向的研發撥款，也是加拿大下一代網絡卓越項目。 FilSwan 致力於打造去中心化的存儲和計算的方案。 FilSwan 的產品服務通過邊緣計算技術，IPFS/Filecoin 存儲技術和去中心化賬本技術得以大幅度增強。 FilSwan 產品被廣泛應用於大學院校，VR/AR 以及高性能計算公司等。 FilSwan 的用戶可以在距離自己最近的節點上以最低的成本執行計算任務。

OORT：去中心化雲服務+公鏈、Web3和元宇宙的基礎設施、為用戶提供企業級性能去中心化的底層基礎設施雲服務。 OORT 可提供整套具有互聯網規模的Web3數據解決方案，旨在為終端用戶和開發者帶來Web2原生般的用戶體驗。

優勢：安全、開放、抗審查，抵禦單點故障、抵抗數據洩露（全部數據都在邊緣節點加密）網絡攻擊，互聯網規模的可延展性、 99.99% +可用性、超低延遲、 99.99% +耐用性。

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4.1 分佈式存儲對DApp 的優勢及作用
在DApp 應用程序中，分佈式存儲通常用於存儲智能合約代碼、用戶數據、交易數據、身份驗證數據等等。對於開發人員來說，合理地應用分佈式存儲技術，除了具有安全性和可靠性，還可以帶來一些其他的優勢，例如：
1 ）高可用性和安全性
由於數據存儲在多個節點上，因此即使某個節點出現故障，數據仍然可以從其他節點中訪問到。在分佈式存儲中，數據通常被分散存儲在多個節點上，每個節點只存儲數據的一部分，這樣一旦有節點出現故障，其它節點也能夠正常提供服務，確保了數據的可靠性。
2 ）高性能和響應性
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4.2 DApp 開發框架及技術選型
Embark：Embark 是一個簡化DApp 開發和部署過程的框架。借助Embark，開發者可以輕鬆創建和管理各個方面的DApp，包括智能合約、前端界面以及存儲和Whisper 通信等功能。 Embark 與IPFS 等去中心化技術集成，為開發者提供便捷的存儲和通信能力，進一步加強了DApp 的去中心化特性。
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HarDhat：HarDhat 是一個強大的開發環境，用於編譯、部署、測試和調試以太坊軟件。它提供全面的支持，使開發者能夠高效地進行智能合約開發和調試工作。 HarDhat 可以與IPFS 或其他去中心化存儲解決方案集成，滿足DApp 對可靠存儲的需求。

Ganache：作為Truffle Suite 的一部分，Ganache 是一個功能強大的工具，可用於創建私有的以太坊區塊鏈。通過使用Ganache，開發者可以在安全且確定性的環境中進行DApp 的測試和調試工作。它提供了一種快速而可靠的方法，使開發者能夠模擬不同的區塊鏈場景，並確保DApp 在各種情況下的穩定性和一致性。

Web3.js / Ethers.js：Web3.js 和Ethers.js 是兩個流行的JavaScript 庫，用於實現應用程序與以太坊區塊鏈的交互。這些庫提供了豐富的功能，包括與智能合約的交互、賬戶管理、數據查詢等。無論是與IPFS 還是其他去中心化存儲系統結合使用，Web3.js 和Ethers.js 都為開發者提供了強大的工具，使其能夠輕鬆地構建基於以太坊的應用程序。

Moralis：Moralis 是一個全託管的後端服務，專為DApp 開發而設計。它提供了強大的功能，使開發者能夠將精力集中在前端開發上，而無需擔心複雜的後端架構。 Moralis 支持IPFS 作為去中心化存儲方案，為開發者提供了可靠的存儲解決方案，使其能夠輕鬆地將數據存儲在IPFS 網絡中。

Arweave：Arweave 是一個去中心化存儲網絡，採用創新的可持續和永久的捐贈機制來支持數據存儲。通過Arweave，開發者可以實現大規模、永久性的數據存儲，無需擔心數據丟失或篡改。它為開發者提供了一種可靠且長期存儲數據的解決方案，為DApp 的數據管理提供了持久性保障。
Filecoin：作為一種去中心化存儲系統，Filecoin 旨在為人類最重要的信息提供安全和可靠的存儲。它採用了一種創新的激勵機制，使網絡參與者能夠提供存儲空間並獲得相應的獎勵。 Filecoin 可以與各種DApp 開發平台結合使用，為開發者提供高度可靠的存儲解決方案，確保數據的安全性和可訪問性。
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4.3 分佈式社交媒體平台

去中心化社交媒體平台的對web3的發展非常有意義，如果想要一個開放和免費的互聯網，就需要開放和免費的社交媒體網絡。大多數互聯網用戶將大部分時間花在主要社交媒體平台上。傳統的交媒體平台決定了用戶能看到什麼和不能看到什麼，有權審查他們不喜歡的內容/個人資料，並控制所有用戶數據。 web2 社交平台沒有可移植性。每個人的個人資料、朋友關係和內容被鎖定到特定網絡並歸網絡運營商所有。並且隨時可能發生封號等行為，正基於此，web3生態裡催生了分佈式社交媒體平台，可以為開發者解鎖網絡效應。對於主要的中心化平台來說，這是一條巨大的護城河。
Mask Network、RSS3、Lens Protocols 和CyberConnect 是當前具有代表性的四個分佈式社交媒體協議。它們都致力於為用戶提供更安全、去中心化、高效的數據存儲和訪問服務。下面將從數據存儲、數據訪問、數據安全性、獎勵機制四個角度對它們進行比較。
數據存儲：
Mask Network 運行在Ethereum、Binance Smart Chain 和Polygon 之上，並具有社區治理和去中心化數據存儲功能。

RSS3使用了一種名為RSS3 Core 的數據格式，它基於JSON-LD 語言，可以輕鬆地進行數據交換和共享，同時也支持其他數據格式。 RSS3的數據存儲則是採用去中心化的IPFS 協議。

Lens Protocols 基於以太坊和波卡兩個主要區塊鏈平台，通過跨鏈橋將它們連接在一起。用戶可以在兩個平台之間自由地轉移數字資產，實現跨鏈互操作性。

CyberConnect 使用了類似於IPFS 和Filecoin 的分佈式存儲協議來存儲數據，同時還結合了智能合約和加密算法來確保數據的安全性。

數據訪問：

Mask Network 通過用戶友好的Chrome 擴展程序和社交媒體平台接口，可以方便地進行數據訪問、共享和交換。

RSS3除了已接入以太坊、Polygon、BSC、Arbitrum、Flow 和xDAI 等，還為Mask Network、Polygon、Arweave、Misskey、ShowMe 等生態項目提供了數據索引與分發。

Lens Protocol 利用跨鏈橋連接以太坊和波卡，實現資產跨鏈轉移。該跨鏈橋採用了多簽名機制，確保了資產的安全性和可靠性。
Lens Protocol 為用戶提供流動性池，使得用戶可以進行資產交易和流動性提供。該協議支持AMM 和定價模型兩種流動性池。

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4.4.1 Genaro Network

CyberConnect 使用了類似於IPFS 和Filecoin 的分佈式存儲協議來確保數據的安全性，同時還使用了加密算法、智能合約和身份驗證等技術。

獎勵機制：Mask Network 用戶可以在Twitter 和Facebook 上執行以下活動（無需離開網站或安裝其他應用程序）：通過Uniswap DEX 交易代幣；捐贈資金並通過紅包發送加密貨幣；利用Initial Twitter Offering (ITO) 籌集加密項目資金；藉由去中心化文件存儲服務上傳和附加（可選加密）文件到你的貼文。

RSS3的獎勵機制是基於RSS3代幣的。 RSS3代幣主要用於激勵用戶分享和訪問數據，還可以用於支持應用程序和社區的發展。用戶可以通過分享自己的數據和參與社區治理等方式獲得RSS3代幣。一級標題

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二級標題Genaro Network 是一個基於區塊鏈的存儲網絡，它提供了一個去中心化的平台，用戶可以在上面存儲和分享數據。

4.4.2 Mirror

數據存儲：

Genaro Network 使用了一種名為Genaro EDen 的分佈式存儲解決方案。這個解決方案類似於IPFS 和Swarm，但是它更加註重數據的安全性和可靠性。 Genaro EDen 支持各種類型和結構的數據，包括文件、圖片、視頻等。數據訪問：

Genaro Network 提供了一個用戶友好的接口，用戶可以通過這個接口方便地查找、檢索和訪問存儲在網絡上的數據。此外，Genaro Network 還提供了一種名為Genaro Sharer 的應用，用戶可以通過這個應用分享他們的數據。數據安全性：

Genaro Network 非常重視數據的安全性。它採用了一種名為SPoR（Sentinel Proof of Retrievability）的技術，這種技術可以確保數據在存儲和傳輸過程中的安全性。此外，Genaro Network 還採用了加密和身份驗證技術來保護用戶數據，防止未經授權的訪問。獎勵機制：

數據存儲：二級標題