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从前端到数据库：EthStorge如何帮助DAPP实现真正的去信任化

极客 Web3

刚刚

摘要：

一个去中心化应用由多个部分构成，但目前只有最核心的后端逻辑运行在以太坊上，其他部分比如前端代码还部署在以太坊之外，同时还包含很多没有上链的数据，所以大多数 DAPP 无法完整继承以太坊的安全性，远未达到理想化的状态。
导致上述问题的原因主要有两个：一是以太坊没有为开发者提供相应的前端标准和工具，二是链上存储数据的成本太高。
为了提供去中心化的前端标准，EthStorage 团队提出了 web3:// 访问协议，为开发者提供一整套通过智能合约来部署和访问前端代码，甚至是类文件系统的标准和工具，目前已成为以太坊的正式标准。
为了降低以太坊链上数据的存储成本，EthStorage 团队开发了二层存储协议 EthStorage，利用 PoRA (Proof of Random Access) 和零知识证明，在继承以太坊一层安全性的同时，极大降低存储开销。

致谢：感谢来自极客 Web3 的 Faust，ChainFeeds 的 Zhixiong Pan、LXDAO 的 Bruce、EthStorage 的 Qi Zhou, Lun Deng 对本文的反馈。

去中心化 DAPP 的背景和问题

以太坊的愿景是成为世界计算机，希望在其上构建的应用程序都继承它的安全性。开发者只需一次部署，该应用就会永远在以太坊上运行，没有实体可以对其进行审查或恶意操纵。

但现在的去中心化应用 DAPP 是否达到了上述目标？为了更清晰的回答这个问题，我们需要将一个 DAPP 应用解构，看它都包括哪些部分，进而分析各个部分的去信任化程度，来得出最终结论。

一般情况下，一个去中心化 DAPP 会包含前端界面、后端服务器、数据库。用户访问前端界面时，会通过浏览器和域名服务来加载前端内容。其中：

前端和域名服务：大多没有通过智能合约来部署和访问，区块链提供的特性如避免单点故障、代码不可篡改、抗审查、社区治理等都没有在前端这部分体现出来。
后端服务器：部分由智能合约实现，有些计算密集型的任务无法完全上链。
数据库：部分由智能合约实现，由于链上存储费用非常高，数据量较大的情况下 DAPP 还是采用链下的存储方案。

通过上面的分析，可以看到现在的去中心化 DAPP 只有部分组件通过智能合约获得了以太坊的保护，以太坊体系还远未实现当初的「去中心化的世界计算机」愿景。

2023 年末 Vitalik 回顾以太坊的发展，写了一篇反响较大的文章「Make Ethereum Cypherpunk Again」，讨论了以太坊社区该如何回归密码朋克的理念。他在文中总结了以太坊甚至是更大范围的 Web3 社区应该坚守的价值观，提到非常重要的一点：

去中心化应用应尽量减少对任何单一主体的依赖，即便 DAPP 的核心开发者永久消失，应用程序也可以继续运转。

由此可见 Vitalik 对于去中心化应用该如何构建也有类似的期待。接下来我们将详细分析去中心化 DAPP 中每个组件面临的问题，探讨如何对其进行改进。

前端和域名服务

在去中心化应用的几个组成部分中，前端和域名服务的中心化程度最为严重。目前绝大部分 dApp 的前端都使用中心化服务器，项目方可以随时修改前端代码，不需要经过社区治理，也不受到时间锁限制，这部分的安全性与部署在以太坊上的智能合约相去甚远。

黑客可以入侵服务器修改前端代码，而 dApp 用户会因为使用该恶意前端而损失资产。这个问题在上个 DeFi Summer 中反复出现，我们不禁要问：为什么前端不能和后端一样部署在以太坊上，让修改行为通过社区治理和时间锁才生效呢？

另外请设想一下，假如 Uniswap 的开发团队有一天不再给他们的前端服务器以及域名服务付费，那么 Uniswap 的用户和 LP 将如何使用 Uniswap？

绝大部分用户并不懂得如何绕过前端和智能合约交互，虽然 Uniswap 有尝试将其前端上传到 IPFS，但是 IPFS 和以太坊是不同的网络，在可靠性和去信任程度上完全不同。值得一提的是，IPFS 的内容访问速度很慢，现在绝大多数用户还是在和 Uniswap 部署在中心化服务器上的前端进行交互。

此外，因为Uniswap 前端的运营主体是 Uniswap Labs，他们为了迎合监管，增加了对 Token 列表的审查，这与他们在以太坊上部署的智能合约进成了反差，因为谁都无法随意对智能合约进行修改。所以，在前端被审查的 Token 还是可以在合约层面被交互到的，由此可见代码上链对抗审查的重要性。

后端服务器

因为 EVM 可以提供图灵完备的执行环境，所以大部分后端逻辑都可以在以太坊链上执行，我们可以说智能合约类的应用可以完全继承以太坊的安全。只是因为成本原因，一些计算密集型的任务无法直接在链上进行。

针对这个问题，现在探索比较多的是使用 ZK 或者 OP 的方式，将计算移交到链下完成，以太坊链上只对计算结果进行最终确认，以此在计算层面上进行扩容。有些 AI 相关的项目将这类方法推向了极致，希望将 AI 大模型这种超级计算密集型的任务与区块链挂钩，值得我们去密切关注。

数据库

对于数据库，EVM 原本就支持键值对 /KV 型存储 (Key Value Store)，可以覆盖非常多的使用场景，但核心的问题是：链上存储的成本太高。

贵到什么地步呢？在 Gas Price 为 10Gwei 的情况，链上存储 1GB 的数据需要 6200 多枚 ETH，超过 2000 万美元！显然存储成本成为了数据库去中心化的核心问题。

我们可能会想，能否使用和上述计算扩容类似的方法，对存储进行扩容，也就是链下存储，链上验证存储效果。后面我们会对这个思路详细展开。

分析了上述谈及的 DAPP 组成部分后，我们发现，只有让 DAPP 的每个部分都足够安全和去信任，其作为一个去信任的整体，才能真正成为一个去中心化的 DAPP。而以太坊作为 dApp 的运行与托管平台，需要给开发者提供相应的解决方案，才能孕育出符合以太坊愿景的应用生态。

DAPP 的去信任解决方案

围绕着如何让 DAPP 完全基于以太坊来部署和访问，EthStorage 团队提出了两套解决方案：

web3:// 访问协议：解决如何使用智能合约来部署和访问前端代码，甚至是类文件系统的问题。
EthStorage 二层存储协议：在继承以太坊安全性的同时，极大降低了存储开销。

web3:// 访问协议

web3:// 可以被理解为去中心化版本的 http://，与 http 的 URL 中通过指定服务器 IP 地址或者域名来访问中心化的资源类似，web3 的 URL 需要指定一个智能合约地址或者 ENS 域名，来访问存储在其上的资源。

我们可以将一个网站的前端全部部署到一个智能合约中，并通过 web3:// 来访问！可以对比一下两者的区别：

目前 web3:// 已经成为了以太坊的正式标准（ERC-4804），如果希望详细了解 web3:// 访问协议的内容，可以访问其官网。为了更好的在智能合约中做文件管理，我们提出了 ERC-5018，它在智能合约中模拟了一套文件系统的接口，这样就可以通过 ethfs-cli，将打包好的前端代码文件夹上传到一个智能合约中，并通过 web3:// 来访问这个网站。

大家如果感兴趣，可以按照教程完成一个简单的去中心化应用部署和访问。

有了 web3:// 访问协议，我们才能真正让 dApp 前端也具有了「Code is law」的属性。对于开发者来说，一旦部署，这个前端将永久执行下去。试想如果 Uniswap labs 也将其前端部署到了以太坊，那么即使团队想在前端层面对用户进行审查和限制，也无法阻止人们使用其部署在以太坊上的前端了。

当然在解决了可行性的问题后，我们还意识到链上存储大量数据的成本会非常高，从而使开发者在链上部署前端的时候面临困扰。我们进一步开发了 EthStorage 二层存储协议，在继承以太坊安全性的同时，极大降低存储开销。

EthStorage 二层存储协议

EthStorage 协议由部署在以太坊上的智能合约和 Layer2 网络中的存储节点组成，其中，智能合约提供了键值存储, 而二层的存储节点负责存放数据本身。

用户通过 EIP-4844 的 BLOB 将待存储的数据上传到以太坊上，EthStorage 智能合约只会记录 BLOB 内数据的哈希，从而有效的降低存储成本。

同时，二层的存储节点会下载对应的 BLOB 数据到本地磁盘，使用 PoRA (Proof of Random Access) 和 ZK，将存储证明提交至以太坊上的合约做验证，该合约需要通过之前记录的 Blob 哈希来确认存储节点上传的 ZK 证明能否对上号，以此确认二层网络中的存储节点真的存放了这些数据。

具体流程如下：