以The Graph与Pocket Network为例，谈去中心化数据计算基础设施是如何运作的？

    来源：The Block年度研究报告
    编译：冰河web3实验室
    Web3的未来将依赖于一个跨越多个区块链的分布式、安全且不可变的分布式数据的基础层。然后，Web3面临三个关键挑战:?
    1）如何有效地将数据从区块链传输到应用程序；
    2）如何方便地跨多个区块链访问数据；
    3）如何以去中心化的方式做到A和B。
    在去中心化的web架构中，可靠的节点基础设施对于去中心化计算至关重要。一个去中心化的计算网络可以分为三个一般的组成部分:
    1. 应用程序。这些是任何提交API请求(例如，查询，中继)的软件，这些请求将被路由到任何公共或加密的数据库节点。
    2. 节点。它们是分散的服务器，提供诸如存储数据库索引、向应用程序发送会话信息、服务应用程序提交的API请求以及存储帐户余额和工作报告等网络状态等功能。
    3.网络层。维持去中心化协议运行的生态系统，包括治理、协议规则、涉及的参与者以及他们参与的经济游戏。
    如下图所示，中继或索引节点位于应用程序和区块链节点(或其他去中心化的服务器网络)之间，它们从中检索数据。处理完来自区块链节点的数据后，它们将相关信息发送到中心化或去中心化应用服务器。
    
    接下来，我们将通过两个示例案例解释去中心化计算基础设施是如何工作的：The Graph和Pocket Network。
    The Graph：去中心化索引和查询
    Web3应用程序可以通过过滤或搜索从区块链查询数据。由于区块链存储数据和处理状态转换，这个过程可能很慢，计算量也很大，但它们不会对数据进行索引。索引使得查找相关数据的速度更快，对计算的要求更低。
    在The Graph出现之前，dapp开发者会为他们的用户和客户建立自己的数据库索引。但是，这种做法将索引数据保存在集中式数据库中(而不是分散的节点)，从而降低了dapp的可信度。
    对于许多团队来说，建立自己的索引服务器也是多余的。在The Graph中，子图显示了要存储哪些数据以及如何存储数据。尽管项目的子图通常是由项目开发人员定义的，但任何人都可以自由地定义这些子图。
    接下来，Graph节点将该数据存储在数据库索引中(创建服务子图)，持续扫描相关区块链(例如，以太坊区块链)的事件更改，并相应地更新数据。
    然后，应用程序可以通过GraphQL查询生成的端点，从而有可能通过统一的查询语言访问跨链数据索引。索引节点最初由The Graph拥有和运营，但今年早些时候，有十个项目开始从托管服务迁移到The Graph的去中心化主网。
    最终，The Graph的目标是实现其完全去中心化数据经济的愿景。在这种经济模式下，Graph协议将定义规则，任何人都可以通过这些规则运行或查询一个Graph节点。
    在提供服务保证的同时，The Graph如何去中心化它的匿名供应商?这一切都归结到网络层。该图与其他去中心化计算解决方案一样具有网络结构，具有以下四个特性:
    1. 供应(数据提供者)和需求(应用程序、用户)在一个开放的市场中相遇。
    2. 供应商参与一个旨在确保服务保证的经济游戏(赌注通证)。
    3.供应商的表现由某种机制检查(通过加密证明或“渔夫”检查他们的工作质量，并因正确报告不当行为而获得奖励)。
    4. 如果供应商被发现未能履行其职责，他们将受到某种程度的惩罚(失去他们所持有的通证的一部分或没有被选择参与创收服务)。
    Graph利用工作代币模型，在这个模型中，Graph节点提供者让GRT接收由子图清单定义的工作索引数据。该模型引入了服务质量的经济激励机制，因为索引员可能会因为提供不正确的数据而失去工作机会或被削减(丢失令牌)。
    Graph的网络层或“查询市场”包括四个主要参与者。这些参与者的代币激励机制旨在确保高质量的服务并提供代币实用程序。
    开发人员。这些实体定义了子图。目前，他们通常是给定协议的开发人员，为该协议的数据创建子图。然而，从理论上讲，任何人都可以创建来自公共区块链的数据的子图。目前，开发者需要为用户的请求付费。
    最终，The Graph设想，当第二层解决方案在Web3钱包中广泛实现时，最终用户将为他们自己的查询付费。
    索引器。这些实体使GRT获得来自The Graph网络的工作。他们的工作包括在每个子图清单的图节点上索引区块链数据。索引者收入(以及扩展委派者收入)来自索引工作的奖励。协议的集体查询费用按GRT的比例分配给索引者(和委派者)，他们还从GRT每年3%的通胀中获得索引奖励
    策展人。这些实体表明哪些子图显示的质量更好，这样索引器就知道哪些子图节点需要索引。任何开发人员都可以使用分散的区块链数据启动子图，因此The Graph network需要这些参与者来识别有用的参与者。
    管理员通过在特定的子图后面标记GRT向索引器发出信号。对于他们的服务，他们会从他们发出信号的子图产生的查询费用中获得一部分。这一份额是由一条结合曲线决定的，根据策展人发出信号的早到时间来支付报酬，从而创造了一个预测市场，在这个市场中，策展人可以猜测子图未来的受欢迎程度。
    委托人。这些实体将GRT归索引者所有，并分享索引者所获得的索引报酬和查询费用，这些费用由索引者设定。委托程序与indexer的利害关系受indexer的GRT利害关系的限制。它为双方创造了激励。
    委派者通过委派给“最好的”索引者(这些索引者对由策展人决定的最重要的子图进行索引)赚得更多。指数编制人员通过“赢得”委托人员的资金来获得更多收益，这激励指数编制人员与委托人员公平分享自己的收益。
    目前，The Graph网络中有7306名代表、2266名策展人和160名索引人。The Graph是网络层如何在没有中心化实体负责的情况下成功操作去中心化计算网络的示例案例。它演示了一个工作的去中心化解决方案，将数据从区块链带到应用程序，并通过统一的查询语言方便地跨多个区块链访问数据。
    Pocket：解决节点激励问题
    和The Graph一样，Pocket也有应用程序、节点和网络层。也许主要的区别在于Pocket专注于解决限制Web3增长潜力的特定问题：节点激励问题。
    另一方面，the Graph将自己比作一种“Web3中的谷歌”，旨在组织世界上的区块链信息，使其普遍可访问和有用。为了让去中心化网络蓬勃发展，有必要开发一个可靠的节点基础设施。但是，对于开发人员来说，既托管自己的完整节点，又为自己的应用程序提供后端支持是不现实的。
    因此，Web3开发人员严重依赖集中化解决方案，从而带来集中化风险，如单点故障、安全风险和隐私入侵。目前缺乏可靠的由第三方运行的节点基础设施。
    缺乏由个人和公司运行的完整节点的原因之一是缺乏原生中继节点激励(其他原因包括设置的复杂性和不便)。为了解决这个问题，Pocket Network鼓励个人和公司为任何有应用需求的区块链部署和运行完整的节点。
    通过代币激励、密码证明和伪随机选择算法的组合，Pocket可以创建一个可靠的去中心化中继网络，在该网络中，开发人员可以以更高的安全性和更低的成本访问跨链数据。
    再次，问题出现了，Pocket是如何通过我们不知道的去中心化的服务提供商网络来提供服务保证的?信任缺失再次通过去中心化的网络层建立起来，虽然规则和激励方案与The Graph不同。
    Pocket的主要区别在于它使用了会话模型，它不像The Graph网络中的节点那样依赖于存储索引数据的节点。Pocket节点有三个功能：向联系它的应用程序提供会话信息，服务应用程序发送的中继请求，存储关于Pocket网络状态的信息，以分配工作和验证工作报告。
    会话是网络用来调节应用程序和节点之间交互的机制。它们是一种数据结构，使用存储在节点中的关于Pocket网络状态的数据，伪随机地将应用与每个链中最多5个节点的集合配对，以提供应用付费的服务。
    然后，Pocket网络中的两个关键角色是应用程序和中继节点，它们也是Pocket区块链(基于tendermint的数据库，用于确保应用程序和节点之间关于基础设施供应的共识)的验证器和区块生产者。
    节点会根据他们在会话期间服务的请求数量获得奖励。每个中继(例如，MetaMask调用来获取余额，获取交易历史记录，发送交易，查询智能合约)由节点服务并经协议验证，产生0.01 POKT。每一个经过验证的继电器的奖励将被拆分如下:
    1）服务节点占89%
    2）10%到Pocket DAO
    3）给区块生产商1%
    最终，Pocket Network将解决与the Graph相同的核心问题，即如何高效地将区块链数据引入应用程序，方便地访问跨链数据，并将这些过程去中心化。然而，范围有所不同，Pocket更专注于通过节点激励成为一个统一的跨区块链API，而the Graph更专注于成为区块链数据的统一搜索引擎。
    在中心化的区块链基础设施技术上，我们访问区块链数据所需要的只是连接到一个区块链节点。这些节点可以分布在去中心化的个人和公司网络中，如The Graph和Pocket Network，也可以由中央实体(如Infura和Alchemy)拥有和操作。为了说明差异，请参见下面的图表。
    
    对于区块链数据，中心化门户与去中心化门户之间的主要区别是，公司负责维护节点的操作——它们的所有操作都可以分组到一个“公司层”中。除了提供对完整归档节点数据的访问外，公司层中的参与者还可以决定设置数据库索引，以方便涉及过滤或搜索的查询。
    与任何中心化计算网络一样，这种设置也有一定的好处和成本。在好处方面，中心化解决方案可以使数据网络更容易实现、开发和维护。例如，在几年内，Alchemy和Infura能够开发并发布各种工具以促进原型和开发。
    但是，这会带来各种形式的安全风险和单点故障。例如，Infura的以太坊基础设施去年发生了一次重大故障，导致包括MetaMask在内的流行服务的ETH和ERC-20代币的喂价延迟。它还导致包括Binance和Bithumb在内的主要加密交易所暂时禁用ETH和ERC-20代币的提款。
    Infura表示，根源可以追溯到其以太坊基础设施中的几个组件，这些组件被锁定在一个旧版本的Geth客户端。事后分析引发了关于以太坊去中心化和过度依赖集中化区块链基础设施提供商的争论。
    话虽如此，我们注意到Infura和Alchemy并不拥有或控制基本的区块链数据，而是作为去中心化数据的中心化门户。
    如果需要，我们可以使用另一个中心化和去中心化基础设施提供商来访问相同的数据。或者，我们可以建立自己的完整节点，为自己服务。人们可以拿互联网服务提供商做一些比较——如果康卡斯特(Comcast)倒闭了，我们可以切换到另一家互联网服务提供商来接入互联网。
    讨论
    根据所涉及的利弊，中心化和去中心化基础设施解决方案可能在Web3的下一个迭代中扮演不同的角色。例如，如果项目的某个部分需要高级原型和开发工具。在这种情况下，像Alchemy或Infura这样的集中解决方案可能很适合这些部分。
    如果项目的其他部分追求不可信和安全性，那么分散的解决方案，如the Graph或Pocket Network可能很适合这些部分。前景是一种新的web，其中很大一部分基于分布式、安全且不可变的区块链数据库，通过中心化与去中心化基础设施进行通信。
    接下来，让我们通过分析Pocket Network最近网络活动和收入激增背后的数字和驱动因素，来研究一些去中心化的区块链基础设施是如何获得吸引力的。通过保持几乎100%的正常运行时间，我们可以看到这些去中心化的数据提供商如何支持不断增长的Web3经济。
    案例研究:
    网络活动
    为了研究2021年之前Pocket的使用和增长情况，我们首先关注的是平均每日中继量。中继只是针对任何公共数据库节点的应用程序请求。下图以4天为间隔绘制了2021年1月至11月的平均日中继量。
    
    Pocket Network的使用在今年已经见证了巨大的增长，特别是从10月份开始的网络活动的爆炸性增长。主要的驱动因素是什么?首先，今年2月，Pocket Network宣布他们将开始为Fuse提供以太坊基础设施，Fuse是一个构建去中心化支付系统的平台。
    作为以太坊侧链，Fuse需要一个稳定的、运行良好的Fuse-以太坊桥。通过与Pocket集成，Fuse可以进一步分散平台，增加用户隐私，同时降低运行自己的以太坊节点的成本和效率。
    随后，在8月，Pocket宣布支持xDai链，这是另一个支持xDai稳定币的以太坊侧链，该稳定币由以太坊上的Dai桥接而来。xDai的主要用例之一是在MMO空间征服游戏Dark Forest中实现快速和低成本的交易。类似地，通过与Pocket集成，xDai可以增加去中心化，同时“外包”他们的以太坊基础设施需求。
    最近，在Pocket宣布将处理Harmony RPC流量之后，网络活动从10月份开始激增。Harmony是一个第1层区块链，通过使用随机状态分片，它可以作为以太坊可互操作的第2层扩展解决方案，允许以低费用、高速度进行安全块确认。
    当时Harmony网络的API调用在5000万到1亿之间激增，他们试图通过可伸缩和去中心化的API来重新路由流量。现在，开发者可以从Pocket的前端API门户创建Harmony RPC端点，在他们的dapp中使用。这些口袋驱动的端点为dapp提供了额外的弹性、可靠性和隐私层。
    在Pocket网络中，应用程序桩是在网络中注册为应用程序的入口点。应用程序将POKT锁定到网络内的一个绑定中，以接收通过网络节点中继执行的吞吐量分配。该绑定的规则由Pocket DAO设置的货币政策和协议规则决定。
    如下图所示，自今年年初以来，应用程序用于预留中继请求的POKT金额增长更为稳定。
    
    每天的中继请求储备等于应用程序下注的POKT数乘以40。然后，我们可以看到，应用程序已经“付费”(投资足够的POKT)，每天预留了近10亿次中继，同时使用了约1.6亿次，即16%的预留。不过，这并不奇怪，因为应用程序应该有一个备用缓冲区，以应对网络活动的激增。
    最终，假设这些持有的代币耗尽了中继请求储备，这大约10亿次中继将作为“收入”支付给中继提供商、Pocket DAO和POKT区块生产者。现在让我们更详细地分析这些收益和奖励。
    收入和回报
    要将中继转换为收益，只需将中继数量乘以0.01(每中继产生的POKT数量)和POKT价格。下图显示了2021年POKT的月收入，基于每日平均接入点和每月POKT价格。从4月到11月可以获得价格数据。
    
    从5月到7月，网络活动有所减少，与此同时，以太坊网络和加密市场的整体活动有所减少。但是，很明显，在建立了与Harmony网络连接的终端后，Pocket本季度的收入大幅增长。
    我们也可以看看多少POKT获得每个中继节点中继数除以总数量的继电器节点和乘以0.89(自89%的发行POKT分布式服务节点,口袋刀,10%和1%的块生产商)。下面的图表显示了从2021年1月1日到2021年11月8日，每个验证节点的平均每日奖励，间隔4天。
    
    在今年年初，POKT节点获得了更多的每日奖励，因为网络中的节点更少。下面的图表显示了从1月1日到11月8日网络中活动验证器节点的数量，间隔为4天。
    
    到目前为止，自年初以来，活动验证器节点已经增加了超过15倍，从略高于600个节点增加到今天的超过9000个节点。这个月,平均每日奖励每验证器节点平均飙升至161 POKT(~ 118美元0.73美元/ POKT)每天每个节点,出来年的超过300% POKT奖励网络中每个节点(假设每个节点股份15150 POKT)的最小数量。
    从长远来看，这些奖励并不一定是可持续的。有吸引力的回报可能会带来更多的节点提供商，进一步将总验证者奖励和通过供应稀释支付的POKT奖励(每传递创造0.01 POKT)分开。此外，还有一个问题是，通过供应稀释支付的报酬是否应该被视为收入。
    一方面，他们确实代表了Pocket服务的真实需求。另一方面，每次在Pocket网络上执行工作时，应用程序和节点的利害关系都会被稀释。按11月的峰值计算，这将相当于每年增加约4.12亿美元的市值。
    也就是说，Pocket DAO可能会在不久的将来投票削减新的POKT发行。此外，尽管有这些惊人的数字，Pocket Network仍然只能处理其集中竞争对手的一小部分流量，在2020年，仅Infura一天就服务了超过24亿以太坊中继。
    考虑到巨大的寻址市场以及Harmony等协议与Pocket的成功集成，我们可能会看到越来越多的协议通过Pocket网络重新路由和分散其流量，以防止或应对与中心化区块链基础设施的依赖性引起的问题。这种去中心化的基础设施能否支持一个拥有数十亿dapp用户的Web3经济，将取决于节点和网络技术的弹性和理想的抗脆弱性。