Mengungkap prototipe Internet Permaweb generasi berikutnya: arsitektur layanan mikro terdesentralisasi di bawah teori SCP

Penulis: Outprog @ Kontributor PermaDAO

Reviewer: Xiaosong HU @ Kontributor PermaDAO

Permaweb adalah arsitektur Internet generasi berikutnya yang diusulkan oleh Arweave Ecology. Yang ditekankan oleh Permaweb adalah bahwa aplikasi dan situs web dapat diakses secara permanen. Ini memungkinkan Internet memiliki kenangan dan tidak pernah melupakannya. Pada saat yang sama, Permaweb memiliki fitur Tanpa Server. Pengembang tidak perlu menerapkan front-end dan back-end selama proses konstruksi. Semua layanan yang dikembangkan akan disediakan oleh lapisan layanan dasar Permaweb.

Untuk lebih lanjut tentang konsep dan visi Permaweb, Anda dapat membaca "Potensi Arweave Adalah Menghidupkan Kembali Perpustakaan Alexandria, Bukan Pengganti Filecoin" yang ditulis oleh Guru Liu Yi untuk mempelajari lebih lanjut tentang konsep Permaweb.

Artikel ini akan menginterpretasikan Permaweb dari perspektif teknis yang digabungkan dengan teori SCP.

Kerangka Dasar

Permaweb menggunakan arsitektur three-tier, layer paling atas adalah application layer, yang merupakan user-oriented interface. Lapisan tengah adalah lapisan layanan, yang menyediakan layanan back-end untuk aplikasi tersebut. Lapisan paling bawah adalah lapisan penyimpanan, yang menggunakan Arweave untuk menyediakan layanan penyimpanan data untuk aplikasi.

Arsitektur Permaweb tidak jauh berbeda dengan arsitektur Web2. Lapisan aplikasi sesuai dengan ujung depan Web2 tradisional, lapisan layanan sesuai dengan ujung belakang, dan lapisan penyimpanan sesuai dengan server fisik atau basis data.

Menggunakan penyimpanan terdesentralisasi adalah perbedaan terbesar antara Permaweb dan Web2. Setelah aplikasi Permaweb mengintegrasikan Arweave penyimpanan permanen, akan menjadi sangat sulit untuk merusak dan menghapus konten aplikasi, dan aplikasi akan memperoleh properti desentralisasi. Sementara arsitektur Permaweb memiliki kemiripan yang dangkal dengan Web2, teknologi dan filosofi desain yang mendasarinya membuat perbedaan mendasar.

Arsitektur aplikasi Permaweb ditunjukkan pada gambar di bawah

Gambar dari Buku masak Permaweb

Berikut ini akan memperkenalkan arsitektur tiga tingkat Permaweb secara mendetail

lapisan penyimpanan

Lapisan penyimpanan adalah inti dari Permaweb. Jika lapisan penyimpanan tidak menggunakan teknologi blockchain, tidak akan ada perbedaan antara Permaweb dan Web2. Lapisan penyimpanan Permaweb tidak terbatas pada Arweave. Secara teori, Bitcoin atau Ethereum juga dapat digunakan sebagai lapisan penyimpanan untuk membangun Permaweb yang lengkap, tetapi sulit bagi pengembang dan pengguna untuk menanggung biaya penyimpanan yang tinggi. Arweave saat ini adalah blockchain paling profesional untuk penyimpanan permanen, dan harganya hanya $5 untuk 1 GB, yang merupakan pilihan terbaik untuk Permaweb.

Jadi bisakah lapisan penyimpanan menggunakan IPFS? Jika IPFS digunakan, Permaweb akan kehilangan fitur ketertelusuran data. CID data IPFS dapat menjamin tidak dapat dirusak, tetapi IPFS tidak menggunakan teknologi blockchain. Data IPFS tidak memiliki stempel waktu blok, sehingga tidak mungkin mengetahui kapan data dihasilkan; pada saat yang sama, data akan hilang setelah node layanan IPFS ditutup, dan tidak ada jaminan bahwa data akan permanen dapat dilacak.

Lapisan layanan

Sebagai middleware terpadu, lapisan layanan menyediakan API untuk aplikasi, mirip dengan kluster layanan mikro Web2, yang tidak memiliki kewarganegaraan dan dapat diperluas secara horizontal. Biasanya, lapisan layanan Permaweb akan menyediakan antarmuka dan protokol standar (mirip dengan gRPC Web2 atau Thrift sepenuhnya open source dan protokol terbuka), antarmuka dan protokol ini benar-benar terbuka dan open source, dan setiap penyedia layanan yang menyebarkan layanan dapat menyediakan hal yang sama API sesuai dengan standar protokol. Aplikasi apa pun dapat dioperasikan dan digunakan pada layanan yang berbeda selama dikembangkan menggunakan protokol standar.

Saat ini lapisan layanan Arweave berisi empat komponen inti, yaitu:

• • Layanan gateway: akan meng-cache data Arweave yang sering digunakan. Seperti arweave.asia, arweave.dev, g8way.io, arweave.world, dll.

• **Layanan pengikatan data (pengemasan data batch): **Gunakan standar Arweave ANS-104 untuk mengemas sejumlah besar data dalam batch ke Arweave. Seperti bundlr, arseeding, dll. Data ANS-104 juga dapat diambil menggunakan GraphQL.
• **Layanan serialisasi: **Layanan kontrak cerdas, layanan pembayaran, dll. Seperti Warp, everPay, dll.
• ** Layanan pengindeksan: ** Layanan pengambilan Tag Arweave, layanan pengindeksan teks lengkap. Seperti Adot, KNN3, goldsky, dll.

Protokol standar saat ini hanya mencakup empat modul di atas, dan lapisan layanan Permaweb dapat memperluas standar baru di masa mendatang.

Lapisan aplikasi

Aplikasi Permaweb memiliki fitur tanpa server, pengembang tidak perlu menggunakan server apa pun. Karena lapisan layanan menyediakan antarmuka standar untuk lapisan aplikasi, aplikasi yang dikembangkan sesuai spesifikasi dapat dibuka dan digunakan di semua lapisan layanan.

**Interaksi: **Pengguna hanya perlu berinteraksi dengan lapisan layanan dan tidak perlu berinteraksi dengan blockchain yang mendasarinya.

• • **Pemuatan sumber daya: **Gateway standar adalah semua sumber daya file yang perlu dimuat di bagian depan Permaweb. Menurut standar Manifest, sumber daya file ini mengatur sumber daya pada lapisan penyimpanan ke dalam format direktori, yang nyaman untuk memuat dan merakit protokol web.

• **Penulisan data: **Penulisan Permaweb biasanya menggunakan standar ANS-104 pada Arweave, yang dapat mendukung penulisan data skala besar. Layanan bundel yang diimplementasikan oleh ANS-104 membuat pengalaman menulis Permaweb persis sama dengan Web2.
• **Kueri dan pengindeksan data: **Layanan pengindeksan standar memungkinkan Permaweb untuk memuat konten secara dinamis. Pembentukan indeks tidak perlu menunggu data akhirnya dikemas ke Arweave. Setelah data diunggah ke layanan bundel, indeks aplikasi yang efisien dapat dihasilkan secara waktu nyata, memberikan kemampuan kueri data waktu nyata kepada pengguna .

Singkatnya, Permaweb dapat mencapai pengalaman yang sama seperti Web2 dalam hal interaksi.

Resistensi sensor: Protokol dan antarmuka standar menyediakan aplikasi dengan resistensi sensor. URL yang tercantum di bawah ini adalah aplikasi Permaweb bernama buku resep:

Dapat ditemukan bahwa aplikasi buku masak dapat diakses dengan membuka URL apa pun, dan situs web tersebut dilayani oleh berbagai gateway dan server di seluruh dunia. Jika arweave.asia menjadi tidak dapat diakses, pengguna masih dapat menggunakan beberapa URL lain untuk terus menggunakan aplikasi. Sekalipun semua gateway ditutup, data buku resep disimpan di Arweave, dan data tersebut tidak akan hilang sehingga penyedia layanan dapat memulihkan aplikasi buku resep kapan saja.

Menggunakan penyimpanan permanen Arweave sebagai lapisan penyimpanan dapat menjamin desentralisasi data dari setiap aplikasi Permaweb; menggunakan protokol sumber terbuka standar sebagai lapisan layanan dapat menghindari risiko peninjauan yang disebabkan oleh server individual yang ditutup karena force majeure. Aplikasi Permaweb terdesentralisasi dan anti sensor.

SCP versi layanan mikro

Arsitektur Permaweb mirip dengan Web2 tradisional Pada intinya, Permaweb adalah kumpulan arsitektur aplikasi layanan mikro berdasarkan penyimpanan terdesentralisasi.

Layanan mikro adalah pola arsitektur perangkat lunak yang digunakan dalam pengembangan Web2, yang membagi aplikasi besar dan kompleks menjadi serangkaian unit layanan yang lebih kecil dan lebih mandiri. Setiap layanan mikro adalah modul fungsional independen yang dapat dikembangkan, diterapkan, dan dijalankan secara independen. Layanan mikro ini berkomunikasi satu sama lain melalui API yang terdefinisi dengan baik, yang dapat diimplementasikan menggunakan protokol komunikasi ringan seperti HTTP atau antrean pesan.

Keseluruhan arsitektur Permaweb sangat mirip dengan layanan mikro, dan setiap aplikasi Permaweb terdiri dari unit layanan standar dan independen. Konsep desain yang sama memberi Permaweb kemampuan untuk membangun aplikasi yang besar dan kompleks.

Perbedaan dari layanan mikro tradisional adalah bahwa Permaweb mematuhi SCP dan merupakan aplikasi berdasarkan konsensus penyimpanan. Permaweb adalah versi arsitektur layanan mikro dari SCP.

Apa itu SCP (Paradigma Konsensus Berbasis Penyimpanan)? Berdasarkan paradigma konsensus berbasis penyimpanan, ide intinya adalah selama penyimpanan tidak dapat diubah dan transaksi di atas dapat dilacak, maka aplikasi dan perhitungan di mana saja akan menjadi satu-satunya hasil, dan konsensus dapat diperoleh. Karakteristik SCP adalah data yang mendasarinya dapat memiliki kombinasi yang tidak terbatas. Selama data dan standar perakitan data terpenuhi, aplikasi dapat menghasilkan status unik dari lapisan penyimpanan apa pun, atau bahkan menggabungkan beberapa lapisan penyimpanan secara bersamaan.

Saat menggunakan SCP untuk mengembangkan aplikasi, arsitektur aplikasi tradisional tidak memerlukan banyak penyesuaian, hanya DB (lapisan penyimpanan) yang perlu diganti dengan penyimpanan blockchain yang tidak dapat dirusak dan dapat dilacak.

Keuntungan

Aplikasi yang dikembangkan menggunakan arsitektur layanan mikro terdesentralisasi ini dapat memperoleh karakteristik yang sama dari blockchain, termasuk desentralisasi, kekekalan, ketertelusuran, anti-sensor dan banyak lagi.

Seperti arsitektur layanan mikro tradisional, arsitektur ini memiliki keunggulan pengembangan sebagai berikut:

**1. Modularitas dan pemeliharaan: **Layanan independen, masing-masing bertanggung jawab atas fungsi tertentu. Desain standar dan modular ini memungkinkan setiap layanan untuk dikembangkan, diuji, diterapkan, dan dipelihara secara independen, sehingga meningkatkan kemampuan pemeliharaan dan fleksibilitas aplikasi.

**2. Kemandirian: **Setiap layanan dapat dikembangkan dan dikelola oleh tim yang berbeda. Ini lebih sesuai dengan karakteristik DAO, memungkinkan organisasi dan individu yang berbeda untuk memberikan kinerja dan kecepatan pengembangan terbaik untuk Permaweb, dan memungkinkan pengembang untuk memilih tumpukan dan alat teknologi yang paling sesuai. Dalam ekosistem Arweave, kita dapat melihat bahwa tim yang berbeda memberikan layanan yang berbeda, misalnya ar.io menyediakan gateway, bundlr dan open source arseeding menyediakan layanan pengikatan data, everPay dan Permaswap menyediakan layanan keuangan khusus, dan sebagainya.

**3. Skalabilitas: **Layanan independen dapat menskalakan layanan tertentu secara horizontal sesuai kebutuhan. Bahkan dapat dibandingkan bahwa setiap layanan adalah pecahan yang disebutkan dalam ETH 2.0, tetapi Permaweb tidak memiliki batasan jumlah pecahan dan dapat berkembang tanpa batas secara horizontal. Selain itu, standar protokol yang sama juga dapat menyediakan layanan kumpulan data yang berbeda, seperti beberapa gateway, untuk mengoptimalkan kecepatan akses aplikasi tertentu, mereka hanya dapat melakukan cache dan memproses data aplikasi tertentu.

**4. Ketersediaan tinggi: ** Dengan beberapa gateway yang tersedia (layanan mikro), aplikasi tidak akan memiliki satu titik kegagalan pun dan memiliki ketersediaan yang lebih baik.

Arsitektur ini mewarisi semua keunggulan arsitektur layanan mikro dan memecahkan masalah segitiga mustahil dari aplikasi blockchain. Aplikasi blockchain tradisional harus melepaskan fitur tertentu di antara kinerja, keamanan, dan desentralisasi untuk memastikan integritas dari dua fitur lainnya. Di bawah teori SCP, karena penggunaan desain arsitektur berlapis, konsensus akan dijamin oleh lapisan penyimpanan dan protokol umum.Pada saat ini, desentralisasi tidak perlu terkait erat dengan jumlah node, tetapi dengan tingkat keterbukaan (open source) dari protokol. Ketika kita berbicara tentang desentralisasi Ethereum, selain mempertimbangkan jumlah node mereka, kita juga harus menyadari bahwa perangkat lunak Ethereum itu sendiri adalah protokol standar. Pengguna dan penambang menggunakan rangkaian protokol yang sama untuk mencapai konsensus, yang dapat membentuk tingkat konsensus yang tinggi terpusat. Dalam kasus Ethereum, sebagian besar pengguna dan pengembang saat ini menggunakan layanan yang disediakan oleh infura.io Meskipun infura.io adalah layanan terpusat, pengguna dapat menerapkan protokol Ethereum kapan saja dan menggunakan akses otonom ke jaringan. Demikian pula, layanan mikro terdesentralisasi juga dapat memenuhi karakteristik di atas, tetapi layanan mikro terdesentralisasi bukanlah arsitektur VM tertentu (seperti EVM), tetapi lebih fleksibel dan lebih dekat dengan model teoretis arsitektur tradisional.Ini adalah kombinasi dari teori layanan mikro dan SCP. Kelahiran generasi berikutnya dari arsitektur Internet terdesentralisasi.

Latihan: dari Arweave, melampaui Arweave

Saat ini, Permaweb hanya memiliki empat layanan gateway, pengikatan data, serialisasi dan pengindeksan, dan layanan ini telah membentuk standar tertentu. Jadi seperti apa sebenarnya contoh Permaweb itu? Khususnya bagaimana membangun Permaweb menggunakan empat layanan standar?

Sekarang Terapkan

Ini adalah aplikasi Permaweb (selanjutnya disebut Sekarang), yang merupakan platform komunikasi untuk pengembang ekologi Arweave. Fungsi utama Now adalah pengguna memulai blog, dan pengguna dapat menyukai konten ini.

Semua data Now disimpan di Arweave, dan lapisan penyimpanan yang tidak dapat diubah memastikan desentralisasi Now. Saat pengguna membuka Now, browser pertama-tama akan memuat kerangka front-end dari layanan gateway Arweave, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, kerangka halaman terutama menyertakan komponen Header Now, dan tidak menyertakan data tampilan aplikasi Now .

Setelah browser memuat kerangka kerja aplikasi, kita dapat melihat bahwa bagian tampilan konten Now akan menampilkan stempel Memuat.Pada saat ini, aplikasi Now memulai permintaan GraphQL untuk mengambil data aplikasi. Tunggu beberapa detik hingga pengambilan selesai, dan aplikasi Now akan menampilkan komentar dan suka pengguna terbaru (Stampers), seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Di halaman ini, kerangka inisialisasi dan semua data pengguna, serta semua gambar yang ditampilkan di halaman diperoleh melalui gateway. Elemen-elemen ini akan dihitung dan dirangkai di browser untuk membentuk halaman lengkap Now. Gateway menyediakan kemampuan pemuatan sumber daya statis, dan layanan indeks menyediakan kemampuan pemuatan data dinamis.

Saat pengguna ingin menambahkan blog, pengguna dapat menggunakan dompetnya untuk mengunggah konten ke Arweave. Konten ini akan ditandai dengan Tag khusus sehingga Layanan Indeks dapat menyediakan fungsi kueri GraphQL untuk konten ini. Setelah blog berhasil diunggah, segarkan kembali aplikasi Now, dan konten baru akan ditampilkan di tampilan konten aplikasi.

Gambar di atas menunjukkan proses dasar penulisan dan pembacaan Permaweb. Dalam aplikasi praktis, penulisan dan pembacaan Permaweb akan dilakukan melalui lapisan layanan.

Meningkatkan

Keuntungan terbesar dari layanan mikro adalah skalabilitas, yang akan diwarisi sepenuhnya dari aplikasi Now. Kami dapat mengakses Sekarang menggunakan gateway apa pun:

• /

Gateway serupa dapat diskalakan tanpa batas, memberikan kinerja hampir tak terbatas pada aplikasi Now.

Praktik Terbaik SCP

Pada arsitektur Permaweb, lapisan paling bawah hanya menggunakan Arweave sebagai lapisan penyimpanan. Tetapi layanan mikro terdesentralisasi tidak boleh terbatas pada hal ini saja. Kita harus menyerap secara mendalam keunggulan Permaweb dan arsitektur layanan mikro untuk mengeksplorasi praktik rekayasa terbaik SCP.

Gambar di bawah ini berasal dari artikel "Perubahan Konsensus, Perjalanan Evolusi Paradigma Aplikasi Blockchain", yang menjelaskan arsitektur aplikasi blockchain di masa depan - pengguna tidak berinteraksi dengan sistem blockchain itu sendiri, tetapi dengan lapisan layanan berinteraksi. Aplikasi Blockchain telah melalui proses evolusi dari Gambar 1 hingga Gambar 3, lebih banyak konten yang dapat dibaca:

Seperti dapat dilihat dari Gambar 3 di atas, blockchain yang diandalkan oleh aplikasi tidak terbatas pada Arweave, dan Bitcoin dan Ethereum juga merupakan objek blockchain. Blockchain ini berfungsi sebagai sumber konsensus untuk aplikasi, memberikan desentralisasi dan jaminan yang kredibel untuk aplikasi . Demikian pula, Permaweb dan layanan mikro terdesentralisasi juga dapat diperluas, dan lapisan penyimpanan tidak perlu membatasi Arweave. Pada saat yang sama, Bitcoin dan Ethereum juga dapat digunakan sebagai lapisan penyimpanan. Pada saat ini, lapisan penyimpanan juga dapat menjadi yang lain jenis blockchain. Kemungkinan arsitektur praktik terbaik ditunjukkan di bawah ini:

Kami menggunakan urutan bottom-up untuk menjelaskan:

• **Lapisan konsensus: **Tidak lagi tepat memberi nama lapisan penyimpanan setelah perluasan Permaweb. Kami mengganti nama lapisan penyimpanan asli sebagai lapisan konsensus. Lapisan konsensus dapat berupa sistem blockchain apa pun, dan sistem ini tidak dapat dirusak dan dapat dilacak.
• **Lapisan layanan: **Perbedaan terbesar antara lapisan layanan dan Permaweb adalah bahwa lapisan bawah protokol standar tidak terbatas pada penyimpanan Arweave, dan layanan mikro dapat dibuat untuk sistem blockchain apa pun. Mengambil layanan indeks sebagai contoh, Nansen menyediakan kemampuan kueri data untuk rantai publik EVM yang ada, dan banyak Dapps serta data front-end dapat langsung menggunakan Nansen sebagai sumber data. KNN3 juga menyediakan kemampuan pengindeksan serupa, membuat lapisan kueri relasional standar untuk data blockchain, dan KNN3 juga menyediakan kemampuan pengindeksan penyimpanan yang kompatibel dengan Arweave GraphQL. Dalam arsitektur ini, layanan mikro memiliki lebih banyak standar dan kompatibilitas lapisan konsensus yang lebih baik.
• **Lapisan aplikasi: **Tidak terbatas pada aplikasi Permaweb, arsitektur ini dapat memberikan dukungan untuk aplikasi terdesentralisasi (Web3) dan aplikasi Web2 pada saat yang bersamaan, dan sepenuhnya kompatibel dengan sistem arsitektur aslinya.

Ringkas

Ketika kita melihat kembali evolusi rekayasa perangkat lunak komputer dalam 30 tahun terakhir dan berpikir tentang evolusi rekayasa blockchain dalam 10 tahun terakhir, kita harus merenungkan apakah mesin virtual global (seperti EVM) ditambah perluasan Layer 2 solusi adalah sistem terdesentralisasi yang paling utama.solusi?

Artikel ini tidak menyelidiki kelayakan teknologi Layer2 atau sharding, tetapi memberikan kemungkinan lain untuk aplikasi blockchain. Artikel ini mengambil Permaweb dari ekosistem Arweave sebagai contoh, dikombinasikan dengan gagasan Paradigma Konsensus Penyimpanan (SCP) dan arsitektur layanan mikro untuk mengatur ulang solusi yang layak untuk rekayasa. Solusi ini tidak hanya memiliki kemampuan ekspansi yang kuat, tetapi juga memungkinkan aplikasi memiliki karakteristik desentralisasi. Lebih penting lagi, solusinya bukanlah bayangan cermin, tetapi sistem arsitektur yang telah dipraktikkan di bidang teknik.

Referensi

1. Potensi Arweave adalah menghidupkan kembali perpustakaan Alexandria, bukan pengganti Filecoin

2. Evolusi konsensus, evolusi paradigma aplikasi blockchain

3. Memasak dengan Permaweb

4. Blockchain Storage ARWEAVE: Pita Kertas Mesin Turing, Paradigma Baru Komputasi Tepercaya

5. Sejarah singkat pengembangan Arweave dan paradigma konsensus penyimpanan