Web 3.0需要去中心化存儲,但Filecoin還有不少缺陷必須關注
Winkrypto
2020-06-15 06:41
本文约9940字,阅读全文需要约40分钟
Filecoin 技術方案相對於Dropbox 和百度雲盤等傳統成熟的雲存儲方案還有較大差距,需關注信息安全、用戶體驗等問題。

編者按:本文來自鏈聞ChainNews(ID:chainnewscom),撰文:李碩淼Frank,ParallelVC 投資副總裁,經授權發布。

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在Web1.0 以及Web2.0 的初期,因為用戶數據量較少,數據維度也相對較少,因此用戶的個人數據無法產生太大的價值。但是隨著近些年來人們對於網絡的使用權重加大,網絡個人信息的價值也變得不可忽視。近兩年,各國時有互聯網公司侵犯個人隱私數據以及用戶數據被盜的案例發生。未來隨著人工智能物聯網(AIoT)、5G 網絡的發展,個人網絡數據的維度將會更加全面,也更具價值,使得數據安全和數據隱私變得更加重要。

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在Web1.0 以及Web2.0 的初期,因為用戶數據量較少,數據維度也相對較少,因此用戶的個人數據無法產生太大的價值。但是隨著近些年來人們對於網絡的使用權重加大,網絡個人信息的價值也變得不可忽視。近兩年,各國時有互聯網公司侵犯個人隱私數據以及用戶數據被盜的案例發生。未來隨著人工智能物聯網(AIoT)、5G 網絡的發展,個人網絡數據的維度將會更加全面,也更具價值,使得數據安全和數據隱私變得更加重要。

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,撰文:李碩淼Frank,ParallelVC 投資副總裁,經授權發布。

互聯網發展到現在已經經歷了Web1.0 階段和Web2.0 階段兩個階段。 Web1.0 階段的網站多是靜態網站,網絡的使用者與網絡信息之間沒有交互的過程,使用者只能單一獲取網絡展示的信息,信息獲取的有效性跟效率都相對較低。

在Web1.0 以及Web2.0 的初期,因為用戶數據量較少,數據維度也相對較少,因此用戶的個人數據無法產生太大的價值。但是隨著近些年來人們對於網絡的使用權重加大,網絡個人信息的價值也變得不可忽視。近兩年,各國時有互聯網公司侵犯個人隱私數據以及用戶數據被盜的案例發生。未來隨著人工智能物聯網(AIoT)、5G 網絡的發展,個人網絡數據的維度將會更加全面,也更具價值,使得數據安全和數據隱私變得更加重要。

隨著網速的提升以及帶寬的增加,人與互聯網逐漸開始產生交互。 2003 年,O'Reilly Media 的副總裁戴爾·杜赫蒂提出Web2.0 的概念。

Web2.0 被稱作可讀寫網絡。在Web2.0 初期,相較於Web1.0,所有的網路用戶可以自己創建內容並上傳網絡而不僅是從網絡上獲取信息,這大大增加了網絡信息的豐富度。隨著近些年來AI,大數據等技術的進一步發展,人機交互又被提升到了一個新的階段。用戶在網上產生的瀏覽信息、點擊以及搜索等網上行為數據被捕捉並記錄,技術後台通過用戶的實時數據結合其過往信息可以分析出較為精準的用戶畫像,並根據用戶畫像來為用戶推薦相應的產品或者信息。這樣,既提高了商家的購買轉化效率,同時也使得用戶體更快捷的發現自己可能想要購買的商品,使用戶體驗變得更好。

但是信息集中化在方便的同時也有一個很大的弊端,就是用戶所有的數據在其沒有沒有感知的情況下,被平台手機並且使用,甚至連數據的歸屬權都是模糊不清的。

在Web1.0 以及Web2.0 的初期,因為用戶數據量較少,數據維度也相對較少,因此用戶的個人數據無法產生太大的價值。但是隨著近些年來人們對於網絡的使用權重加大,網絡個人信息的價值也變得不可忽視。近兩年,各國時有互聯網公司侵犯個人隱私數據以及用戶數據被盜的案例發生。未來隨著人工智能物聯網(AIoT)、5G 網絡的發展,個人網絡數據的維度將會更加全面,也更具價值,使得數據安全和數據隱私變得更加重要。

Web3.0 的出現就是為了解決目前Web2.0 所面臨的問題。而區塊鍊網絡因為具有去信任化,不可篡改性及確權的功能與性質,很好的滿足了作為Web3.0 底層技術的需求。同時因為網絡架構的變化讓數據不再是單純的數字而是具有價值屬性的商品,也使得我們現有的數據網絡慢慢轉變為價值網絡。

Web3.0 需要去中心化存儲

如上文所述,如果想要構造一個去中心化的網絡來保證數據的安全性和隱私性,那麼就需要保證數據只能被其擁有者(數據產生者)所掌控,這包括獲取或授權他人使用的權利。可惜的是,目前互聯網中的存儲方案都為中心化存儲,主要存儲提供商為亞馬遜、阿里雲、Google 雲等中心機構。同時,現在網上產生的用戶個人數據都被各平台及APP 所佔有,即使未來個人數據的歸屬權可以返回到用戶本身,在中心存儲的情況下,用戶也無法確保其數據不被APP 平台甚至存儲提供商所使用或者修改。

除此之外,5G,AIoT 前沿技術正在快速發展,未來網絡中的個人數據維度將會進一步增加,數據的價值也將會飛速增長。只有使用去中心化存儲才能進一步保證數據的安全及隱私性。

如果沒有去中心化存儲技術作為去中心化網絡的底層技術支撐,即使實現了去中心化的信息傳輸和去中心化計算,也無法真正保證數據的去中心化。因此,去中心化存儲將會是未來Web3.0 生態中一個必不可少的技術組成部分。

傳統雲存儲現狀

目前傳統的雲存儲領域可以被劃分為公有云、私有云和混合云三種形態。公有云是目前最為常見的雲服務形態,公有云有技術供應商持有並管理,向多個客戶方服務。同時,公有云又可以分為SaaS、PaaS 和IaaS 三種技術形態。

SaaS 是「Software as a service」的縮寫,此類服務是將應用作為服務提供給用戶,主要面向的客戶為個人家庭用戶以及中小企業用戶,國內的主要服務商為百度網盤、騰訊微雲,而國外主要為Dropbox、iCloud 等。

PaaS 是「Platform as a service」的縮寫,此類服務是將開發平台作為服務提供給用戶,主要面向的客戶為中小企業及個人開發者。中國頭部PaaS 平台有百度雲,而國外主要為Google App Engine 和紅帽開發的Openshift 平台。

IaaS 是「Infrastructure as a service」的縮寫,主要把虛擬機、雲存儲原件等雲計算資源作為服務網提供給用戶。國內頭部企業有阿里雲以及華為雲,而國外主要是亞馬遜EC2 在提供此類服務。

與公有云不同,私有云和混合雲較多服務於大型企業用戶。私有云有一個企業或者組織使用及維護,用戶在個性化等方面有更多的控制權,而混合雲是將公有云和私有云進行混合和匹配,達到相對較高性價比的解決方案。

首先,可以分析一下國內個人用戶對於雲存儲使用的數據:根據極光2019 月MAU 份額數據,前四名是百度網盤、騰訊微雲、彩雲和天翼雲盤。

其中,百度網盤活躍用戶份額達到了82.9%。繼續觀察百度網盤的用戶興趣愛好TGI,可以得出用戶主要存儲的數據為電影、動漫及運動相關的內容。

就公司層面來看,數據顯示,目前39% 的企業正在使用雲存儲相關服務(例如AWS,、Azure、Google 雲等),根據預測,到2022 年使用雲存儲相關服務的企業將會達到60%左右。在美國的三大雲存儲公司中,微軟Azure 市場佔有率達到了44%,AWS 市場佔有率約為32%,而Google 雲的市場佔有率只有19%。在Spiceworks2019 年公有云報告之中, Azure 也被評為了最有競爭力的雲服務提供商。同時通過調查得知,79% 的企業業主其業務中主要使用的系統為Windows 系統,微軟的Azure 雲存儲服務於Windows 系統搭配有更好的產品體驗。

目前的雲存儲服務架構已經相對比較成熟,用戶可以根據自己的需求選擇使用公有云、私有云或者混合雲服務。其中在公有云服務中,用戶又可以基於數據調用的頻繁程度選擇不同的存儲方式,在不影響使用的情況下,最大程度上節約成本。

相對於雲存儲,目前接近81% 的企業還是在使用傳統的存儲矩陣,也就是硬件存儲。目前Dell EMC 的市場份額最高佔比達到42%。通過調查得知, 80% 的企業選擇傳統存儲矩陣是因為其更高的可靠性,同時也認為相對於雲存儲,傳統硬件存儲的隱私性和安全性更高。

技術層面,傳統雲存儲已經進行的3 個階段的迭代。第一個階段是以為NAS (Network Attached storage,網絡附加存儲)和SAN (Storage Area Network,存儲網絡)為底層的存儲架構方案。此架構初步形成了雲存儲的方案,但是對於服務器地理位置較高同時,很難將不同的存儲集群進行靈活調用,因此在容量和性能的擴展上都有較大的瓶頸。

第二階段的開始是以EMC VPLEX 體系架構的出現為標誌的。 VPLEX 在原始存存儲架構的基礎上,實現了虛擬存儲及異構存儲的功能,解放了存儲硬件的地理位置限制,解決了跨集群的操作難題。通過智能分佈式緩存進行整合,實現了跨主機、跨集群、跨數據中心的訪問和共享數據,使得云存儲在容量,擴展性上面有了較大的提升。其提供的服務與現在IAAS 提供的服務相似。

第三個階段是即目前云存儲所在的階段,目前的雲存儲底層架構為了雲狀結構,多個存儲設備之間互相連接,根據不同的需求智能切換硬件設備,同時在原來的基礎上也將多副本一致性,容災,彈性擴展等方面做了較大改善。目前的雲存儲SaaS、PaaS 平台都可以為用戶提供簡單易用的運存服務。

去中心化存儲的發展情況

在目前的雲存儲基礎架構中,分佈式架構因為擁有高性能、多分佈一致、支持分級存儲等優點,已經成為標配。去中心化存儲其實可以歸為分佈式存儲其中的一類。

相對於其他的分佈式存儲方案,去中心化存儲架構中數據中心將不完全有云提供商所擁有,而是由網絡中多個節點共同提供,並通過將加密的方式將數據存入。通過這種方式,更好的解決的數據的隱私和安全問題,即使數據中心或者存儲硬件提供方也無法獲取到被保存的數據。

目前去中心化存儲中,最有代表性的項目為IPFS 及Filecoin。 IPFS 全稱為「Inter Planetary File System」,中文名為「星級文件系統」。 IPFS 是一個底層的網絡傳輸協議相當於目前互聯網世界中的HTTP (超文本)協議。 HTTP 是一個較為簡單請求-響應協議,用於用戶與服務器間的交互。

IPFS 的功能與HTTP 類似,但將p2p 網絡的架構特點加入了其中。與HTTP 協議相比,IPFS 協議更為高效。 HTTP 為單線程通訊,每次在一個服務器上只能進行一個任務,而IPFS 使用p2p 的方式進行多線程下載,可以節省超過50% 的帶寬成本。同時,因為現在的互聯網服務器的中心化屬性,網絡中的信息可以被完全控制並難以保存,但是如果使用IPFS 等去中心化協議,只要信息被網絡中的任何一個用戶所擁有的,那麼整個網絡都可以獲取到此信息。

Weight = ParentWeight + ECV + ECPrM * ratio

在去中心化存儲生態中,IPFS 主要是承擔著底層技術協議的角色,其他的具體業務端方案將由layer2 項目來具體實現。目前基於IPFS 協議最有可能首先落地的便是IPFS 團隊自己開發的激勵層Filecoin,此項目目前已經開啟了測試網絡,最快將在今年開啟主網。

除了IPFS 之外還有很多項目在嘗試落地去中心化存儲,但目前都沒有實際的進展,因此不過多介紹。

讀懂Filecoin

Filecoin 是基於IPFS 協議建立的去中心化存儲項目,通過協議為建立起用戶和存儲服務提供者之間的橋樑,來為用戶提供去中心存儲服務。

Filecoin 網絡中的參與者可以分為存儲礦工、檢索礦工和用戶三個部分。存儲礦工為去中心化存儲網絡提供存儲空間,同時抵押一部分代幣在網絡中,以防止礦工作惡。存儲礦工需要向網絡證明他們在特定的時間內存儲了用戶的目標數據,如果無法的話,將會扣除一定比例抵押的代幣作為懲罰。

  • 檢索礦工在網絡中主要負責為用戶提供數據的檢索服務,當用戶發起需求之後,檢索礦工需要在網絡中找到相應的信息並發送給用戶。同時網絡對於礦工的參與程度沒有要求,礦工既可以同時成為存儲礦工和檢索礦工,又可以只參與其中一項。

用戶在使用Filecoin 時也有較大的靈活性。一方面,用戶可以將Filecoin 網絡當成一個網盤來進行使用,用戶只需要表明自己想要進行存儲的數據以及報價,系統將會對用戶報價及礦工的報價進行撮合。當價格達成統一時,系統將用戶的數據發送給存儲礦工。

存儲礦工根據數據的大小放入不同的扇區(存儲單元)之中,然後對扇區進行封裝並做切片處理,同時交易信息會被存儲在網絡中的哈希表中。在訂單持續的過程中,節點將會不斷地挑戰礦工,檢查礦工是否保存了此文件。這樣便完成了存儲的整個流程。

在數據的隱私方面,用戶在創建存儲訂時可以選擇自己存儲的數據僅支持個人觀看使用還是向全網公開。如果向全網公開,那麼網中的所有人都可以通過檢索礦工查詢到此數據。用戶將數據存儲在幾個不同的節點之中。

在共識算法方面,Filecoin 共使用了三種不同的共識算法:Expected Consensus、Proof-of-replication 和Proof-of-Spacetime。

  • Expected Consensus 是Filecoin 中用來規定出塊規則的共識算法,是一種基於概率的拜占庭容錯算法。根據Expected Consensus,在生成每一個新的區塊的時候都會選舉出領導者進行出塊。類似於BTC 挖礦,被選出的概率與算力佔全網算力的比例成正比,但是在Filecoin 網絡中是根據礦工提供的有效存儲空間來計算而不是BTC 網絡中的計算能力。網絡在每個區塊生成之前,礦工會根據上一個區塊prove 的ticket 值通過VRF、VDF 的線性流程生成newticket,然後通過比較newticket 的數值和有效算力與全網總算力的比值來確認是否獲得出塊的資格。如果newticket 小於其有效算力/ 全網算力,則此礦工被選舉為出塊礦工。

不同於BTC 網絡,Filecoin 的選舉方式可能會出現無人出塊或者多人作為leader 共同出塊的情況。當無人出塊是,網絡中此高度則顯示為空塊。因為也有同時多人出塊的可能,所以Filecoin 團隊設計出了tipset——tipset 是一個區塊的集合。如BTC 網絡一樣,因為網絡延遲的問題可能會出現兩個tipset 的同時存在情況,但是最終網絡將會根據weight 來選舉出唯一tipset 並向下發展鍊式機構,每個區塊的Weight 的計算公式如下:

目前,ECV 設置為10, ECPrM 設置為100,Ratio 是當前節點的存儲有效率(節點存儲的容量/ 所有節點的存儲容量)。也就是說,在目前的算法下,節點的ratio 高,Weight 就高。當weight 相同時,ticket 數值小的tipset 將當選。因為這樣的技術設計也使得filecoin 的底層架構更偏向於DAG 結構。

  • Proof-of-Replication 共識算法用來證明礦工的確實完成了指定的工作。在Filecoin 網絡中,礦工的主要工作就是存儲用戶的數據。礦工需要把用戶的數據封存在一個扇區之中,在封存的過程中系統將生成一個DRG (Depth-Robust-Graph),也被稱為replica 值。只有生成replica 值所對應的存儲空間才可以被認定為有效存儲空間。

Prove-of-spacement 共識則最後負責驗證的步驟。在生成每一個新的區塊是網絡都會隨機對礦工進行挑戰,礦工需要提供replica 值進行驗證,通過零知識證明來進行驗證。如果結果為正確,那麼說明礦工正常存儲了所封裝的數據,其有效存儲份額維持不變。如果其中有replica 值無法正確驗證,則此replica 值對應的存儲空間將會從有效存儲空間中去除。

Filecoin 存在哪些值得關注的問題?

目前Filecoin 的技術方案相對於傳統成熟的雲存儲方案還有較大的差距,下面將對Filecoin 目前的問題進行簡單的分析。

信息安全問題

相較於傳統的中心化存儲,去中心化存儲最大的優勢就是可以更好地保護數據安全的隱私性。但是Filecoin 目前設計卻使人們對於數據的安全性和隱私性提出質疑。

具體來看一下用戶存儲的流程:在訂單匹配成功過之後,用戶會將原始數據直接發送給礦工,這時用戶的數據是沒有經過加密處理的和切分處理的。礦工可以直接訪問完整的用戶數據,而且無法被網絡或用戶所察覺。按照此技術方案運行,Filecoin 中用戶個人數據的隱私安全性將會受到比較大的威脅,其安全性和隱私性甚至要弱於傳統的雲存儲方案。同時,在存儲流程的較早期就有造成數據直接洩露的漏洞,那麼後續流程中的加密、切分等保證數據隱私的方法也變得沒有太大的意義。

另一方面,因為一個用戶的所有數據都單一的存儲在一個礦工的硬盤中如果礦工因為某些原因放棄繼續挖礦,那麼用戶存在此處的數據將會從網絡中完全丟失,且網絡中沒有設定相關的機制讓用戶在礦工推出之前取回自己的數據。那諸如此類不可以預測事件也使得存在Filecoin 網絡中數據的安全性和可靠性大大降低。

同時根據之前該項目AMA 中提到的信息,Filecoin 只是一個協議來協調存儲提供者與使用方的需求,無法要求存儲提供者做出指定操作。雖然這樣減少了去中心化風險,減少了平台操控用戶數據情況的發生,但卻降低了存儲提供者的作惡成本,即使存儲適用方要求存儲提供者刪除或者銷毀其存儲的數據,存儲提供者也可以欺騙用戶私下拷貝用戶數據甚至強行不執行用戶要求。目前傳統雲存儲的技術設備或服務提供方皆為大公司,在問題發生之後可以立即明確責任方並開始解決問題,但是像Filecoin 等去中心化網絡中的礦工相對較為分散且不知名,這樣對於問題發生後的後續解決也造成了很大的阻礙,使得其綜合安全性反而弱於中心化存儲。

用戶體驗問題

按照白皮書裡面描述的整體來看,Filecoin 用戶的使用體驗應該較差。首先,Filecoin 項目除了最簡單的存儲功能之外,沒有向用戶提供任何的附加技術類服務,例如容災解決方案,用戶只能通過將自己的文件多存到幾個不同節點的方式來應對存儲單元掉線、損壞等導致數據無法訪問、甚至數據丟失的問題。對於不了解技術、不懂得容災的用戶,可能會導致用戶數據的永久丟失。

此外,因為上面提到的信息安全問題,如果用戶想要進一步確保自己的數據的安全,需要在存儲文件前先對文件進行加密。這樣對於用戶的操作要求較高,使得用戶體驗更加不好。

存儲技術方案不完備

目前Filecoin 技術方案尚不完備,是影響用戶使用其存儲網絡的一個重要原因,例如上面提到的容災問題。按照Filecoin 目前的設計方案,用戶每次存放的數據將會由一個礦工獨立存儲,而且其他礦工不會主動存儲此文件的備份。這樣對於容災技術的要求是大於傳統雲存儲的,因為傳統雲存儲主要是因為設備本身技術原因,但是Filecoin 在防止設備本身技術出現故障同時,還需要防止存儲礦工因為各類主關原因停止提供服務的情況發生。造成這類情況的的因素將遠遠多於造成單純的技術故障的因素,同時解決方案也會復雜的多。

目前Filecoin 解決容災問題的方法是讓用戶將數據存在多個礦工處來做主動備份,但是在網絡早期,因為礦工本身的不穩定性,也不能排除多個備份數據丟失、甚至全部備份丟失的情況發生,這樣對於用戶和網絡的運行都將會是非常大的打擊。

  • Dropbox

同時,因為單純的主動備份,也會使存儲網絡的冗餘的問題無法被解決。傳統存儲中,因為存儲是中心化的,系統可以根據對後台的所有數據進行分析處理以及優化,去除重複數據提高存儲網絡效率。雖然因為去中心化的特性無法對用戶存儲的非公開數據進行此類處理,但是對於用戶存儲的可公開數據,如何結合IPFS 網絡特性來去優化數據存儲結構,是團隊需要仔細研究的一個方向。

上面提到的三個問題在不同的層面製約了Filecoin 未來的發展。從文章最開始對於傳統存儲市場的分析可以看出,目前的存儲市場基本分為兩大類:第一類主要是是服務於個人及小型企業用戶使用,主要是是以SaaS 的平台的技術形式所存在。 SaaS 平台的用戶體驗以及產品多樣程度多經過多年的發展已經變得相對比較成熟,同時向百度網、Google Drive 等雲盤類應用,在文件傳輸、文件搜索或是協同辦公等方向有著各自的特點及優勢,Filecoin 本身在於其競爭中就佔不到什麼優勢。如果在數據安全方面還存在著漏洞,那麼filecoin 在這場競爭中將無法生存。

  • Box

即使數據安全問題得到了解決,從真實的存儲需求層面來看,目前Filecoin 的發展也不容易樂觀。通過文章開頭提供的中國網盤用戶存儲數據可以看出,目前云盤使用用戶的TGI 前三位主要為電影、運動和動漫。而這些類型相關的視頻或圖片類數據更注重的是傳播性而不是隱私性,那相較於去中心化存儲,能夠供用戶分享或者查詢的傳統網盤會更佔優勢。

  • 真正對於去中心化存儲有需求的的數據大致分為兩類: 一是像個人照片、隱私文件等類型數據對去中心化存儲的需求更大,但此類數據在目前的存量市場中相對較小。二是未來的個人IoT 設配產生的個人數據,但因為現在想小米等頭部IoT 設備公司將用戶數據看做重要的資產,並能通過其產生巨大的價值,所以在沒有具體規定的推動之下,頭部公司是不會將用戶的數據返還給客人的。如果頭部企業不願意歸還個人數、且不適用去中心化存儲,那麼即使個人用戶有意願使用也沒有意義,因為沒有達到其根本的目的。

第二類用戶就是大中型企業,大中型企業使用雲存儲主要是存儲公司相關數據,因此對於存儲方案的可靠性、安全性以及隱私性都有較高的要求。目前傳統解決的方法包括公有云、私有云、混合雲以及傳統存儲矩陣四種解決方法,私有云的和傳統存儲硬件的搭配解決了公司客戶對於公有云在數據隱私性上面的顧慮,同時也可以滿足客戶對於存儲方案可靠性以及安全性的需求。目前Filecoin 在三個方面都落後於傳統雲存儲方案,因此無法與其競爭。而相較於傳統存儲矩陣,去中心化存儲所帶來的的好處也不是傳統存儲矩陣使用者所以追求的,因此很難在這些用戶之中來做轉化。對於去中心化存儲,未來不僅可以保證數據可靠性、安全性、隱私性,還能使價格低於現在傳統的雲存儲方案的情況下,才有可能開始發展ToB 相關業務。

除去技術因素, Filecoin 項目的不確定因素也較多。

首先是團隊因素,2018 年兩次的主網上線承諾都沒有兌現,挖礦從CPU 挖礦轉變為GPU 挖礦,同時在測試網階段又改變挖礦規則。雖然之後的改變是防止礦工惡意刷垃圾數據,但是如此頻繁的改變使用戶和網絡參與者對其的信任度降低。

另外,到目前為止,Filecoin 挖礦獎勵的機制以及分發規則也都沒有確定,這也使得項目的不確定性進一步增加。

最後,Filecoin 的挖礦邏輯不同於其他POW 類型的挖礦,項目需要礦工長期的參與並且不能中間退出,因為礦工的退出可能到時數據的永遠丟失,但是Filecoin 挖礦的具體細節過於復雜,收益情況也較難預算,這也使得不可控因素增加。到時候能不能有足夠的礦工參與並順利留下是值得關注的問題,同時中途礦工的離開會對網絡造成多打的影響也只能等主網上線之後才能判斷。

在價格方面,因為Filecoin 存在上面提到的各種技術和產品方面的問題,需要一個相對傳統雲存儲極具吸引力的價格來降低用戶的使用成本。

梳理主流的雲存儲SaaS 應用

通過上述分析可以知道,在目前階段Filecoin 主要的競爭對手將會是傳統雲存儲體系中的SaaS 類應用,那麼下面會梳理一下目前市場上主流toB,toC 的Saas 服務收費方案供讀者參考:

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