以太坊的存储极其昂贵：存储 1 KB 数据约需 20,000 Gas，即数百美元。NFT 的元数据和 DApp 前端显然不能上链。去中心化存储网络在链下提供"类 HTTP"的数据持久性，但用密码学证明替代了中心化服务器的可信度。

9.7.1 IPFS：内容寻址而非位置寻址

HTTP 的缺陷：https://server.com/cat.jpg 通过位置寻址——如果服务器下线，链接失效。

IPFS 的内容寻址：通过内容的哈希寻址：

CID（Content Identifier）：

只要内容不变，CID 不变；内容微小改动，CID 完全不同。这天然支持不可篡改性和重复内容去重。

Merkle DAG 结构：

IPFS 内部用 Merkle DAG（有向无环图）组织数据：

• 大文件分块（256 KB/块），每个块有 CID；
• 文件对象是一个指向块 CID 列表的节点；
• 目录是指向文件 CID 的节点。

graph TD
    A[目录 CID: QmRoot] --> B[子目录: QmDir1]
    A --> C[文件: QmFile1<br>指向块列表]
    B --> D[块1: QmB1
    hash=...]
    B --> E[块2: QmB2
    hash=...]
    C --> F[块1: QmF1]
    C --> G[块2: QmF2]
    C --> H[块3: QmF3]
    style A fill:#ccffcc

9.7.2 问题：IPFS 不保证持久性

IPFS 节点是自愿的——如果最后一个持有某 CID 的节点下线，该内容就"消失"。

解决方案：

• Pinning Service：如 Pinata、Infura——中心化服务承诺长期保存特定 CID；
• Filecoin：去中心化的 IPFS 激励层，通过经济激励让矿工存储数据。

9.7.3 Filecoin：存储的激励层

核心机制：

• 存储提供者（矿工）质押 FIL，承诺存储客户数据；
• 网络定期检查——要求矿工提供时空证明（Proof of Spacetime, PoSt）；
• 如果矿工无法提供证明，质押被削减；

复制证明（Proof of Replication, PoRep）：

证明者需要证明：

1. 数据已被物理存储（不是计算生成）；
2. 数据的 N 个独立副本存在。

时空证明（PoSt）：

每隔一段时间，网络向存储者发起挑战，要求证明特定时间窗口内数据持续存在。

9.7.4 Arweave：永久存储的一次性付费

哲学差异：

• Filecoin：按时间租赁存储（需持续付费）；
• Arweave：一次性付费，永久存储。

经济模型：用户支付 AR 代币时，费用的主要部分进入捐赠基金（Endowment）。该基金的预期投资收益覆盖未来数十年的存储成本。假设：存储成本每 2-3 年下降 50%，只需当前费用的很小部分就能"自我维持"未来 200 年的存储。

访问证明（Proof of Access, PoA）：

矿工需要证明他们能访问一个随机选择的"回忆区块"（recall block）——一个历史区块。这迫使矿工存储整个区块历史，而非仅存储当前"热门"数据。

9.7.5 三种方案的对比

// storage-compare-sim.ts
// 纯内置：比较三种存储方案的 10 年总成本与持久性概率

interface StoragePolicy {
  name: string;
  upfrontCost: number;
  recurringCost: number;
  storageHalvingYears: number;
  siberRisk: number; // 网络失败概率/年
}

function lifetimeCostAndDurance(policy: StoragePolicy, years: number): { totalCost: number; survivalProb: number } {
  let cost = policy.upfrontCost;
  for (let y = 0; y < years; y++) {
    const halvings = Math.floor(y / policy.storageHalvingYears);
    cost += policy.recurringCost / Math.pow(2, halvings);
  }
  const survival = Math.pow(1 - policy.siberRisk, years);
  return { totalCost: cost, survivalProb: survival };
}

const policies: StoragePolicy[] = [
  { name: 'IPFS Pinning', upfrontCost: 0, recurringCost: 50, storageHalvingYears: 5, siberRisk: 0.05 },
  { name: 'Filecoin 租赁', upfrontCost: 10, recurringCost: 30, storageHalvingYears: 2, siberRisk: 0.02 },
  { name: 'Arweave', upfrontCost: 80, recurringCost: 0, storageHalvingYears: 100, siberRisk: 0.01 },
];

for (const p of policies) {
  const r = lifetimeCostAndDurance(p, 10);
  console.log(`${p.name}: 10年成本 $${r.totalCost.toFixed(0)}, 存留概率 ${(r.survivalProb * 100).toFixed(1)}%`);
}
// 输出: Arweave 虽然前期高，但 10 年总成本可能最低且持久性最佳

关键认知七：去中心化存储的"免费"是错觉——有人必须物理保存数据并支付硬盘+带宽成本。IPFS 假设有人自愿服务；Filecoin 假设经济激励足以覆盖替代服务器；Arweave 假设存储成本将持续下降。这三个假设各有风险，但共同构成了 Web3 的数据层。

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