Das Arweave-Netzwerk verwendet eine neuartige Form der Speicherzuwendung, um die Beständigkeit der gespeicherten Informationen zu gewährleisten. In diesem Beitrag werden wir ausführlich erläutern und diskutieren, wie die Speicherzuwendung funktioniert, dann die Eigenschaften und Risikoprofile anhand von Markov-Ketten-Simulationen ihrer Ausführung untersuchen. Dieser Beitrag geht tief in die Materie. Wenn Sie nach Einführungsmaterial suchen, sollten Sie sich die Haupt-Website von Arweave ansehen.

Lasst uns eintauchen!

Hintergrund: Was ist das Stiftungsvermögen?

Im Gelben Papierentwurf von Arweave aus dem Jahr 2019 haben wir die Stiftungsstruktur von Arweave beschrieben (siehe Abschnitt 3.2.2). Die zentrale Logik der Stiftung von Arweave sieht wie folgt aus:

Die Kosten für die Bereitstellung von Speicherplatz sind seit der Entstehung der Informationscodierung in starkem, exponentiellem Maße gesunken. Von Papyrus über die Gutenberg-Presse, magnetische Trommelspeicher, Disketten und Flash-Laufwerke sind die Kosten für die Codierung und das Abrufen von Informationen seit Tausenden von Jahren gesunken. In der digitalen Ära nennen wir dies die Kryder-Rate.

Während die genaue Rate des Rückgangs der Kosten variabel ist, ist das Muster zuverlässig und bietet erhebliches Wachstumspotenzial: Die theoretischen Daten-Dichte-Grenzen allein sind um 10^51 größer als unsere bisherigen Errungenschaften. Zudem gehen wir nicht davon aus, dass der Wunsch, Daten effizienter zu speichern, nachlassen wird, da Menschen und Maschinen immer effektiver sind, wenn sie auf mehr Informationen zugreifen und diese verarbeiten können.

Angesichts dieser Faktoren stellen wir fest, dass wir durch Extrapolation eines äußerst konservativen Kryder-Kurses in der Lage sind, dauerhaften Speicher zu einem einzigen Preis zu bewerten. Wir erreichen dies, indem wir dem Benutzer eine Grundgebühr von 200 Jahren Speicher zu den aktuellen Kosten in Rechnung stellen, und wenn die Speicherkosten sinken, steigt die Speicherkaufkraft dieses Stiftungsbeitrags. Solange der Kryder-Kurs über 0,5 % bleibt, wird die Speicherkaufkraft in der Stiftung am Ende des Jahres größer sein als zu Beginn.

Sobald das Protokoll dem Ende seines Lebenszyklus nahekommt, wird die Größe und die Kosten des Datensatzes auf ein extrem niedriges Niveau sinken. Aufgrund seiner geringen Größe gehen wir davon aus, dass es altruistisch in das nächste dauerhafte Informationsspeichersystem 'importiert' wird und die Replikation der Daten fortgesetzt wird. Dies folgt dem gleichen Muster, das dazu führte, dass die Gopher-Archive im modernen Web gefunden wurden, usw.

Sie können hier die vollständigen Details und mathematischen Grundlagen dieses Ansatzes überprüfen.

Die Definition des Kryder+ Satzes

In der Praxis nutzt das Arweave-Netzwerk eine Modifikation der Roh-Kryder-Rate, die wir in diesem Dokument als 'Kryder+'-Rate bezeichnen werden. Die Kryder+-Rate umfasst nicht nur die Rohdatenspeicherung, sondern auch die anderen Faktoren, die erforderlich sind, um ein Netzwerk wie Arweave online zu halten: Replikationen, Strom und Betriebskosten. Jeder dieser Faktoren wird von dem gleichen zugrunde liegenden Verfall der Speicherkosten beeinflusst:

Replikationen: Jede neue Replik des Datensatzes erbt die gleichen sinkenden Speicherkosten wie die erste.

Energieverbrauch: Änderungen in der Datendichte und Zuverlässigkeit (die Faktoren, die sich am stärksten auf den Kryder-Index auswirken) gehen selten oder nie mit einer Erhöhung des Energieverbrauchs einher. Infolgedessen sinkt mit zunehmender Speicherkapazität auch der relative Energieaufwand für die Speicherung einer bestimmten Datenmenge.

Betriebsausgaben: Wie bei der Stromnutzung nimmt mit zunehmender Effizienz einzelner digitaler Speichermedien die Anzahl der benötigten Geräte zur Speicherung von Daten (und somit der Betriebsaufwand für deren Wartung) ab.

In der aktuellen Version des Arweave-Netzwerks (2.5.3) sind 45 Replikate des Datensatzes mit dem Kryder+ -Tarif (hier definiert) sowie einem 2-fachen Speicherüberhang für Betriebs- und Energiekosten (siehe hier) vorgesehen.

Nach dem Arweave 2.6 Upgrade wird das Netzwerk automatisch den Kryder+ Satz ableiten, indem es auf den Preis reagiert, zu dem Miner bereit sind, Speicherplatz bereitzustellen. Das Netzwerk kann ein vertrauensloses Orakel für diesen Preis orchestrieren, da Miner durch den Wettbewerb untereinander Anreize haben, ihn zu minimieren.

Bemerkenswert abwesend von Arweave's Formulierung des Kryder+ Tarifs sind Bandbreitenkosten. Arweave deckt dies mit einem separaten Satz von Karma-basierten Anreizen ab - siehe hier.

Die Endowment simulieren

Nun, da wir den theoretischen Hintergrund des Stiftungsfonds von Arweave sowie dessen praktische Umsetzung im Live-Netzwerk behandelt haben, können wir eine Simulation dieses Mechanismus in Betracht ziehen, um wahrscheinliche realweltliche Ergebnisse zu beobachten. Um bei diesen Bemühungen zu helfen, nutzen wir eine auf Markow-Ketten basierende Simulationsmethode. Dieses Modell führt viele einzelne Iterationen potenzieller zukünftiger Jahre durch und fasst dann die Ergebnisse zusammen. Der Code zur Ausführung und Modifikation dieser Simulation selbst ist am Ende dieser Seite verlinkt.

Simulationsfaktoren

Die Kryder+-Rate ist ein Hauptfaktor bei jeder Simulation des Stiftungsfonds von Arweave. In diesem Modell nutzen wir eine Datensammlung über die Kosten von Festplatten im Laufe der Zeit (hier gefunden) als Grundlage. Aus diesen Daten beobachten wir eine durchschnittliche Kryder+-Rate von ~38%. Neben realen Daten fügen wir die Möglichkeit hinzu, eine Schicht der 'Pessimismus' über zukünftige Entwicklungen im Vergleich zur Vergangenheit zu schaffen, um den Stiftungsfonds in weniger glücklichen Zeiten zu testen. Wir beschreiben diesen 'Pessimismus'-Faktor als den Prozentsatz der vorherigen Kostensenkungen, die wir erwarten, dass sie auch in Zukunft fortgesetzt werden. Zum Beispiel impliziert eine Pessimismusrate von 10%, dass wir denken, dass die Zukunft nur zu 10% so effektiv sein wird, die Kosten für die Speicherung zu senken, wie es in der Vergangenheit der Fall war.

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Simulation des Stiftungsvermögens von Arweave ist die Volatilität des Token-Preises. Arweave verwendet aus zwei Hauptgründen einen schwankenden Token-Preis für sein Stiftungsvermögen:

Zentralisierte Stablecoins sind höchstwahrscheinlich lange vor dem letzten Block im Arweave-Netzwerk zusammenzubrechen oder den Betrieb einzustellen. Darüber hinaus wäre eine dezentrale Stablecoin-Architektur, die in das Arweave-Protokoll selbst eingebaut ist, anfällig für eine Unterdeckung im Falle extremer Marktschwankungen.

Im Gegensatz dazu hat das native Token von Arweave einen starken Anspruch auf Nutzen und funktioniert unabhängig von externen Ketten oder Diensten. Dieser Mangel an Abhängigkeit gewährleistet, dass das Arweave-Protokoll über äußerst lange Zeiträume hinweg unbeeinflusst von externen Faktoren fortbestehen kann.

Einer der Effekte der schwankenden Natur des Tokenpreises besteht jedoch darin, dass der 'Fiatwert' des Stiftungsvermögens volatil ist. Um dies in unserer Simulation zu modellieren, nehmen wir eine pessimistische, preisneutrale Volatilität im Wert des Stiftungsvermögens an. Das bedeutet, dass alle simulierten Schwankungen des Stiftungsvermögens im Gesamten im Durchschnitt null ergeben sollten, aber individuell den Preis in der Zwischenzeit nach oben und unten bewegen werden.

Um sicherzustellen, dass jede einzelne Simulation innerhalb eines angemessenen Zeitraums beendet wird, wird die Ausführung gestoppt, sobald 10.000 Jahre vergangen sind oder das Vermögen auf null gesunken ist.

Lebensdauer des Stiftungsvermögens

Der einfachste Weg, das Verhalten der Stiftung zu verstehen, besteht darin, die durchschnittliche Anzahl der Jahre zu betrachten, in denen die Stiftung unter verschiedenen externen Bedingungen überlebt.

Oben sehen wir ein Diagramm der Lebensdauer von Stiftungen mit unterschiedlichen Niveaus der jährlichen maximalen Tokenpreisvolatilität (horizontal) gegenüber Veränderungen des effektiven Kryder+ Rates (vertikal, auch mit ihren 'Pessimismus'-Werten gegenüber realen Welt-Daten aufgelistet). Szenarien, in denen jeder betriebene Lauf (20 pro Kombination) in einer Lebensdauer von über 10.000 resultierte, sind mit einer dunkelgrünen Farbe gekennzeichnet.

Die erste wichtige Zelle, die in dieser Darstellung zu beachten ist, befindet sich bei 0% Volatilität und 0% Pessimismus. Ein Satz von 0% für Pessimismus/Kryder+ impliziert, dass wir davon ausgehen, dass die Kosten für die Speicherung niemals wieder sinken werden. In diesem Fall sollte das Netzwerk dennoch Benutzerdaten für mindestens 200 Jahre mit funktionierender Ökonomie halten. Dieser Parameter wurde so gewählt, dass selbst diejenigen, die zutiefst skeptisch gegenüber zukünftigen technologischen Fortschritten sind, darauf vertrauen können, dass ihre Daten wirtschaftlich tragfähig sind, um sie für mindestens ~3 Generationen zu speichern, bevor altruistische Speicherung erforderlich ist.

Eine weitere wichtige Beobachtung aus dieser Darstellung ergibt sich aus der 30%igen Volatilität und der Kryder+-Zone von 2/4%. In unserer Simulation impliziert eine maximale Volatilität von 30% im Tokenpreis eine durchschnittliche jährliche Tokenpreisänderung von 15%, was extrem nahe an der durchschnittlichen Volatilität des S&P500 von 14,4% pro Jahr von 1950 bis 2015 liegt. Unter der Annahme dieser durchschnittlichen Volatilitätsrate im Tokenpreis des Netzwerks sehen wir, dass eine Kryder+-Rate von nur ~2% eine Laufzeit der Stiftung von fast 2.000 Jahren ergibt, und eine etwas höhere Rate ergibt eine Laufzeit von über 10.000 Jahren.

Darüber hinaus, wenn man von durchschnittlichen Volatilitäten in Höhe von etwa 2-5% ausgeht, wie es die Schätzungen der Weltbank nahelegen, stellt man fest, dass selbst ein Kryder+ Zinssatz von weniger als 0,76% zu einer Laufzeit von mehr als 10.000 Jahren führen wird, die einem handelsähnlichen Gut entspricht.

Deflationswahrscheinlichkeiten

Wie oben zu sehen ist, enthält das Stiftungskapital in einer Vielzahl von Szenarien immer noch Token, um die Anreize für die Datenspeicherung nach dem Abschluss der Simulation nach 10.000 Jahren fortzusetzen. Wenn wir uns genauer mit der Ausführung jedes einzelnen Durchlaufs befassen, sehen wir, dass der überwiegende Teil der Token in den frühen Jahren der Speicherung aus dem Stiftungskapital entnommen wird:

Angesichts dieses Verhaltens können wir feststellen, dass es eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass einige dieser Token, die Benutzer in das Stiftungsvermögen legen, um die gespeicherten Daten zu unterstützen, niemals wieder freigegeben werden.

Oben sehen wir einen Plot der wahrscheinlichen Menge an Tokens, die niemals aus dem Stiftungsfonds freigegeben werden, bei verschiedenen Niveaus des Pessimismus über zukünftige Kostensenkungen für die Speicherung im Vergleich zum aktuellen Stand.

Führen Sie es selbst aus

Der Simulator, der in diesem Beitrag verwendet wird, kann hier gefunden werden. Bitte schauen Sie es sich an, erfahren Sie mehr über das Modell und teilen Sie Ihre eigenen modifizierten Simulationen! Er kann etwa 10.000 vollständige Durchführungen in ein paar Minuten auf einem einzigen Thread ausführen, so dass er schnell viele verschiedene Szenarien simulieren kann.

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