La red Arweave utiliza una forma novedosa de dotación de almacenamiento para garantizar la permanencia de la información que almacena. En esta publicación detallaremos y discutiremos cómo funciona la dotación de almacenamiento, luego estudiaremos sus propiedades y perfil de riesgo utilizando simulaciones de cadenas de Markov de su ejecución. Esta publicación se adentra en los detalles. Si buscas material introductorio, es posible que desees visitar el sitio web principal de Arweave.

¡Vamos a sumergirnos!

Antecedentes: ¿Qué es el endowment?

En el borrador del Libro Amarillo de Arweave de 2019, describimos la estructura de dotación de Arweave (ver sección 3.2.2). La lógica central de la dotación de Arweave es la siguiente:

El costo de la provisión de almacenamiento ha estado disminuyendo a un ritmo fuerte y exponencial desde el inicio de la codificación de la información. Desde el papiro, pasando por la imprenta de Gutenberg, hasta la memoria de tambor magnético, los disquetes y las unidades flash, el costo de codificar y recuperar información ha estado disminuyendo durante miles de años. En la era digital, esto lo llamamos la tasa de Kryder.

Si bien la tasa exacta de disminución de costos es variable, el patrón es confiable y tiene un gran margen para el crecimiento: los límites teóricos de densidad de datos solos son 10^51 veces mayores que nuestros logros actuales. Además, no prevemos que haya una desaceleración en el deseo de almacenar datos de manera más eficiente, ya que humanos y máquinas siempre tienden a ser más efectivos si pueden acceder y procesar más información.

Dado estos factores, observamos que al extrapolar una tasa de Kryder extremadamente conservadora, podemos establecer el precio del almacenamiento permanente en una tarifa única. Logramos esto cobrando al usuario una tarifa base de 200 años de almacenamiento a los costos actuales, luego, a medida que el costo de almacenamiento disminuye, el poder adquisitivo de compra de almacenamiento de esta contribución de dotación aumenta. Mientras la tasa de Kryder permanezca por encima del 0.5%, el poder adquisitivo de compra de almacenamiento en la dotación al final del año será mayor que al comienzo.

Una vez que el protocolo se acerque al final de su vida, el tamaño y el costo del conjunto de datos caerán a un nivel extremadamente bajo. Debido a su pequeño tamaño, esperamos que sea 'importado' altruistamente en el próximo sistema de almacenamiento de información permanente, continuando la replicación de los datos. Esto sigue el mismo patrón que llevó a los archivos Gopher a ser encontrados en la web moderna, etc.

Puede consultar todos los detalles y las matemáticas subyacentes de este enfoque aquí.

Definición de la tasa Kryder+

En la práctica, la red Arweave utiliza una modificación de la tasa Kryder en bruto, a la que nos referiremos como tasa 'Kryder+' en este documento. La tasa Kryder+ incluye no solo el almacenamiento de datos en bruto, sino también otros factores que son necesarios para mantener una red como Arweave en línea: replicaciones, electricidad y costos operativos. Cada uno de estos, cabe destacar, se ve afectado por la misma degradación subyacente en los costos de almacenamiento:

Replicaciones: Cada nueva réplica del conjunto de datos hereda los mismos costos de almacenamiento en declive que el primero.

Uso de energía: Los cambios en la densidad de datos y fiabilidad (los factores que más afectan prominentemente la tasa de Kryder) rara vez, si alguna vez, van acompañados de aumentos en el consumo de energía. Por lo tanto, a medida que los medios de almacenamiento aumentan en capacidad, el costo energético relativo de almacenar una cantidad dada de datos también disminuye.

Gastos operativos: Al igual que con el consumo de energía, a medida que aumenta la eficiencia de los medios de almacenamiento digital individuales, disminuye el número de dispositivos necesarios para almacenar una pieza de datos (y, por lo tanto, los gastos operativos para mantenerlos).

En la versión actual de la red Arweave (2.5.3), se apuntan 45 réplicas del conjunto de datos en la tasa Kryder+ (definida aquí), junto con una sobrecarga de almacenamiento 2x para gastos operativos y de energía (consultar aquí).

Después de la actualización de Arweave 2.6, la red calculará automáticamente la tasa Kryder+ reaccionando al precio al que los mineros estén dispuestos a proporcionar almacenamiento. La red puede orquestar un oráculo sin confianza para este precio porque los mineros están incentivados a minimizarlo, compitiendo entre sí.

Notablemente ausentes de la formulación de la tasa Kryder+ de Arweave son los costos de ancho de banda. Arweave cubre esto usando un conjunto separado de incentivos basados en el karma; ver aquí.

Simulando la dotación

Ahora que hemos cubierto los antecedentes teóricos del endowment de Arweave, así como su implementación práctica en la red en vivo, podemos considerar una simulación de este mecanismo para observar los resultados probables del mundo real. Para ayudar en este esfuerzo, utilizamos una técnica de simulación basada en cadenas de Markov. Este modelo ejecuta muchas iteraciones individuales de futuros potenciales año por año, y luego recopila los resultados. El código para ejecutar y modificar esta simulación usted mismo está vinculado al final de esta página.

Factores de simulación

La tasa Kryder+ es un factor primordial en cualquier simulación del patrimonio de Arweave. En este modelo, utilizamos un conjunto de datos de los costos de los discos duros a lo largo del tiempo (que se encuentran aquí) como base. A partir de estos datos, observamos una tasa Kryder promedio de ~38%. Además de los datos del mundo real, agregamos la capacidad de crear una capa de 'pesimismo' sobre el futuro frente a los avances pasados, para permitirnos poner a prueba cómo funcionaría el patrimonio en períodos menos afortunados. Describimos este factor de 'pesimismo' como el % de las disminuciones anteriores en el costo de almacenamiento que anticipamos que continuarán en el futuro. Por ejemplo, una tasa de pesimismo del 10% implica que pensamos que el futuro solo será un 10% tan efectivo como lo fue el pasado para reducir el costo de almacenamiento.

Otro factor importante en la simulación del patrimonio de Arweave es la volatilidad del precio de su token. Arweave utiliza un token de precio flotante para su patrimonio por dos razones principales:

Las stablecoins centralizadas tienen una alta probabilidad de colapsar o cesar su funcionamiento mucho antes de que se mine el último bloque en la red de Arweave. Además, una arquitectura de stablecoin descentralizada incorporada en el propio protocolo de Arweave sería susceptible a la subcolateralización en caso de una volatilidad extrema del mercado.

Por el contrario, el token nativo de Arweave tiene una fuerte demanda de utilidad y opera de manera independiente a cualquier cadena o servicio externo. Esta falta de interdependencia ayuda a garantizar que el protocolo de Arweave pueda continuar sin verse afectado por factores externos durante períodos extremadamente largos de tiempo.

Uno de los efectos de la naturaleza fluctuante del precio del token, sin embargo, es que el 'valor en moneda fiduciaria' del patrimonio es volátil. Para modelar esto en nuestra simulación, asumimos una volatilidad pesimista y neutral en el valor del patrimonio. Es decir, todas las fluctuaciones simuladas del valor del patrimonio deben promediar cero en su totalidad, pero individualmente moverán el precio al alza y a la baja mientras tanto.

Para permitir que cada simulación individual termine en un período razonable, la ejecución se detiene una vez que han transcurrido 10.000 años o la dotación llega a cero.

Vida de dotaciones

La forma más sencilla de entender el comportamiento del fondo de dotación es observar el promedio de años que el fondo de dotación sobrevive bajo diversas condiciones externas.

Arriba vemos un diagrama de duraciones de dotación con diferentes niveles de volatilidad del precio máximo anual del token (horizontal), frente a los cambios en la tasa efectiva de Kryder+ (vertical, también se indican con sus valores de 'pesimismo' frente a los datos del mundo real). Los escenarios en los que cada ejecución operada (20 por combinación) resultó en una duración superior a 10,000 se indican con un color verde oscuro.

La primera celda importante a tener en cuenta en esta representación es la volatilidad del 0% y el pesimismo del 0%. Una tasa del 0% para el pesimismo/Kryder+ implica que asumimos que el costo de almacenamiento nunca disminuirá nuevamente. En este caso, la red debería mantener los datos del usuario durante al menos 200 años con una economía funcional. Este parámetro fue elegido de tal manera que incluso aquellos que son profundamente escépticos sobre los avances tecnológicos futuros pueden confiar en que sus datos serán económicamente viables para almacenar durante al menos ~3 generaciones antes de requerir almacenamiento altruista.

Otra observación importante de esta representación proviene de la volatilidad del 30% y la zona Kryder+ de 2/4%. En nuestra simulación, la volatilidad máxima del 30% en el precio del token implica un cambio promedio anual del precio del token del 15%, extremadamente cercano a la volatilidad promedio del S&P500 del 14,4% por año desde 1950 hasta 2015. Suponiendo esta tasa promedio de volatilidad en el precio del token de la red, vemos que una tasa Kryder+ de apenas ~2% generará una duración de dotación de casi 2.000 años, y una tasa ligeramente más alta generará una duración de más de 10.000 años.

Además, si se asumen volatilidades promedio eventualmente similares a las de las materias primas (aproximadamente 2-5%, según las estimaciones del Banco Mundial), observamos que incluso una tasa Kryder+ inferior al 0.76% dará lugar a un tiempo de ejecución del endowment superior a 10,000 años.

Probabilidades de deflación

Como se puede ver arriba, en un gran número de escenarios, el fondo todavía contiene tokens para continuar incentivando el almacenamiento de datos después de que la simulación termine a los 10,000 años. Si profundizamos en la ejecución de cada corrida individual, vemos que la gran mayoría de los tokens se toman del fondo en los primeros años de almacenamiento:

Dado este comportamiento, podemos observar que cuando los usuarios colocan tokens en el fondo para respaldar los datos que están almacenando, es muy probable que algunos de esos tokens nunca vuelvan a ser liberados.

Arriba, vemos un gráfico de la cantidad probable de tokens que nunca se liberan del fondo en varios niveles de pesimismo sobre la disminución futura del costo de almacenamiento frente al presente.

Ejecútalo tú mismo

El simulador utilizado en este caso se puede encontrar aquí. ¡Por favor, échale un vistazo, aprende sobre el modelo y comparte tus propias simulaciones modificadas! Puede manejar la ejecución de aproximadamente 10,000 ejecuciones completas en un par de minutos en un solo hilo, por lo que se puede utilizar para simular rápidamente diferentes escenarios.

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