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開啟鏈游技術架構新序章 — 基于Arweave打造純鏈上游戲_AVE

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Time:1900/1/1 0:00:00

作者:webb

文章來源:PemaDAO社區和WLabs聯合投稿

GameFi的繁榮及衰落

2021-2022鏈游市場經歷了高光時刻,我們看到了《AxieInfinity》單日收入超過《王者榮耀》、看到了《StepN》僅用四個月內達成30萬日活用戶,成為2022第一季度最火爆的加密應用、看到了用戶爭搶《Otherside》土地發售引發的天價gas費。

越來越多的資本進入鏈游賽道,僅2022年第一季度的融資規模就超過2021年半年的規模,6-8月中鏈游更是成為融資規模最大的賽道。同時上億級別的融資越來越多,MetaApp完成1億美元C輪融資,DigiDaigaku母公司LimitBreak已通過兩輪融資籌集2億美元。

mymetadata.io

但隨著5月份加密市場整體的下跌,大部分項目都不可避免的進入死亡螺旋,無論是用戶數量還是代幣價格都呈斷崖式下跌,AxieInfinity、StepN等明星項目也沒有幸免,鏈游市場一蹶不振。

一、鏈游的技術困局

可以說NFT和Play2Earn模式是引爆上一波GameFi牛市的導火索。通過區塊鏈和NFT可以賦予鏈游顛覆傳統游戲的特性:

擁有權:通過鏈上NFT,玩家真正“擁有”他們的裝備,而不是屬于游戲運營商。

開放的市場:玩家可以在市場中自由交易他們的游戲資產,這也誕生了玩家瘋狂追逐的Play2Earn模式。

可組合性:玩家的裝備、物品可以穿越多個游戲進行使用,想象一下你在魔獸世界獲得的傳奇裝備可以在CSGO中使用的場景。Loot給我們做了很好的示范。

故事聽起來很酷,但真實的情況并非如此:

雖然游戲資產和NFT在玩家手中,但數值產出和保存卻在中心化的游戲服務器上,項目方可以隨意修改屬性,甚至關閉服務器,玩家手中的NFT實際上只是一紙空文。

NFT公鏈項目Unique Network開啟波卡眾貸:3月15日消息,NFT 公鏈項目 Unique Network 于北京時間 3 月 14 日 20:00 開啟了波卡眾貸,正式加入第三輪波卡平行鏈插槽競拍。此次競拍,高達 150,000,000 枚 UNQ 通證將分配給眾貸貢獻者,Unique 設置了早期參與獎勵、社區 Bonus 獎勵和超級支持者計劃。[2022/3/15 13:56:26]

造成這種情況的技術原因有幾個:

高昂的存儲成本:存儲是區塊鏈上的稀缺資源,以太坊為主的所有公鏈,實際上都屬于計算層,本質還是賬本,設計之初就不善于做大量存儲工作,項目方不可能將動輒數GB的游戲數據存儲到鏈上。

高昂的計算成本:在鏈上進行計算要消耗gas費,玩家和項目方都無法承擔游戲服務中高昂的計算費用。

無法忍受的響應時間:區塊鏈從發起交易到打包出塊要經歷漫長的等待過程,快則幾秒鐘,慢則幾分鐘。這對于游戲這種需要低延時、高頻交互的應用很不友好。

所以現在鏈游的技術架構以“資產上鏈,鏈下執行”為主,這種模式僅完成了資產去中心化,但代幣的產生是在鏈下完成,通常在玩家交易前需要提取“提取”操作把游戲內的資產轉移到鏈上。游戲計算和交互大部分也在鏈下的游戲服務器內進行,這種模式的鏈游去中心化程度還很低。

很多L2、游戲應用鏈著手解決計算成本問題,如Avax的subnet、專為游戲服務的IMX等,但都沒有從根本上解決存儲成本和響應時間問題。也有一些項目進行了純鏈上游戲的探索,如Lssac(一款基于starknet的純鏈上游戲),但是lssac是輕量級數值游戲,可玩性不高,對于高頻交互、動輒10GB資源的3A游戲采用這種方式是不行的。

區塊鏈底層基礎設施的瓶頸,造成了現有鏈游的技術困局,人們被“困在”傳統區塊鏈的套子中。

如何才能破局呢?不妨跳出傳統區塊鏈,嘗試一個全新的視角—用“非典型”區塊鏈項目Arweave解決鏈游的技術困局!

HECO全球節點競選開啟投票2小時 總投票數已超130萬枚HT:6月10日,HECO全球節點競選正式開啟用戶投票階段,根據HECO官方投票頁面數據顯示,HECO開啟投票2小時左右,總投票數已超130萬枚HT。MDEX、Allnodes和Lightnet依次位居節點投票排行榜前三位置。

HECO官方提醒用戶,在參與投票時通過HECO官網進入或官方投票。詳情鏈接見官方公告。[2021/6/10 23:28:26]

Filecoin做比較,顯然大名鼎鼎的IPFS協議和Filecoin的熱度更高。但深入了解Arweave后你會發現:其實Arweave能做的遠不止存儲這么簡單!永久存儲與極簡的設計理念:經濟博弈

Arweave是一條為“永久存儲”數據服務的區塊鏈,通過獨特的共識機制和經濟博弈保證礦工對數據進行永久保存。

Arweave的有一個理論基礎,就是每年存儲的成本都是按照30%左右速率下降,成本下降是一個收斂的曲線。那么進行兩百年或者更久遠的存儲收費將是一個常數。所以Arweave可以做到一次付費,永久存儲。

IPFS是去中心存儲中最知名的項目,始于2014年,2015年全球發布,Filecoin作為IPFS的激勵層,直到2020年7月主網才上線。這么硬核的一只團隊都要開發如此之久,可見Filecoin的工程化難度之大。這源自于Filecoin使用了一套非常復雜的系統來保節點對數據的存儲,并且為此創建了兩個數據市場、兩套激勵機制、兩套定價機制。

真的需要這么復雜嗎?Arweave的團隊選擇了截然不同的技術路線——極簡化的設計,利用經濟博弈保證礦工對區塊的存儲

Arweave采用一種叫做Blockweave的結構。與傳統區塊鏈結構不同,Blockweave中的區塊除了指向上一個區塊外,還指向一個隨機的歷史區塊,稱之為回憶區塊

PoW共識之上,礦工要想生成新的區塊,還需提供一個回憶區塊的存儲證明。回憶區塊的選擇是完全隨機的,這就激勵礦工去存儲更多的歷史區塊,來提高出塊的概率。特別是一個稀缺的歷史區塊,因為稀缺區塊的競爭壓力小,出塊的概率會更高。簡單的說礦工的出塊概率=擁有隨機回憶區塊的概率*第一個找到hash的概率

?DODONFT平臺正式開啟“KAKA獨家漫威限量典藏版NFT”盲盒售賣:據官方消息,5月28日21:00DODONFT平臺正式開啟“KAKA獨家漫威限量典藏版NFT”盲盒售賣。此次面向全球拍售的是KAKANFTWORLD平臺游戲,獲得的漫威授權的高等級限定版NFT卡牌,開售2小時售出價值240000美金的NFT。KAKANFT在售卡牌均支持官方智能合約回購,官方托底保障流動性深度。[2021/5/28 22:53:43]

在Arweave中礦工不需要對所有區塊進行下載,但獨特的設計激勵了礦工去多存儲數據,并且存儲稀有的數據,實現了數據的永久存儲。

Paradigm,基于存儲的共識范式。dapp并不直接運行在Arweave上,Arweave只存儲用戶發送的交易指令,而計算在上層進行,這些計算層就像Arweave上的L2。在L2中將用戶所有的輸入從Arweave上下載并且按順序執行,就得到了最終的計算結果。更進一步的,如果將程序運行的源代碼也上傳到Arweave,那么任何客戶端都可以基于源代碼和輸入執行出最終結果,并且都是一致的,無需信任的。我們把這種模式形容為圖靈機紙帶。

通過SCP構建應用給了開發者極高的自由度。開發者可以使用熟悉的任何語言,無論是Java、Solidity、Python,只要獲得標準化的輸入,都可以構建出同樣的結果。

一個很酷例子就是前端應用,我們把靜態前端頁面存儲到Arweave上,通過瀏覽器即可直接打開運行,例如Uniswap已經將歷史頁面放到Arweave上,用戶可以通過地址直接訪問歷史版本的Uniswap網站,并且整個過程都是可信的,前端頁面即是即是合約!

到此鏈游困局的三個難題都解開了:

存儲成本:基于Arweave的永久存儲非常便宜,目前存儲1GB的數據只需要3美元左右,可以說在Arweave上存儲應用的成本比租借AWS服務器更便宜。

Gate.io 將于5月21日開啟Startup項目DOP:據官方公告,Gate.io將于5月21日10:00 至5月21日22:00開啟Startup項目Drops Ownership Power(DOP)認購通道,12小時內有效下單同等對待。用戶需要達到VIP1和以上級別才能參與認購,VIP等級越高的用戶認購額度越高。用戶下單后到結束認購后2小時內,請務必保證現貨交易賬戶中有不低于認購金額的足夠金額,金額不足將自動排除在有效訂單之外。認購結果將于5月22日00:00公布。[2021/5/21 22:27:54]

計算成本:SCP的模式中,Arweave并不負責計算,計算是每個應用服務自己進行,所以根本沒有計算成本問題!

響應時間:用戶直接訪問的是應用層服務,由于計算層是應用服務自己負責,所以響應時間可以做到和傳統web服務一樣。

服務架構:每個游戲服務都是一個L2

基于SCP的游戲服務架構

基于Arweave的游戲架構中,游戲服務類似Arweave上的一個L2層,負責接收、執行玩家的指令,并將這些指令有序的上傳到Arweave上。指令序列一旦打包到Arweave上就具備了不可篡改性,在任何時候都可以基于這些序列構建出游戲最終狀態。

這種模式下,客戶端只負責記錄操作并發送到游戲服務,并不執行任何計算;游戲服務收集玩家操作并進行排序然后執行,并且把執行結果發送給客戶端。我們把客戶端類比成“視頻播放器”,只要將服務器返回的結果表現出來即可。比如玩家跑、跳、攻擊操作序列發送到游戲服務器,服務器計算出玩家到了什么位置,對怪物造成了多少傷害,再廣播給視野內的所有客戶端,客戶端同步執行這個序列,這樣所有在線玩家都達到了同步狀態。

在理想情況下,游戲服務也是一組去中心化的節點,交易驗證、交易排序、執行都經過共識,這樣比單一節點可信度和安全性都要高。缺點是在計算和響應速度上肯定比不上單節點服務。

火幣開啟“ETP預言家” 交易即可參與瓜分2.5萬USDT:據官方消息,火幣全球站將于10月21日開啟“ETP預言家”活動,活動共包含8個品種,分別是BTC*3、BTC*(-3)、ETH*3、ETH*(-3)、DOT*2、DOT*(-2)、BSV*3、BSV*(-3)。

活動期間,用戶每日在活動頁面“預言”(交易即“預言”)次日漲幅最高品種,即可有機會瓜分25,000 USDT現金獎池。“預言”無需持倉,可隨時買入賣出。[2020/10/21]

這種類型的架構適合實時性要求不是很高的游戲,比如回合制游戲、卡牌游戲、經營類游戲、劇情類游戲等。

高實時性、低實時性計算分離

1.P2P技術的應用

高實時性游戲通常會有“開房間”操作,例如王者榮耀和吃雞,每局游戲匹配一定數量的玩家,并在游戲中進行局部交互。我們可以這種游戲中的高頻操作和低頻操作分開。

當幾個玩家進入一局游戲,將這些玩家用P2P網絡直接連接,進行實時高速通信,玩家客戶端之間同步操作序列并進行計算,操作序列只要在參與玩家之間共識即可。同時這些玩家的操作序列會發送到游戲服務上,游戲服務進行執行并進行結果校驗,最終結果以游戲服務為準。發現玩家作弊或者執行錯誤時,將正確序列發送到客戶端,客戶端可以重放操作并糾正結果。

這些操作就要求所有客戶端和游戲服務具有相同的時間標尺,這就用到了傳統游戲的幀同步技術。

2.幀同步技術的應用

幀同步是在游戲中應用很廣泛的技術,用于MOBA、射擊這類需要強實時性游戲中。基本原理就是相同輸入相同的時機=相同的結果。這和SCP范式非常的相似,具有很好的融合性。

相同輸入問題已經由Arweave解決,我們在游戲中還需解決相同時機問題。

首先服務器向各個客戶端下發時間種子,保證客戶端時間與服務器保持一致。客戶端和服務器把時間切分成相同時間片,一個時間片叫做一幀。粒度可能是每秒50幀、每秒80幀,每秒切分的幀數越多控制越精細,但由于人的反應速度有限,所以沒必要進行太細粒度切分。

客戶端把玩家的操作填充到某一幀中發送到游戲服務,服務器根據各個客戶端發送的操作序列進行計算,最終獲得狀態結果。

在鏈游中我們也可以使用幀同步技術,先由服務器將時間同步到各個客戶端,客戶端在P2P的網絡內廣播格子操作序列,并同步給服務器,最終各個客戶端和服務器計算出的狀態結果應該是一致的,服務器也會把這個序列同步到Arweave上。當出現分歧時以服務器計算結果為準,進行修正。

這種指令占用的空間非常小,不會花費太多的存儲費用。Arweave每一個交易都沒有最大的限制,一個交易可以存1KB也可以存1GB甚至10GB。現在很多AR的交易一筆交易就是2GB,也就說可以處理2000萬條指令。

重復造輪子:每個游戲項目都要維護相同的功能,例如NFT、代幣的發行及交易邏輯。

降低可組合性:每個游戲實現方式不同,很難相互兼容。

增大安全風險:除了游戲外,游戲項目組還要維護代幣、NFT發行、交易的代碼,這部分代碼如何處理不好會使用戶損失資產。

所以我們希望有一個專業的L2,負責NFT、代幣的發行與交易,以降低游戲開發成本、提高安全性、帶給用戶更好更統一的交易體驗。整個架構就變成了下面的樣子:

天然的跨鏈屬性

基于Arweave的這種模式還帶給了我們一大好處—資產跨鏈。Arweave用于存儲共識數據,所有存儲的AR上的數據我們都可以認為是可信的、不可篡改的,因此Arweave上發行的token、NFT可以無需信任的轉移到其他公鏈。

只需要把各個鏈上的地址映射到NFTL2上,NFTL2可以無差別對待所有其他鏈的地址,在轉賬過程中可以直接將以太坊地址資產發送到Solana地址上,只在Arweave上生成一條記錄即可。

例如在everPay(基于Arweave的SCP范式錢包應用https://everpay.io/)上進行一筆跨鏈轉賬:

上圖將以太坊地址的usdc發送到Arweave地址上,并且無需手續費。

這種設計還方便構建NFT交易所等上層設施,NFTL2將作為Arweave生態中Gamefi基礎設施賦能游戲服務。

游戲存儲與更新

Arweave上的存儲價格非常便宜,目前存儲1GB的數據只需要3美元左右,我們完全可以將所有的游戲內容都放到鏈上,包括游戲資源、執行程序、配置文件等。如同現有的web2游戲一樣,玩家在進行游戲前先下載游戲內容。

對于大型游戲和web游戲,可以先下載部分資源,并根據游戲內容實時下載其他資源。這需要在玩家與Arweave節點之間建立一條高速的數據加載通道,在傳統web2中這一工作由CDN完成。當然在Arweave生態中,也需要這樣的緩存層幫助用戶快速拉取數據,緩存層可以直接將Arweave內容緩存在本地,并為用戶提供高速下載通道,或者將數據拉取到離用戶最近的Arweave節點進行存儲。

同樣的道理,游戲的更新內容也放到Arweave上待用戶拉取即可。

總結

現有鏈游的技術架構以“資產上鏈,鏈下執行”為主,這種模式僅完成了資產去中心化,去中心化程度很低,玩家手中的資產只是一紙空文,項目方仍可隨意修改數值。造成這種情況的技術原因有三個:高昂的存儲成本、高昂的計算成本、無法忍受的響應時間。

利用Arweave構建的純鏈上游戲,可以很好的解決上述的問題。Arweave上的應用基于SCP存儲共識范式,就像圖靈機紙帶,Arweave上只記錄游戲輸入輸出,計算交給應用層處理,所以沒有計算成本問題和響應時間問題。幀同步技術和這種模式有天然的兼容性,可以在游戲中應用。

這種模式中每個游戲服務都是一個Arweave的L2層。需要一個專用的NFTL2層作為基礎設施,為各個游戲提供NFT發行、代幣發行、資產交易等經濟功能。

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