AVE:开启链游技术架构新序章 — 基于Arweave打造纯链上游戏

作者：webb文章来源：PemaDAO社区和WLabs联合投稿前言：GameFi的繁荣及衰落

2021-2022链游市场经历了高光时刻，我们看到了《AxieInfinity》单日收入超过《王者荣耀》、看到了《StepN》仅用四个月内达成30万日活用户，成为2022第一季度最火爆的加密应用、看到了用户争抢《Otherside》土地发售引发的天价gas费。越来越多的资本进入链游赛道，仅2022年第一季度的融资规模就超过2021年半年的规模，6-8月中链游更是成为融资规模最大的赛道。同时上亿级别的融资越来越多，MetaApp完成1亿美元C轮融资，DigiDaigaku母公司LimitBreak已通过两轮融资筹集2亿美元。

数据来自mymetadata.io但随着5月份加密市场整体的下跌，大部分项目都不可避免的进入死亡螺旋，无论是用户数量还是代币价格都呈断崖式下跌，AxieInfinity、StepN等明星项目也没有幸免，链游市场一蹶不振。

数据来自footprint.networkGameFi市场经过一轮牛熊的洗礼，带给了我们很多畅想的空间，也带给了我们很多问题去思考，无论是从经济模型上摆脱旁氏的束缚，还是从技术架构上完成去中心化的迭代，都有很大的探索空间。本文将从技术角度出发，探索链游的终极形态-“纯链上游戏”是如何实现。一、链游的技术困局

可以说NFT和Play2Earn模式是引爆上一波GameFi牛市的导火索。通过区块链和NFT可以赋予链游颠覆传统游戏的特性：拥有权：通过链上NFT，玩家真正“拥有”他们的装备，而不是属于游戏运营商。开放的市场：玩家可以在市场中自由交易他们的游戏资产，这也诞生了玩家疯狂追逐的Play2Earn模式。可组合性：玩家的装备、物品可以穿越多个游戏进行使用，想象一下你在魔兽世界获得的传奇装备可以在CSGO中使用的场景。Loot给我们做了很好的示范。故事听起来很酷，但真实的情况并非如此：虽然游戏资产和NFT在玩家手中，但数值产出和保存却在中心化的游戏服务器上，项目方可以随意修改属性，甚至关闭服务器，玩家手中的NFT实际上只是一纸空文。造成这种情况的技术原因有几个：高昂的存储成本：存储是区块链上的稀缺资源，以太坊为主的所有公链，实际上都属于计算层，本质还是账本，设计之初就不善于做大量存储工作，项目方不可能将动辄数GB的游戏数据存储到链上。高昂的计算成本：在链上进行计算要消耗gas费，玩家和项目方都无法承担游戏服务中高昂的计算费用。无法忍受的响应时间：区块链从发起交易到打包出块要经历漫长的等待过程，快则几秒钟，慢则几分钟。这对于游戏这种需要低延时、高频交互的应用很不友好。所以现在链游的技术架构以“资产上链，链下执行”为主，这种模式仅完成了资产去中心化，但代币的产生是在链下完成，通常在玩家交易前需要提取“提取”操作把游戏内的资产转移到链上。游戏计算和交互大部分也在链下的游戏服务器内进行，这种模式的链游去中心化程度还很低。很多L2、游戏应用链着手解决计算成本问题，如Avax的subnet、专为游戏服务的IMX等，但都没有从根本上解决存储成本和响应时间问题。也有一些项目进行了纯链上游戏的探索，如Lssac（一款基于starknet的纯链上游戏)，但是lssac是轻量级数值游戏，可玩性不高，对于高频交互、动辄10GB资源的3A游戏采用这种方式是不行的。区块链底层基础设施的瓶颈，造成了现有链游的技术困局，人们被“困在”传统区块链的套子中。如何才能破局呢？不妨跳出传统区块链，尝试一个全新的视角—用“非典型”区块链项目Arweave解决链游的技术困局！二、Arweave与SCP存储共识范式

Gate.io“天天理财”第201期 BTC锁仓理财明日开启:据官方公告，Gate.io 将于4月30日（明日）12:00上线第201期 BTC锁仓理财，总额度200 BTC，锁仓期限7天。[2021/4/29 21:11:06]

大多数人对Arweave的了解开始于这波NFT的牛市，Arweave作为去中心存储承载了大量NFT的图片内容。人们喜欢把Arweave与Filecoin做比较，显然大名鼎鼎的IPFS协议和Filecoin的热度更高。但深入了解Arweave后你会发现:其实Arweave能做的远不止存储这么简单！永久存储与极简的设计理念：经济博弈

Arweave是一条为“永久存储”数据服务的区块链，通过独特的共识机制和经济博弈保证矿工对数据进行永久保存。Arweave的有一个理论基础，就是每年存储的成本都是按照30%左右速率下降，成本下降是一个收敛的曲线。那么进行两百年或者更久远的存储收费将是一个常数。所以Arweave可以做到一次付费，永久存储。IPFS是去中心存储中最知名的项目，始于2014年，2015年全球发布，Filecoin作为IPFS的激励层，直到2020年7月主网才上线。这么硬核的一只团队都要开发如此之久，可见Filecoin的工程化难度之大。这源自于Filecoin使用了一套非常复杂的系统来保节点对数据的存储，并且为此创建了两个数据市场、两套激励机制、两套定价机制。真的需要这么复杂吗？Arweave的团队选择了截然不同的技术路线——极简化的设计，利用经济博弈保证矿工对区块的存储Arweave采用一种叫做Blockweave的结构。与传统区块链结构不同，Blockweave中的区块除了指向上一个区块外，还指向一个随机的历史区块，称之为回忆区块

Blockweave结构基于Blockweave结构设计出SPoRA共识，在经典的PoW共识之上，矿工要想生成新的区块，还需提供一个回忆区块的存储证明。回忆区块的选择是完全随机的，这就激励矿工去存储更多的历史区块，来提高出块的概率。特别是一个稀缺的历史区块，因为稀缺区块的竞争压力小，出块的概率会更高。简单的说矿工的出块概率=拥有随机回忆区块的概率*第一个找到hash的概率在Arweave中矿工不需要对所有区块进行下载，但独特的设计激励了矿工去多存储数据,并且存储稀有的数据,实现了数据的永久存储。杀手锏：SCP存储共识范式

Flux借贷协议已正式开启火币生态链（Heco）测试:据官方通告，Flux借贷协议已正式开启火币生态链（Heco）测试。Flux在火币生态链支持下列挖矿方式：1、Heco链上资产存、借款挖矿；2、支持Filda协议存款凭证ftoken质押挖矿；3、支持LendHub协议存款凭证ltoke质押挖矿。参与测试及提交Bug反馈都能获取平台币FLUX奖励。

据悉，Flux协议是由Zero one团队打造的去中心化、安全、非托管的数字加密资产抵押借贷协议。Flux协议合约代码已通过Certik安全审计，且已在Conflux、BSC部署并开启挖矿。详情见官网。[2021/4/16 20:27:11]

除了永久存储之外，Arweave的简洁设计还使之具备承载计算层的能力。这也使得Arweave有潜力成为Web3中最重要的基础设施。Arweave上运行的dapp采用SCP模式，即Storage-basedConsensusParadigm，基于存储的共识范式。dapp并不直接运行在Arweave上，Arweave只存储用户发送的交易指令，而计算在上层进行，这些计算层就像Arweave上的L2。在L2中将用户所有的输入从Arweave上下载并且按顺序执行，就得到了最终的计算结果。更进一步的，如果将程序运行的源代码也上传到Arweave，那么任何客户端都可以基于源代码和输入执行出最终结果，并且都是一致的，无需信任的。我们把这种模式形容为图灵机纸带。

通过SCP构建应用给了开发者极高的自由度。开发者可以使用熟悉的任何语言，无论是Java、Solidity、Python，只要获得标准化的输入，都可以构建出同样的结果。一个很酷例子就是前端应用，我们把静态前端页面存储到Arweave上，通过浏览器即可直接打开运行，例如Uniswap已经将历史页面放到Arweave上，用户可以通过地址直接访问历史版本的Uniswap网站，并且整个过程都是可信的，前端页面即是即是合约！到此链游困局的三个难题都解开了：存储成本：基于Arweave的永久存储非常便宜，目前存储1GB的数据只需要3美元左右，可以说在Arweave上存储应用的成本比租借AWS服务器更便宜。计算成本：SCP的模式中，Arweave并不负责计算，计算是每个应用服务自己进行，所以根本没有计算成本问题！响应时间：用户直接访问的是应用层服务，由于计算层是应用服务自己负责，所以响应时间可以做到和传统web服务一样。三、基于SCP的游戏架构

BiKi Talk将于12月1号在BiKi社区开启羊驼之城AMA:据官方消息，BiKi Talk将于12月1号14:00（GMT+8）在BiKi社区开启羊驼之城AMA，一起了解羊驼之城是如何在上线三周成为顶级游戏类Dapp。同时，羊驼之城开放5,000只羊驼NFT空投活动，参与AMA即有机会领取。

羊驼之城目前在Dapp Review的游戏类Dapp的24小时交易量中排名第一。在Open Sea加密收藏品种类中排名第三。过去两周内，总计超过520,000 ALPA代币（价值15万美金）通过玩家花费繁育羊驼NFT被燃烧销毁。[2020/11/30 22:37:10]

服务架构：每个游戏服务都是一个L2

基于SCP的游戏服务架构基于Arweave的游戏架构中，游戏服务类似Arweave上的一个L2层，负责接收、执行玩家的指令，并将这些指令有序的上传到Arweave上。指令序列一旦打包到Arweave上就具备了不可篡改性，在任何时候都可以基于这些序列构建出游戏最终状态。这种模式下，客户端只负责记录操作并发送到游戏服务，并不执行任何计算；游戏服务收集玩家操作并进行排序然后执行，并且把执行结果发送给客户端。我们把客户端类比成“视频播放器”，只要将服务器返回的结果表现出来即可。比如玩家跑、跳、攻击操作序列发送到游戏服务器，服务器计算出玩家到了什么位置，对怪物造成了多少伤害，再广播给视野内的所有客户端，客户端同步执行这个序列，这样所有在线玩家都达到了同步状态。在理想情况下，游戏服务也是一组去中心化的节点，交易验证、交易排序、执行都经过共识，这样比单一节点可信度和安全性都要高。缺点是在计算和响应速度上肯定比不上单节点服务。这种类型的架构适合实时性要求不是很高的游戏，比如回合制游戏、卡牌游戏、经营类游戏、剧情类游戏等。P2P与帧同步技术的应用

对于实时性要求高的游戏，例如MOBA游戏、ACT游戏、FPS游戏等类型的游戏，可以把高实时性需求拆分到上层执行并快速返回结果，同时将操作序列上传游戏服务器进行验证，最终结果以游戏服务为准，操作序列由服务器进行上链。

58COIN开启OTC商家（第一期）招募:据58COIN官方公告，其OTC商家（第一期）招募通道现已开启。OTC商家申请条件包括：1、商家账号完成KYC2认证；2、近一个月银行流水至少50万；3、其他平台订单量≥300单；4、缴纳5000 USDT作为商家质押保证金；5、需熟悉OTC交易流程及各支付方式收付款操作，支持买卖双向挂单。OTC商家需通过邮件申请，58COIN将严格筛选申请人员，在满足申请条件基础上，申请成功者将会在48小时内邮件告知。对于所有新申请成为高级认证商家的账号，平台将实行为期一个月的考核期，对不符合考核要求的商家将进行清退。详情请点击“阅读原文”。[2020/11/10 12:12:44]

高实时性、低实时性计算分离1.P2P技术的应用

高实时性游戏通常会有“开房间”操作，例如王者荣耀和吃鸡，每局游戏匹配一定数量的玩家，并在游戏中进行局部交互。我们可以这种游戏中的高频操作和低频操作分开。当几个玩家进入一局游戏，将这些玩家用P2P网络直接连接，进行实时高速通信，玩家客户端之间同步操作序列并进行计算，操作序列只要在参与玩家之间共识即可。同时这些玩家的操作序列会发送到游戏服务上，游戏服务进行执行并进行结果校验，最终结果以游戏服务为准。发现玩家作弊或者执行错误时，将正确序列发送到客户端，客户端可以重放操作并纠正结果。这些操作就要求所有客户端和游戏服务具有相同的时间标尺，这就用到了传统游戏的帧同步技术。2.帧同步技术的应用

帧同步是在游戏中应用很广泛的技术，用于MOBA、射击这类需要强实时性游戏中。基本原理就是相同输入+相同的时机=相同的结果。这和SCP范式非常的相似，具有很好的融合性。相同输入问题已经由Arweave解决，我们在游戏中还需解决相同时机问题。

首先服务器向各个客户端下发时间种子，保证客户端时间与服务器保持一致。客户端和服务器把时间切分成相同时间片，一个时间片叫做一帧。粒度可能是每秒50帧、每秒80帧，每秒切分的帧数越多控制越精细，但由于人的反应速度有限，所以没必要进行太细粒度切分。客户端把玩家的操作填充到某一帧中发送到游戏服务，服务器根据各个客户端发送的操作序列进行计算，最终获得状态结果。在链游中我们也可以使用帧同步技术，先由服务器将时间同步到各个客户端，客户端在P2P的网络内广播格子操作序列，并同步给服务器，最终各个客户端和服务器计算出的状态结果应该是一致的，服务器也会把这个序列同步到Arweave上。当出现分歧时以服务器计算结果为准，进行修正。这种指令占用的空间非常小，不会花费太多的存储费用。Arweave每一个交易都没有最大的限制，一个交易可以存1KB也可以存1GB甚至10GB。现在很多AR的交易一笔交易就是2GB，也就说可以处理2000万条指令。NFT与代币发行

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链游发行NFT和代币已经成为标配，虽然Arweave上已经有PST代币标准和NFT发行能力，但由于Arweave不具备以太坊一样的计算能力，所以需要在游戏服务内进行代币发行、结算、交易等。之前提到Arweave上每个游戏都以L2的方式运行，如果每个游戏都在自己的L2上进行NFT和代币的创建会有一些问题：重复造轮子：每个游戏项目都要维护相同的功能，例如NFT、代币的发行及交易逻辑。降低可组合性：每个游戏实现方式不同，很难相互兼容。增大安全风险：除了游戏外，游戏项目组还要维护代币、NFT发行、交易的代码，这部分代码如何处理不好会使用户损失资产。所以我们希望有一个专业的L2，负责NFT、代币的发行与交易，以降低游戏开发成本、提高安全性、带给用户更好更统一的交易体验。整个架构就变成了下面的样子：

NFTL2和GameL2架构图NFTL2集成NFT发行、token发行、转账、交易等功能。游戏开发商只需要访问NFTL2提供的接口，就可以快速构建出去中心经济系统，对于NFT发行、token发行这种基础操作委托给NFTL2执行。这样游戏开发商可以更专注于游戏玩法开发、经济模型设计等差异化的游戏功能。天然的跨链属性

基于Arweave的这种模式还带给了我们一大好处—资产跨链。Arweave用于存储共识数据，所有存储的AR上的数据我们都可以认为是可信的、不可篡改的，因此Arweave上发行的token、NFT可以无需信任的转移到其他公链。只需要把各个链上的地址映射到NFTL2上，NFTL2可以无差别对待所有其他链的地址，在转账过程中可以直接将以太坊地址资产发送到Solana地址上，只在Arweave上生成一条记录即可。例如在everPay(基于Arweave的SCP范式钱包应用https://everpay.io/)上进行一笔跨链转账：

上图将以太坊地址的usdc发送到Arweave地址上，并且无需手续费。这种设计还方便构建NFT交易所等上层设施，NFTL2将作为Arweave生态中Gamefi基础设施赋能游戏服务。游戏存储与更新

Arweave上的存储价格非常便宜，目前存储1GB的数据只需要3美元左右，我们完全可以将所有的游戏内容都放到链上，包括游戏资源、执行程序、配置文件等。如同现有的web2游戏一样，玩家在进行游戏前先下载游戏内容。对于大型游戏和web游戏，可以先下载部分资源，并根据游戏内容实时下载其他资源。这需要在玩家与Arweave节点之间建立一条高速的数据加载通道，在传统web2中这一工作由CDN完成。当然在Arweave生态中，也需要这样的缓存层帮助用户快速拉取数据，缓存层可以直接将Arweave内容缓存在本地，并为用户提供高速下载通道，或者将数据拉取到离用户最近的Arweave节点进行存储。同样的道理，游戏的更新内容也放到Arweave上待用户拉取即可。总结

现有链游的技术架构以“资产上链，链下执行”为主，这种模式仅完成了资产去中心化，去中心化程度很低，玩家手中的资产只是一纸空文，项目方仍可随意修改数值。造成这种情况的技术原因有三个：高昂的存储成本、高昂的计算成本、无法忍受的响应时间。利用Arweave构建的纯链上游戏，可以很好的解决上述的问题。Arweave上的应用基于SCP存储共识范式，就像图灵机纸带，Arweave上只记录游戏输入输出，计算交给应用层处理，所以没有计算成本问题和响应时间问题。帧同步技术和这种模式有天然的兼容性，可以在游戏中应用。这种模式中每个游戏服务都是一个Arweave的L2层。需要一个专用的NFTL2层作为基础设施，为各个游戏提供NFT发行、代币发行、资产交易等经济功能。写在最后

我们相信游戏将会是Web3中一块重要的拼图，完全去中心的纯链上游戏将是链游发展的终极形态。现在的链游还处于非常初级阶段，在技术和模式上还有很长的路需要走，需要我们不断的探索、创新，无论是经济模型还是技术架构。基于Arweave和SCP存储共识范式已经给我们打开了新世界的大门，一场底层技术的变革已经悄然发生，它们的表演才刚刚开始！参考资料：《传统游戏进军链游GameFi的探索之路》CoinMarketCapxFootprintAnalytics:2022年GameFi行业报告Arweave的潜力是复兴亚历山大图书馆，而非Filecoin替代品ForesightVentures：读懂Arweave，Web3.0的关键基础设施链上怎么跑游戏程序关于PermaDAO加入PermaDAO，一起做BuidlereverFinance是专注于为Web3提供基础设施的科技公司，以支持10亿用户进入Web3网络作为愿景，采用全新存储共识范式，探索提高用户体验，降低开发?槛，增强网络性能的全新WEB3开发范式。PermaDAO是由everFinance发起的共建者社区。所以参与的人都能在这里找到自己的角色来贡献Arweave生态，任何关于Arweave的提案与任务都可以发布于此，并得到整个社区的支持与回馈。加入PermaDAO，建设Web3！关于WLabsWLabs是一家成立在新加坡，专注于链游垂直赛道的机构，目前以原创内容输出为核心，同时提供链游项目的研究分析、模型建立、运营咨询等服务。WGGDAO社区由WLabs孵化的第一个产品，是聚合了链游真实玩家的DAO社区，可以让创作者和玩家互通互联。Linktree:https://linktr.ee/wlabs该文章仅作为观点陈述，不作为任何投资建议。

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