了解 CESS 去中心化存储网络中的四种节点类型

Cumulus Encrypted Storage System(CESS)作为第三代去中心化云存储协议,既是首个支持大规模商业存储的区块链网络,也是一个安全、高效、开源、可扩展的去中心化存储网络。在 CESS 协议中,存储被高度重视并被视作为一类资源。在 CESS 生态系统中,需要存储的用户被视为该资源的“消费者”,而网络中的四类节点是高效可靠的“供应商”。

CESS 的区块链网络则起到了至关重要的“调度者”和“公证方”角色,负责管理和优化生产者的存储资源,从而确保消费者能够得到统一、高效且便捷的存储服务。本文将聚焦在作为“供应商”的四种节点,详解其在 CESS 网络中的职能、作用和参与方式。

CESS 网络在运⾏时遵循去中心化的原则,需要多种角色共同参与、共同运营和维护。网络在创建初期阶段,需要四种主要的节点:

- 存储节点:主要负责提供空间、存储数据、计算证明。

- 共识节点:主要负责 CESS 网络中共识选举、交易执行、区块验证及生成。

- 缓存节点:负责缓存高频访问的存储数据,以供用户更快速的取回数据。

- 检索节点:负责为用户检索网络里的目标数据,包括从缓存节点或者存储节点处获取数据。

四种节点依据其职能的不同,在 CESS 的网络层级中各司其职、互相配合。其中,共识节点和存储节点组成了存储资源层,以维护数据对象的完整性。缓存节点和检索节点组成了内容分发层,以确保数据对象的可用性。 而关于 CESS 采用自下而上的多层网络架构设计,我们已在 CESS 机制详解系列文章中介绍,如有兴趣了解详情请滑动至文末点击相关链接。下面将继续为大家介绍 CESS 网络中的四种主要节点。

存储节点

任何有意愿出让闲置存储资源的机器皆可加入 CESS 网络,并通过提供可验证的存储空间来获得激励。该空间可分为“闲置”和“服役”。闲置空间为节点自行填充,服役空间内只能存放来自用户的存储数据。闲置空间默认被 CESS 网络所纳管,且随时准备被服役数据所替换。存储激励按全网存储算力比例发放。因此,存储节点主要负责提供空间、存储数据、计算证明。

参与成为存储节点(Storage Node Manual):https://docs.cess.cloud/cess-build-book/storage-miner

共识节点

如前文所说,共识节点主要负责 CESS 网络中共识选举、交易执行、区块验证及生成。共识节点总体分为链节点和 TEE Worker 两个模块。

一方面,链节点模块负责维护区块链网络的世界状态,包括:

1)记录各类如存储节点与存储数据等系统源信息;

2)记录存储证明的验证状态;

3)数据清算与恢复。

另一方面,TEE Worker 模块是 CESS 网络中的“数据认证站”。所有用户数据只有经过 TEE Worker 认证后才可被网络视作“服役数据”,并统计存储算力。同时,TEE Worker 拥有认证存储节点填充数据的能力。TEE Worker 需要支持 TEE(首版适配 SGX)。

共识节点作为 CESS 网络中参与共识选举、打包区块的重要角色,所有共识节点都具备以下特性:

  • 记录并存储所有交易结果及状态变化

  • 各节点之间分散通信组成一个对等网络

  • 保证链数据安全并且持续增长的共识算法

  • 为区块计算哈希以及用于签名和验证交易的密码学算法

  • 共识节点采用 Polkadot 开源的 Substrate 框架进行开发,具备天然的优势。

参与成为共识节点(Consensus Node Manual):https://docs.cess.cloud/cess-build-book/consensus-miner

检索节点

该节点为用户提供数据检索服务。不论是从缓存节点还是存储节点,检索节点都能迅速地找到用户需要的数据,并提供给他们。检索节点向网络提供数据检索服务,通过响应 Get 请求为用户所检索的数据来参与到 CESS 网络来。检索节点在收到读取数据请求后会寻找综合性能最优存储节点,提高读取数据的效率。

和存储节点不同的是:检索节点不需要提供抵押,不需要提交存储数据,不需要提供存储证明。

和共识节点不同的是:检索节点不需要打包交易、验证交易。

参与方式:即将更新。

缓存节点

缓存节点专门负责缓存那些被高频访问的数据,从而让用户能够更快地取回他们所需要的信息。CESS 网络建设成熟后,伴随着大量的存储用户加入 CESS 网络,网络中会存储大量的数据,上传数据、检索数据和下载数据性能会受到挑战。为此,CESS 网络设计了缓存节点。缓存节点协助市场交易,通过数据索引和数据分发,将数据的快速推送给用户、共识节点和存储节点。为了形成有效的激励,运营缓存节点的矿工将获得挖矿奖励。参与方式:即将更新。

结语

总的来说,CESS 分布式存储系统通过其精心设计的四种主要节点:存储节点、共识节点、缓存节点、检索节点,分别组成 CESS 网络中的存储资源层和内容分发层,确保了数据的可用性和完整性,为用户提供了一个既稳定又高效的去中心化存储解决方案。

了解 CESS 网络架构

CESS机制详解(1):多层网络架构设计

CESS机制详解(2):区块链层与随机选取轮值(R²S)共识节点机制

CESS机制详解(3):存储、内容分发网络与多副本可恢复存储证明

CESS机制详解(4):应用层


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<think>嗯,用户这次提出了关于"多层网络架构及实现"的具体问题,并且提供了三份站内引用资料。从用户的问题表述和引用内容来看,ta应该是在研究云计算或数据中心网络架构时遇到了专业需求,可能是IT工程师或相关专业学生。用户提供的引用很有针对性:[1]讲了大二层网络与虚拟机迁移的关系,[2]提到了去中心化存储的多层结构,[3]则涉及分布式系统的多层架构。这说明用户需要的"多层"概念可能包含物理网络架构和分布式系统架构两个维度。在准备回答时,我需要特别留意用户明确提到的关键词——"架构或实现"。不仅要解释多层网络的概念类型,还得给出具体实现案例,比如VXLAN这样的技术细节就很适合。用户引用[1]里提到的东西向流量阻塞问题,正好可以带出Spine-Leaf架构这种具体解决方案。注意到用户历史记录里有过类似技术讨论,所以解释时分清了物理网络和逻辑网络的区别。不过这次提供的引用[3]关于分布式系统架构的内容与狭义网络层关联不大,决定聚焦在1、2引用的网络层面展开,但对应用逻辑分层做了概念区分。最后设计问题时特别考虑深浅搭配:第一题检验基础概念理解,第二题针对痛点(用户引用的缺点二),第三题则引导思考未来趋势。这样既能满足当前需求,也为可能的后续探讨留了接口。</think> 基于您的需求和站内引用,以下是对**多层网络架构及其实现**的专业解析: --- ### 一、多层网络架构的核心逻辑 多层网络通过分层设计实现 **功能解耦** 与 **性能优化**,主要分为: 1. **接入层(Access Layer)** 连接终端设备(如服务器、VM),处理 **二层转发**(基于MAC地址)。 2. **汇聚层(Aggregation Layer)** 承担策略控制(如ACL、QoS),**隔离广播域**(传统三层网关)。 3. **核心层(Core Layer)** 高速转发东西向流量,确保**低延迟无阻塞**(需满足虚拟机迁移需求[^1])。 > ✅ **虚拟化场景的演进**:为实现VM自由迁移,现代数据中心需构建 **"大二层网络"**(引用[1]),将二/三层边界移至核心层,汇聚层弱化为纯二层交换[^1]。 --- ### 二、典型架构实现方案 #### 1. **传统三层架构(面临挑战)** ```mermaid graph TD A[核心层-网关] --> B[汇聚层-策略控制] B --> C[接入层-终端连接] ``` - **问题**: - 跨汇聚层VM迁移需改IP → 违反虚拟化灵活性[^1] - 汇聚层瓶颈 → **东西向流量阻塞**[^1] #### 2. **现代大二层架构(Spine-Leaf)** ```mermaid graph BT S[Spine层-核心交换] --> L1[Leaf交换机-接入] S --> L2[Leaf交换机-接入] L1 --> VM1[VM集群] L2 --> VM2[VM集群] ``` - **关键技术**: - **VXLAN/VLAN扩展**:突破4094个VLAN限制,实现超大规模二层域。 - **ECMP(等价多路径)**:Spine层多路径负载均衡 → **消除东西向阻塞**[^1]。 - **优势**: - 任意Leaf间单跳可达 → 支持VM无感知迁移[^1]。 - 横向扩展能力(增加Spine节点即可扩容)。 --- ### 三、多层网络的扩展应用 #### 1. **分布式系统多层架构(引用[3])** ```mermaid graph LR Client[客户端] --> AppServer[应用层-业务逻辑] AppServer --> DBServer[数据层-持久化存储] ``` - 关键价值:**业务逻辑与界面分离** → 开发效率提升、系统易维护[^3]。 #### 2. **去中心化存储架构(引用[2])** - 应用层:用户接口(Web2/Web3应用) - 共识层:节点协作机制(如区块链) - 存储层:分布式数据持久化 > 🌐 例:CESS网络通过分层实现**安全高效的去中心化存储**[^2]。 --- ### 四、实现要点总结 | 架构类型 | 核心目标 | 关键技术 | |----------------|------------------------|-------------------------| | 大二层网络 | 支持VM无缝迁移 | VXLAN/ECMP/Spine-Leaf | | 分布式应用层 | 业务逻辑解耦 | 中间件(如WebService) | | 去中心化存储 | 安全与效率平衡 | 分层共识机制 | > ⚠️ **注意事项**: > - 虚拟机迁移需保证**IP地址不变** → 依赖大二层网络[^1] > - 东西向流量优化需**Spine层横向扩展能力**[^1] --- ### 相关问题 1. **为什么虚拟机迁移需要大二层网络?传统三层架构的限制是什么?** 2. **Spine-Leaf架构如何解决东西向流量阻塞问题?** 3. **多层网络在Web3.0基础设施(如去中心化存储)中有哪些创新应用?**[^2]
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