FILE:Filecoin冰與火之歌——Filecoin的出塊機制

本章內容將持續分享Filecoin的主題課程。

進入主題：Filecoin的出塊機制——EC共識

所謂共識機制，正是區塊鏈的核心部分。區塊鏈發展至今，從POW，POS，DPOS再到現在較熱門的VDF/VRF相關的各種共識，都是為了探索更好、更安全且更經濟的方式。因此，Filecoin推出了自己的共識機制，預期共識。

有交易和區塊鏈必然會有記賬的問題，Filecoin也是如此。在解決共識機制時，Filecoin拋開了以往區塊鏈的高度依賴計算資源、能源消耗形成的共識機制，重新利用有意義的工作來形成共識機制，這就是PFT——進化版的拜占庭容錯機制，將礦工當前在網中使用的存儲量和生成的時空證明轉化為投票的權重，然后節點利用這個權重進行選舉產生一個或者多個領導節點，領導節點創建新的block并把它們傳播到網絡。Filecoin的block數據結構采用了DAG結構。

Filecoin網絡24小時產出34.55萬枚FIL:據IPFS100報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為1020610，全網有效算力為9.054EiB，總質押量約為10093萬枚FIL，活躍礦工數為2941個，每區塊獎勵為24.4052FIL，近24小時產出量為345459FIL，24小時平均挖礦收益為0.0365FIL/TiB，目前FIL流通量為158400790。目前有效算力排名前三的分別為：f0127595（MetaverseInfras）以132.70PiB暫居第一，f0123261（LDPool）以115.11PiB位居第二，f0142720（RRM-雅典娜）以109.98PiB位居第三。[2021/8/14 1:54:52]

PoW共識機制

Filecoin分叉項目FileCash測試網將持續至10月13日:10月1日，Filecoin分叉項目發文，宣布測試網重啟，測試網運行將于10月13日結束。在測試網階段最高會有400萬FIC代幣作為獎勵釋放，當全網有效算力達到200PiB時將會解鎖400萬FIC獎勵池。[2020/10/2]

PoW即工作量證明機制，是最古老的一種共識機制，采用PoW共識算法最典型的代表就是比特幣。

礦工們在挖一個新的區塊時，必須對SHA-256密碼散列函數進行運算，區塊中的隨機散列值以一個或多個0開始。隨著0數目的上升，找到這個解所需要的工作量將呈指數增長，礦工通過反復嘗試找到這個解，這就是PoW算法的基本原理。PoW共識機制是通過消耗大量能源做哈希運算進行算力競賽，以高算力維護區塊鏈條的穩定性。在算力較高的時期，攻擊區塊鏈需要花費高昂的攻擊成本。但如果出現全網算力降低的情形，就很容易出現雙花攻擊，如BTG、ETC就曾遭遇過雙花攻擊。

Filecoin官方公布太空競賽第一階段獎勵排名:9月22日，Filecoin官方舉行了太空競賽慶祝活動，并公布了各大洲的獎勵排名，其中獲得FIL獎勵超過10萬個的有6位，IPFSMain排名第一，獲得220,153.8FIL；第二名6Block，獲得193,705.79FIL；第三名STCloudLinden，獲得186,807.05FIL；第四名IPFS-Force，獲得173,761.40FIL；第五名智合云(ZH)，獲得142,601.32FIL；第六名Yoda，獲得131,170.83FIL。[2020/9/22]

除此之外，PoW共識機制最被人詬病的當屬它的高耗能。據報道，近年來，全球用于挖礦的電力消耗就達到了世界一年總用電量的1%，耗能度相當驚人。但是PoC依然存在浪費資源的情況，通過P盤讓硬盤存入大量的無效數據來驗證容量。而Filecoin的共識機制PoSt中的存力是基于實實在在的有用的存儲服務，不同于為了獲得算力而耗費大量能源進行缺乏實際意義的哈希運算。

Filecoin官方：已發現第一個bug:8月25日，Filecoin官方宣布已啟動測試網獎勵計劃。Filecoin開發者why在slack社區表示已經發現了第一個bug：新測試網的區塊101打包發送給了所有的礦工。此前揚言要進行DDoS攻擊的用戶“宋江”也在Slack上表示不是他所導致的。[2020/8/25]

基于PoW共識機制的挖礦造成巨大的能源浪費，對實體經濟沒有產生實質性的價值，存力即算力，服務實體的同時賦值通證，而PoSt改變了這一點，PoSt共識機制是不浪費能源，或大大降低能耗的共識機制，做出了一次全新的具有未來意義的探索。因此，Filecoin也被認為是區塊鏈3.0。

預期共識機制

在共識機制的探索上，JuanBenet引領的協議實驗室是有過深思熟慮的，在Filecoin白皮書中他們提到了要探索一種有用的共識機制。

今年是Filecoin項目啟動以來第5個年頭，用5年的時間去打造一個項目，項目團隊的決心和意志是毋庸置疑的。

但Filecoin的共識機制相對環保，淘寶店主發完貨，買家是要確認收貨，這里的“確認礦工完成存儲”，就是Filecoin的共識機制，這個“確認礦工完成存儲”會一直存在于Filecoin網絡中，用戶可以隨時查看。Filecoin把礦工在網絡中的當前存儲數據相對于整個網絡的存儲比例轉化為礦工投票權，利用存儲證明來產生共識，不用像比特幣那樣浪費計算資源和能源，并且能激勵礦工投入更多的硬盤為網絡做貢獻。

預期共識是Filecoin團隊目前提出的一個解決方案，我們可以用常見的“套圈游戲”來解釋——每一個礦工面前都有一個固定面積的游戲場地，面積與整個網絡的總算力相當，每個人都一樣，但每一個礦工的算力各有差異，僅占總算力的一小部分，算力代表著每位礦工貢獻給網絡的存儲空間，每一個礦工手上都有一個套環，環的大小和礦工的算力是成正比的，出的塊作為一個獎品隨機存在那個場地中每個人都是蒙著眼睛進行套圈，沒有人知道獎品所在的具體位置在哪里，每個礦工自由的扔出他們的套環，套中的獎品則獲得出塊獎勵，否則進入下一輪進行重復。

通過這個共識機制我們基本實現了區塊鏈中一個理想的

選舉公平性：礦工出塊的機會與算力成正比；

不可預知性：由于HASH算法的不可逆性，出塊是不可預知的；

可驗證性：Filecoin網絡中運用了VRF的可驗證隨機函數和VDF可驗證延遲函數，既保證出塊選擇的隨機性，也讓整個過程驗證十分方便；

可承受攻擊性：Filecoin的算力計算安全性依賴POST協議的，而POST的安全性我們已經充分證明。

資源消耗性：Filecoin網絡需要大量的計算，不存在浪費資源的問題，每一筆交易都解決了實際存儲或者檢索的需求。

雖然這個證明很巧妙，但是它也并非完美的，目前存在一個問題就是，套環的過程中可能有多個人同時命中獎品，獲得出塊的獎勵，也有可能沒有任何人命中，那這個問題怎么解決呢？目前Filecoin給出的方案是：當多人命中時各自產生區塊，而且每一個區塊都有效，也就是說同一個高度就可能有多個區塊，然后把這些區塊再打包，稱為一個Tipset，因此在Filecoin中，鏈并不能完全稱為區塊鏈，而應該是Tipset鏈，一個Tipset里包含一個或者多個區塊，而沒有人命中的時候那就跳過，這個高度就是一個空塊，這樣一來，盡管不夠均勻，但還是形成了鏈，而且是收斂的。

但是Filecoin官方對目前的共識機制還是不太滿意，特地懸賞20萬美金給更好的算法的提出者，據說開發團隊在Filecoin項目的開發中，本可以使用POW共識機制，但他們卻選擇開發挑戰難度系數更大的POST時空證明機制，寧缺毋濫，足見團隊的極客精神和偉大情懷！

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