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pos機(jī)維修原理圖
想要了解Filecoin出塊原理，首先要熟悉其共識(shí)機(jī)制（區(qū)塊鏈的核心），F(xiàn)ilecoin常被提及的兩個(gè)證明機(jī)制是復(fù)制證明和時(shí)空證明，不過(guò)它所包含的證明機(jī)制并不只有兩個(gè)，我們首先來(lái)看看主要包括哪些。
Filecoin建立在空間證明制（Proof of Space）的改進(jìn)之上。這與股權(quán)證明制（Proof of Stake）有關(guān)，因?yàn)楣蓹?quán)不是僅作為持有的通證，而是以證明存儲(chǔ)的形式確定礦工開(kāi)采區(qū)塊的可能性。通俗來(lái)說(shuō)，PoS代表有效存儲(chǔ)空間，即存儲(chǔ)能力。
預(yù)期共識(shí)（Expected Consensus）是Filecoin區(qū)塊鏈的主要出塊共識(shí)，是一種概率拜占庭容錯(cuò)共識(shí)機(jī)制，它的目標(biāo)是使得礦工出塊的權(quán)益，與自己對(duì)存儲(chǔ)的貢獻(xiàn)成正比。也就是說(shuō)，礦機(jī)（礦池）被使用的有效存儲(chǔ)空間，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的總使用空間中所占比例，就是此礦機(jī)（礦池）能夠出塊的概率。
其他主要證明方式還包括：
復(fù)制證明 Proof-of-Replication，PoRep
PoRep是PoS的進(jìn)階版，可以證明礦工已將數(shù)據(jù)（data）存儲(chǔ)，并保證每份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的獨(dú)立性，同時(shí)防止女巫攻擊、外源攻擊和生成攻擊。復(fù)制證明避免讓礦工可以透過(guò)不同方法讓自身存儲(chǔ)數(shù)據(jù)小于承諾存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以獲得額外報(bào)酬。
時(shí)空證明 Proof-of-Spacetime，PoSt
礦工證明自己花費(fèi)了Spacetime資源，即一定時(shí)間內(nèi)的存儲(chǔ)空間的使用，PoSt是基于復(fù)制證明實(shí)現(xiàn)的。即使驗(yàn)證者不在線，也能夠在未來(lái)去驗(yàn)證礦工在該段時(shí)間內(nèi)生成了證明鏈，有效防止臨時(shí)生成數(shù)據(jù)攻擊。
數(shù)據(jù)持有性證明Provable-Data-Possession，PDP
礦工完成了用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的訂單后，為了證明數(shù)據(jù)已經(jīng)被自己存儲(chǔ)，用戶可以多次驗(yàn)證礦工是否將其數(shù)據(jù)保持存儲(chǔ)的狀態(tài)。
可檢索證明 Proof-of-Retrievability，PoRet
與PDP類似，證明礦工存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是可以用來(lái)查詢的。
總結(jié)：在預(yù)期共識(shí)中，礦工贏得選舉的可能性跟礦工當(dāng)前的存儲(chǔ)能力成正比，而存儲(chǔ)能力則由復(fù)制證明和時(shí)空證明來(lái)衡量。
再用一張圖來(lái)詳解這幾個(gè)證明機(jī)制之間的關(guān)系。
對(duì)Filecoin共識(shí)機(jī)制有了大體了解之后，我們循序漸進(jìn)，來(lái)看看Filecoin的出塊流程，包含3個(gè)階段：
階段一 密封
礦工會(huì)先獲取存儲(chǔ)訂單，把數(shù)據(jù)切成256KB的小塊，用特定算法(Stacked DRG)進(jìn)行密封生成副本。
這個(gè)過(guò)程最耗時(shí), 數(shù)據(jù)越多, 時(shí)間越長(zhǎng)。初期, 大家硬盤(pán)都是空的, 就比誰(shuí)存儲(chǔ)速度更快, 即"密封速度", 這會(huì)涉及軟件算法的優(yōu)化、CPU、內(nèi)存、以及硬盤(pán)的讀寫(xiě)能力。這個(gè)過(guò)程會(huì)讓硬盤(pán)幾周內(nèi)就被寫(xiě)滿。
階段二 復(fù)制證明
接下來(lái)就是生成"復(fù)制證明zksnark"的過(guò)程,用特定算法對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)生成一個(gè)"零知識(shí)證明", 以驗(yàn)證密封的數(shù)據(jù)來(lái)源于客戶的源數(shù)據(jù), 需要在指定時(shí)間內(nèi)(30秒)完成, 并廣播到全網(wǎng)，讓別人確認(rèn)該出塊的有效, 然后上鏈。
這個(gè)過(guò)程要用到GPU加速, 如果30秒內(nèi)完不成, 將得不到塊獎(jiǎng)勵(lì)。
階段三 Sector（扇區(qū)）證明
礦工會(huì)將客戶提供的數(shù)據(jù)存放于網(wǎng)絡(luò)中，這個(gè)區(qū)域稱為扇區(qū)Sector。每個(gè)扇區(qū)會(huì)包含存儲(chǔ)文件內(nèi)容及承諾存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)，確?？蛻粼诩s定存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)中，可以自由運(yùn)用自身存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。礦工添加一個(gè)扇區(qū)至 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要質(zhì)押一筆鎖定幣（自身持有的 FIL 通證以及部分區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)）。
鏈上的miner智能合約會(huì)驗(yàn)證提交的證明是否正確，這可以達(dá)到毫秒級(jí)處理速度。
以上是完整Filecoin出塊流程基本介紹，礦工在贏得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)后，仍然需要持續(xù)證明存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)沒(méi)有丟失，因此就到了最后一環(huán)時(shí)空證明。
時(shí)空證明：礦工必須每1小時(shí)左右，提交一次復(fù)制證明，證明數(shù)據(jù)還在。鏈上也會(huì)在每個(gè)出塊時(shí)間隨機(jī)發(fā)出挑戰(zhàn)challenge，來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否存在。如果失敗，則被扣除抵押幣。
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