聲明：本文來自于微信公眾號藍(lán)狐筆記(ID：lanhubiji )，授權(quán)轉(zhuǎn)載發(fā)布。
前言：按照計(jì)劃Filecoin將于 12 月 11 日測試網(wǎng)上線，而在 2020 年 3 月主網(wǎng)上線。作為去中心化存儲的項(xiàng)目，F(xiàn)ilecoin通過構(gòu)建存儲和檢索市場，類似于存儲市場的去中心化的Airbnb，它能對中心化的存儲市場帶來沖擊和顛覆嗎?從技術(shù)上，它到底是什么?如何來解讀?本文作者“Vasa”，由“藍(lán)狐筆記”社群的“SIEN”翻譯。
自 2009 年開啟去中心化的革新以來，涌現(xiàn)了很多有前途的項(xiàng)目，并且改變我們看待世界的看法和生活方式。其中之一是Protocol Labs，它催生了讓人驚嘆的項(xiàng)目如IPFS。
IPFS缺少可以幫助其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模采用的激勵(lì)層，它的最終極目標(biāo)是取代HTTP。
這就是Filecoin的來歷。自發(fā)布以來，F(xiàn)ilecoin在社區(qū)中贏得了很多關(guān)注。但由于它的代幣經(jīng)濟(jì)(眾籌和投資策略)，它失去了不少支持者。顯然，有些人似乎對它的計(jì)劃不滿。
網(wǎng)絡(luò)上有很多關(guān)于它的技術(shù)和代幣經(jīng)濟(jì)的信息，有些讓人困惑且不知所措。這里我們將在一個(gè)地方解決問題，告訴你什么是Filecoin。所以，現(xiàn)在系好安全帶，然后來一杯咖啡，這會是個(gè)很長的歷程。
在我們深入分析其核心技術(shù)之前，我們先分析下當(dāng)前文件存儲市場的狀況。
文件存儲市場現(xiàn)狀
如今，Amazon S3 是互聯(lián)網(wǎng)上文件存儲的巨頭。原因有很多：
非常便宜：每GB存儲0. 023 美元，每10， 000 次讀取請求0. 04 美分;
非?？?/p>
可靠：確實(shí)，它發(fā)生過幾次大的宕機(jī)，并導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)的很大部分離線。但它仍然有99.9%的正常運(yùn)行時(shí)間。
高度可擴(kuò)展
提供很棒的開發(fā)者體驗(yàn)。它可輕松地與其他Amazon服務(wù)套件集成，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展(例如CloudFront)
這個(gè)世界上，我們已經(jīng)擁有了如此出色的云存儲服務(wù)，任何競爭者都必須有更優(yōu)秀的服務(wù)，或者至少達(dá)到同等的水平。就小規(guī)模的情況而言，去中心化網(wǎng)絡(luò)做得不出色。
但是，如果IPFS被大規(guī)模采用(比BitTorrent有更大規(guī)模的采用)，那么，這可能會被證明是更好的互聯(lián)網(wǎng)版本，而且還將開啟全新的經(jīng)濟(jì)。
技術(shù)概述
有四個(gè)部分：
Filecoin網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)作?
Filecoin協(xié)議的深入研究
其他問題(白皮書上未涉及的)
Filecoin協(xié)議的可能改進(jìn)
Filecoin網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)作?
在Filecoin中有 3 組用戶：客戶、存儲礦工以及檢索礦工。
客戶為存儲和檢索數(shù)據(jù)的服務(wù)付費(fèi)。他們可以從可用的服務(wù)提供商中進(jìn)行選擇。如果他們想存儲隱私數(shù)據(jù)，他們需要先對其進(jìn)行加密，然后再提交給服務(wù)提供商。
存儲礦工存儲客戶的數(shù)據(jù)以獲得獎(jiǎng)勵(lì)。他們自行決定為存儲提供多少空間。在客戶和存儲礦工達(dá)成協(xié)議之后，礦工有義務(wù)持續(xù)提供其存儲數(shù)據(jù)的證明。每個(gè)人都可以查看該證明，并確保存儲礦工是可靠的。
檢索礦工根據(jù)客戶的請求給他們提供數(shù)據(jù)。他們可以從客戶或存儲礦工那里獲取數(shù)據(jù)。檢索礦工和客戶使用小額支付來交換數(shù)據(jù)和代幣：數(shù)據(jù)被切分成碎片，客戶為每個(gè)碎片支付少量代幣。檢索礦工也可以同時(shí)充當(dāng)存儲礦工。
最后，網(wǎng)絡(luò)代表了驗(yàn)證客戶和礦工行為的所有完整節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)對可用存儲進(jìn)行計(jì)數(shù)、檢查存儲證明、以及修復(fù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
本文中的一些術(shù)語：
碎片：碎片是指客戶存儲在去中心化存儲網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)的一部分。例如，可以將數(shù)據(jù)(可能是一張貓的圖片)有意地切分成許多碎片，且每個(gè)碎片可以被存儲進(jìn)入不同的存儲礦工中。
扇區(qū)：扇區(qū)是存儲礦工向網(wǎng)絡(luò)提供的一些磁盤空間(可以認(rèn)為是唯一ID，它跟特定存儲礦工的磁盤空間的特定部分相關(guān)聯(lián))。礦工在他們的扇區(qū)中存儲客戶的數(shù)據(jù)碎片，并為其服務(wù)賺取代幣。為了存儲碎片，存儲礦工必須向網(wǎng)絡(luò)保證其扇區(qū)。
分配表：分配表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它持續(xù)跟蹤碎片及其分配的扇區(qū)。分配表在分類賬上的每個(gè)區(qū)塊都會更新，其Merkle root會存儲在最新的區(qū)塊中。在實(shí)踐中，分配表用于保持DSN的狀態(tài)，以便于在驗(yàn)證證明時(shí)快速查找。
訂單：訂單是請求或提供服務(wù)的聲明?？蛻粝蚴袌鎏峤毁I盤訂單以請求服務(wù)(其中包括在存儲市場請求數(shù)據(jù)存儲，在檢索市場請求數(shù)據(jù)檢索)，礦工則提交賣盤訂單以提供服務(wù)。
訂單簿：訂單簿是訂單集。Filecoin為存儲市場和檢索市場維持單獨(dú)的訂單。
保證：保證是向網(wǎng)絡(luò)提供存儲(尤其是扇區(qū))的承諾。存儲礦工必須向賬本(filecoin區(qū)塊鏈)提交他們的保證，以在存儲市場中接受訂單。保證包括包括扇區(qū)大小的保證以及其存入的質(zhì)押代幣。
用戶通過下訂單來表達(dá)其意向。客戶提交買盤訂單，并指定其想支付的價(jià)格。礦工提交賣盤訂單，并指定其想收取的價(jià)格。當(dāng)買盤和賣盤訂單匹配，客戶和礦工雙方簽署交易訂單協(xié)議并將其提交至區(qū)塊鏈。
買盤和賣盤訂單一起形成存儲市場(文件存儲的市場)和檢索市場(文件檢索的市場)。我們可以深入研究這些市場，看看它們?nèi)绾芜\(yùn)作。
存儲市場
它是由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的去中心化交易所，其中所有的賣盤和買盤都存在區(qū)塊鏈上，用于在Filecoin網(wǎng)絡(luò)上存儲數(shù)據(jù)。
客戶使用PUT協(xié)議向存儲訂單簿提交買盤訂單?？蛻舯仨氃谥付ǖ挠唵沃写嫒氪鷰?，并指定他們想要存儲的復(fù)制數(shù)量?？蛻艨梢蕴峤欢鄠€(gè)訂單，也可以在一個(gè)訂單中指定復(fù)制數(shù)量。更高的冗余度(藍(lán)狐筆記注：此處指更多的復(fù)制數(shù)量)能產(chǎn)生更高的存儲故障的容錯(cuò)性。
存儲礦工通過存入質(zhì)押代幣向網(wǎng)絡(luò)保證其存儲，其保證通過Manage.PledgeSector在區(qū)塊鏈中進(jìn)行保證交易。質(zhì)押代幣會在存儲礦工愿意提供服務(wù)的期間內(nèi)存入質(zhì)押，如果礦工生成他們所承諾的數(shù)據(jù)存儲證明，代幣會被返回。
如果某些存儲證明失敗，存儲礦工則會損失與之成比例的抵押代幣。
一旦保證交易出現(xiàn)在區(qū)塊鏈上(因此在分配表中)，礦工便可以在存儲市場中提供其存儲：他們設(shè)置價(jià)格并通過Put.AddOrders向市場訂單簿提交賣盤訂單。
當(dāng)賣單和買單匹配(通過Put.MatchOrders)，客戶將數(shù)據(jù)碎片發(fā)給礦工。
當(dāng)接收到碎片，礦工運(yùn)行Put.ReceivePiece。接收到數(shù)據(jù)之后，礦工和客戶都簽署交易訂單并將其提交到區(qū)塊鏈上(在存儲市場訂單簿)。
存儲礦工的存儲被劃分為多個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)包含分配給礦工的碎片。網(wǎng)絡(luò)通過分配表持續(xù)跟蹤每個(gè)存儲礦工的扇區(qū)。此時(shí)(當(dāng)交易訂單協(xié)議簽署)，網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)分配給礦工，并在分配表上留下一條記錄。
當(dāng)存儲礦工扇區(qū)充滿，該扇區(qū)密封。密封是緩慢和有序操作，它將扇區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為副本，該副本是跟存儲礦工的公鑰相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的唯一物理副本。在復(fù)制證明(Proof-of-Replication)期間，密封是必要的操作。
當(dāng)為存儲礦工分配數(shù)據(jù)時(shí)，他們必須重復(fù)生成復(fù)制證明以確保他們在存儲數(shù)據(jù)。證明會發(fā)布到區(qū)塊鏈上，并由網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行驗(yàn)證。
所有存儲分配對網(wǎng)絡(luò)中的所有參與者公開。每個(gè)區(qū)塊，網(wǎng)絡(luò)會檢查對每個(gè)分配任務(wù)所要求的證明是否存在，檢查它們是否有效，并采取對應(yīng)措施：
如果任何證明缺失或無效，網(wǎng)絡(luò)會拿走礦工的部分抵押代幣，以示懲罰;
如果大量的證明缺失或無效(由系統(tǒng)參數(shù)Δfault定義)，網(wǎng)絡(luò)會認(rèn)為存儲礦工有故障，將訂單結(jié)算為失敗，然后重新將數(shù)據(jù)碎片作為新訂單引入市場;
如果每個(gè)存儲礦工存儲該碎片都有故障，則該碎片會丟失，客戶會收到退款。
檢索市場
這是鏈外的點(diǎn)對點(diǎn)交易市場，客戶和檢索礦工相互發(fā)現(xiàn)彼此。一旦客戶和礦工同意價(jià)格，他們便開始通過小額支付逐筆交易數(shù)據(jù)和代幣。
讓我們看看它是如何運(yùn)作的。
檢索礦工通過他們在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)布其賣盤訂單來聲明服務(wù)：他們設(shè)置價(jià)格，并向市場的訂單簿添加賣盤訂單。
客戶向檢索市場訂單簿提交買盤訂單。檢索礦工檢查其訂單是否跟客戶的對應(yīng)買盤訂單相匹配。
一旦訂單匹配，檢索礦工向客戶發(fā)送碎片(礦工發(fā)送部分?jǐn)?shù)據(jù)，而客戶發(fā)送部分支付代幣，根據(jù)碎片進(jìn)行)。當(dāng)碎片收到，礦工和客戶會簽署協(xié)議訂單，并提交到區(qū)塊鏈上。
總結(jié)
下圖顯示發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)上的所有活動
Filecoin網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行案例，按參與者分組并按行進(jìn)行時(shí)間排序
對Filecoin協(xié)議的深入研究
Filecoin引入去中心化存儲網(wǎng)絡(luò)(DSN)的概念。DSN是一種描述獨(dú)立客戶和存儲提供商網(wǎng)絡(luò)的方案。DSN聚合由多個(gè)獨(dú)立存儲提供商提供的存儲，并進(jìn)行自我協(xié)調(diào)，以為客戶提供數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)檢索的服務(wù)。
協(xié)調(diào)是去中心化的，且不需要可信的第三方：這些系統(tǒng)的安全操作是通過協(xié)議達(dá)成的，這些協(xié)議可以協(xié)調(diào)和驗(yàn)證各方參與者的操作。(藍(lán)狐筆記注：跟Airbnb通過中心化公司的調(diào)度不同，它是無需信任第三方的)
DSN可以根據(jù)系統(tǒng)要求采用不同的策略進(jìn)行協(xié)調(diào)，包括拜占庭協(xié)議、八卦協(xié)議、或CRDT。
DSN涉及 3 個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)：存入、獲取和管理。“存入”允許客戶在唯一標(biāo)識符下存儲數(shù)據(jù)?！矮@取”允許客戶使用唯一標(biāo)識符檢索數(shù)據(jù)。“管理”是對去中心化存儲市場網(wǎng)絡(luò)的管理，它測量可供出租的空間、審核存儲提供商、以及修復(fù)可能的數(shù)據(jù)故障。管理協(xié)議通常由存儲提供商和客戶或網(wǎng)絡(luò)的審核者一起運(yùn)行。
DSN有幾個(gè)屬性。前兩個(gè)是必須的。
數(shù)據(jù)完整性意味著客戶總是可以收到其存入的相同數(shù)據(jù)，而存儲提供商如果提供錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，則無法讓客戶放心。
可檢索性則意味著客戶可以隨時(shí)間推移檢索其數(shù)據(jù)。
DSN的其他屬性：
公開可驗(yàn)證性，它則允許網(wǎng)絡(luò)中的任何人在無需知道數(shù)據(jù)的情況下驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否被存儲。
可審核性，它允許驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否在正確的時(shí)間段內(nèi)被存儲。
激勵(lì)兼容，它旨在獎(jiǎng)勵(lì)好的服務(wù)提供商，懲罰差的提供商。
實(shí)現(xiàn)機(jī)密性：它希望對其數(shù)據(jù)進(jìn)行私密存儲的客戶在其提交到網(wǎng)絡(luò)之前必須加密其數(shù)據(jù)。
容錯(cuò)能力
DSN應(yīng)該對兩種類型的可能錯(cuò)誤進(jìn)行容錯(cuò)：
管理容錯(cuò)
這是在管理協(xié)議中由參與者(存儲提供商，客戶&審核員)導(dǎo)致的拜占庭容錯(cuò)。DSN機(jī)制依賴于它管理協(xié)議的容錯(cuò)。違反管理錯(cuò)誤的容錯(cuò)假設(shè)可能會損害系統(tǒng)的活性和安全。
例如，考慮一下DSB機(jī)制，其中的管理協(xié)議要求拜占庭協(xié)議(由于節(jié)點(diǎn)可以向?qū)徍苏咧e報(bào))來審核存儲提供商(如果他們根據(jù)約定的條件存儲應(yīng)存的所有數(shù)據(jù))。
在這樣的協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)從存儲提供商那里收取存儲證明，并運(yùn)行拜占庭協(xié)議來驗(yàn)證這些證明的有效性。如果拜占庭協(xié)議在總共n個(gè)節(jié)點(diǎn)中最多可以容忍f個(gè)錯(cuò)誤，那么，我們的DSN可以容忍f< n/ 2 個(gè)錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)。在違反這些假設(shè)的情況下，審核就會受到影響，從而導(dǎo)致系統(tǒng)變得無用。
存儲容錯(cuò)
存儲容錯(cuò)也是拜占庭容錯(cuò)，它們會阻止客戶檢索數(shù)據(jù)：即是說，存儲礦工丟失了數(shù)據(jù)碎片，檢索礦工停止提供服務(wù)。如果將其“存入”數(shù)據(jù)存儲在m個(gè)獨(dú)立的存儲提供商(總共n個(gè))，且它能容錯(cuò)最多f個(gè)拜占庭提供商，那么，成功的“存入”執(zhí)行是(f，m)-容錯(cuò)。參數(shù)f和m取決于協(xié)議的實(shí)現(xiàn);協(xié)議設(shè)計(jì)者可以修復(fù)f和m或者讓用戶作出選擇，而將Put(data)擴(kuò)展為Put(data，f，m)。
如果錯(cuò)誤的存儲提供商少于f個(gè)，則對存儲數(shù)據(jù)的“獲取”執(zhí)行成功。例如，考慮下簡單的方案，其中，將“存入”協(xié)議設(shè)計(jì)為每個(gè)存儲提供商都存儲所有數(shù)據(jù)。在這個(gè)方案中，m=n，且f=m-1。
那么，總是會f=m- 1 嗎?不是的。一些方案可以設(shè)計(jì)為使用糾刪碼，其中每個(gè)存儲提供商存儲特定部分的數(shù)據(jù)，這樣在總共m個(gè)存儲提供商中需要x個(gè)來檢索數(shù)據(jù);在這種情況下，f=m-x。
共識算法
Filecoin的DSN協(xié)議可以在任何共識協(xié)議基礎(chǔ)上執(zhí)行，它允許驗(yàn)證Filecoin的證明。工作量證明機(jī)制通常需要解決謎題，它的答案無法重用或要求耗費(fèi)大量計(jì)算來尋找。(藍(lán)狐筆記注：也就是無記憶性，每次都重新開始)
不可重用的工作
大多數(shù)無須許可的區(qū)塊鏈要求礦工解決棘手的計(jì)算謎題，例如逆向哈希函數(shù)。通常，這些難題的答案都是毫無用處的，且沒有其他內(nèi)在價(jià)值，除了為網(wǎng)絡(luò)提供安全之外。一些區(qū)塊鏈，例如以太坊(執(zhí)行智能合約邏輯)和Primecoin(尋找新質(zhì)數(shù))試圖使用部分算力來完成有用的工作。
浪費(fèi)的工作
解決謎題可能在機(jī)器和能源消耗成本方面非常昂貴，尤其是，如果這些謎題僅僅依賴于算力。當(dāng)挖礦算法令人尷尬地并行時(shí)，解決謎題的主要因素是計(jì)算能力。
嘗試減少浪費(fèi)
理想情況下，網(wǎng)絡(luò)的大部分資源應(yīng)該花費(fèi)在有用的工作上。一些努力也在嘗試要求礦工使用更加節(jié)能的解決方案。例如，Spacemint要求礦工用專用的磁盤空間而不是計(jì)算。盡管更加節(jié)能，這些磁盤依然是“浪費(fèi)”的，因?yàn)樗鼈兂錆M的是隨機(jī)的數(shù)據(jù)。
其他努力還包括使用基于PoS的傳統(tǒng)拜占庭協(xié)議來替代解決謎題的方法。其中，代幣質(zhì)押的利益相關(guān)者在系統(tǒng)中根據(jù)其成比例的代幣占比進(jìn)行下一個(gè)區(qū)塊的投票。
Filecoin礦工的工作，不是進(jìn)行浪費(fèi)的PoW證明計(jì)算，他們生成PoST(Proof-of-Spacetime)，以參與共識。
有用的工作
我們認(rèn)為，如果除保護(hù)區(qū)塊鏈的安全之外，計(jì)算結(jié)果也對網(wǎng)絡(luò)有價(jià)值，那么，在共識協(xié)議中礦工做的工作是有用的。
Filecoin提出一種有用的工作共識協(xié)議，其中網(wǎng)絡(luò)選舉礦工生成新區(qū)塊的概率跟他們當(dāng)前在網(wǎng)絡(luò)中的存儲空間比例成正比。Filecoin協(xié)議的設(shè)計(jì)使得礦工寧愿投資于存儲，而不是投資平行挖礦的算力。礦工提供存儲，并重用計(jì)算，以證明數(shù)據(jù)正被存儲，以參與共識。
建模挖礦能力
權(quán)力故障容錯(cuò)
權(quán)力故障容錯(cuò)是一種抽象形式，它根據(jù)參與者對協(xié)議結(jié)果的影響力來重構(gòu)拜占庭容錯(cuò)。
每個(gè)參與者控制一些權(quán)力，其中n是網(wǎng)絡(luò)中的總權(quán)力，f是部分權(quán)力，由錯(cuò)誤方或惡意行為者控制。
Filecoin中的權(quán)力
在Filecoin中，礦工M在時(shí)間t的權(quán)力p是M的存儲分配的總和。M的影響力I是M的權(quán)力占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)全部權(quán)力的比例。在Filecoin中，權(quán)力具有如下屬性：
公開
網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)前在用的存儲總量是公開的。通過讀取區(qū)塊鏈，任何人都能計(jì)算每個(gè)礦工的存儲分配，因此，任何人都可以在任何時(shí)間點(diǎn)計(jì)算每個(gè)礦工的權(quán)力和網(wǎng)絡(luò)中的總權(quán)力。(藍(lán)狐筆記注：這里的權(quán)力，類似于其網(wǎng)絡(luò)中的影響力，能直接用于選舉生成區(qū)塊的礦工。)
可公開驗(yàn)證
對于每個(gè)存儲分配，礦工要求生成PoST時(shí)空證明(Proof-of-Spacetime)，證明其正在提供的服務(wù)。通過讀取區(qū)塊鏈，任何人都可以驗(yàn)證一個(gè)礦工聲稱的權(quán)力是否正確。
變量
在任何時(shí)間點(diǎn)，通過承諾新的扇區(qū)并填充扇區(qū)，礦工可以向網(wǎng)絡(luò)增加新的存儲。通過這種方式，礦工可以隨著時(shí)間改變其擁有的權(quán)力比例。
我們還需要一種機(jī)制來防止三種類型的攻擊，惡意的礦工能夠利用他們并無真實(shí)提供的存儲來獲得獎(jiǎng)勵(lì)：女巫攻擊(Sybil Attack)、外包攻擊(Outsourcing Attack)、生成攻擊(Generation Attack)。
女巫攻擊
通過創(chuàng)建多個(gè)女巫身份，惡意礦工可以假裝其存儲比實(shí)際更多的副本(并由此獲得報(bào)酬)，但實(shí)際上只存儲數(shù)據(jù)一次。
外包攻擊
通過依賴于從其他存儲提供商那里快速獲取數(shù)據(jù)，惡意礦工承諾存儲超出其實(shí)際存儲能力的數(shù)據(jù)。
生成攻擊
惡意礦工可以聲稱存儲了大量的數(shù)據(jù)，而他們卻使用一個(gè)小程序按需求高效地生成了這些數(shù)據(jù)。如果程序小于所聲稱的存儲數(shù)據(jù)，這會增加惡意礦工在Filecoin中贏得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)的概率，這個(gè)可能性與礦工當(dāng)前使用中的存儲成正比。
存儲提供商必須說服他們的客戶，他們已經(jīng)存儲了他們付費(fèi)存儲的數(shù)據(jù)。實(shí)際上，存儲提供商會生成存儲證明(PoS)，以供區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)或客戶自己進(jìn)行驗(yàn)證。
為了讓存儲行為公開可驗(yàn)證，F(xiàn)ilecoin引入了兩種共識算法：Proof-of-Replication(PoRep)和Proof-of-Spacetime(PoSt)，也就是復(fù)制證明和時(shí)空證明。
復(fù)制證明(PoRep)是一種新穎的存儲證明，它允許服務(wù)器(證明者P)說服用戶(驗(yàn)證者V)某些數(shù)據(jù)D已經(jīng)被復(fù)制到其自己的唯一專用物理存儲中。
我們的機(jī)制是交互式的協(xié)議，其中證明方P：
(a)承諾存儲某些數(shù)據(jù)D的n個(gè)不同副本(物理上獨(dú)立的副本)
(b)說服驗(yàn)證者V相信，P確實(shí)通過質(zhì)詢/響應(yīng)協(xié)議存儲了每個(gè)副本。PoRep改進(jìn)了PoR和PDP機(jī)制，防止女巫攻擊、外包攻擊以及生成攻擊。
Proof-of-Spacetime(時(shí)空證明)：PoS(存儲證明)機(jī)制允許用戶檢查存儲提供商是否在質(zhì)詢期間存儲外包數(shù)據(jù)。我們?nèi)绾问褂肞oS(存儲證明)機(jī)制來證明某些數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)被存儲了呢?
這個(gè)問題的自然答案是要求用戶反復(fù)地(例如每分鐘)向存儲提供商發(fā)送質(zhì)詢。然而，每次交互所要求的通信復(fù)雜度可能會是成為像Filecoin這樣系統(tǒng)的瓶頸，其中存儲提供商需要將其證明提交到區(qū)塊鏈上。
為了解決這個(gè)問題，我們引入新的證明Proof-of-Spacetime，也就是時(shí)空證明，其中驗(yàn)證者可以檢查證明者是否在一段時(shí)間內(nèi)存儲她/他的外包數(shù)據(jù)。
直覺是要求證明者
生成有次序的存儲證明(Filecoin中是復(fù)制證明)，作為確定時(shí)間的方式。
遞歸組合執(zhí)行以生成簡短證明
PoSt圖示
證明者從驗(yàn)證者那里收到隨機(jī)質(zhì)詢(c))，并為指定迭代次數(shù)t使用證明的輸出作為另一個(gè)的輸入，依次生成復(fù)制證明。因此，確保完成的所有工作都是可重用的(如上所述)。
PoSt & PoRep使用zk-SNARKS，使得證明很簡潔且易于驗(yàn)證。
智能合約
智能合約支持Filecoin用戶編寫有狀態(tài)的程序，這些程序可以花費(fèi)代幣、在市場中請求數(shù)據(jù)的存儲/檢索、驗(yàn)證存儲證明。用戶可以通過發(fā)送交易到分類賬與智能合約進(jìn)行交互，這些交易可以觸發(fā)合約中的功能調(diào)用。我們擴(kuò)展了智能合約系統(tǒng)，以支持Filecoin的特定操作，例如市場操作、證明驗(yàn)證。
Filecoin支持特定的數(shù)據(jù)存儲合約，以及更通用的智能合約。
文件合約
我們允許用戶對他們提供存儲服務(wù)的條件進(jìn)行編程。有幾個(gè)例子值得一提：
與礦工簽約
客戶可提前指定提供服務(wù)的礦工，而無需參與市場。
付款策略
客戶可以為礦工設(shè)計(jì)不同的獎(jiǎng)勵(lì)策略，例如合約可以設(shè)置為隨著時(shí)間推移向礦工支付越來越高的費(fèi)用，或者合約可以設(shè)置可信預(yù)言機(jī)告知的存儲價(jià)格。
票證服務(wù)
合約可以允許礦工存放代幣，以代表其用戶支付存儲/檢索的費(fèi)用。
更多復(fù)雜的操作
客戶可以創(chuàng)建允許數(shù)據(jù)升級的合約。
智能合約
用戶可以將程序與其交易相關(guān)聯(lián)，就像其他的系統(tǒng)(如以太坊)那樣，這些系統(tǒng)不直接依賴于存儲的使用。我們可以預(yù)見到這些應(yīng)用：DNS(藍(lán)狐筆記注：去中心化的域名系統(tǒng))、資產(chǎn)跟蹤以及眾籌平臺。
跨鏈交互
橋梁是旨在連接不同區(qū)塊鏈的工具。我們計(jì)劃支持跨鏈交互，以將Filecoin存儲引入其他基于區(qū)塊鏈的平臺，并將其他平臺的功能引入Filecoin。
其他平臺上的Filecoin：其他區(qū)塊鏈系統(tǒng)，如比特幣、Zcash、尤其是以太坊和Tezos，允許開發(fā)者編寫智能合約;然而，這些平臺提供很少的存儲能力，且成本極高。
我們計(jì)劃提供一個(gè)橋梁，為這些平臺提供存儲和檢索的支持。我們注意到IPFS已經(jīng)被好幾個(gè)智能合約使用，作為引用和分發(fā)內(nèi)容的一種方式。增加對Filecoin的支持將允許這些系統(tǒng)可以保證存儲IPFS內(nèi)容，以交換Filecoin代幣。
Filecoin中的其他平臺：我們計(jì)劃提供橋梁，以將其他區(qū)塊鏈服務(wù)與Filecoin連接起來。例如，與zcash集成將允許發(fā)送存儲隱私數(shù)據(jù)的請求。
其他一些問題
這里我們列出一些白皮書上沒有充分討論的潛在問題：
檢索市場的可擴(kuò)展性
小額支付系統(tǒng)(檢索市場)在檢索協(xié)議上產(chǎn)生了許多開銷。為了達(dá)到與如今中心化基礎(chǔ)設(shè)施相匹配的檢索速度，F(xiàn)ilecoin和IPFS需要大量的采用，以創(chuàng)建密集的狀態(tài)通道網(wǎng)絡(luò)。(藍(lán)狐筆記注：如果檢索市場規(guī)模很大，那么其小額支付需要較高的吞吐量支持)
審查制度(非法內(nèi)容)
正如我們過去在Napster和the Priate Bay(海盜灣)所看到的一樣，缺乏審查將最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生非法內(nèi)容，將暗網(wǎng)帶到明面上?？赡艿慕鉀Q方案是，基于AI驅(qū)動的協(xié)議能夠隨著時(shí)間推移進(jìn)行學(xué)習(xí)，且能自動檢測非法內(nèi)容，并采取必要的行動。
但為了讓網(wǎng)絡(luò)成為共同治理的網(wǎng)絡(luò)，該協(xié)議需要由用戶自己來管理(引入拜占庭行為)，以決定該內(nèi)容是否需要被采取措施。
開源?
從上述問題推斷，也有可能剛開始時(shí)為了保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免遭非法內(nèi)容侵?jǐn)_，它可能由Protocol Labs管理。這可能意味著是一個(gè)封閉的軟件，可以免費(fèi)使用，但不能公開用于修改。
但即便他們這么做，也可能無濟(jì)于事。因?yàn)槿藗兛梢栽谄渖厦孢\(yùn)行未經(jīng)審查的版本(通過修改原始軟件)。
代幣波動
考慮到Filecoin將會在交易所上市這一點(diǎn)，在這種市場中，到底小額支付系統(tǒng)(存儲和檢索會設(shè)計(jì)小額支付)有多大可行性?(藍(lán)狐筆記注：作者的意思是說，F(xiàn)ilecoin代幣在市場上是波動的，很難作為小額支付的貨幣，需要穩(wěn)定幣才行)。
從當(dāng)前的市場成熟度和去中心化領(lǐng)域來看，代幣更像是投資工具，而不是效用工具。這也是我們今天沒有看到基于代幣的項(xiàng)目被太多采用的最大原因之一。
Filecoin協(xié)議改進(jìn)的可能性
這里我們列出Filecoin協(xié)議中可能的改進(jìn)。
Tahor-LAFS加密方案
當(dāng)增加價(jià)值時(shí)，客戶首先將其加密(用對稱密鑰)，然后將其分成可管理大小的份，之后Erasure Code以實(shí)現(xiàn)冗余。(藍(lán)狐筆記注：EC編碼，也稱為糾刪碼，它可以將n份原始數(shù)據(jù)，增加m份數(shù)據(jù)，并能通過n+m份中的任意n份數(shù)據(jù)，還原為原始數(shù)據(jù))。
因此，例如，“ 3 份中的 2 份”糾刪碼意味著總共有 3 份，其中任何 2 份都足以重建原始數(shù)據(jù)。這些份可以成為共享，存儲在特定的存儲節(jié)點(diǎn)上。存儲節(jié)點(diǎn)是共享的數(shù)據(jù)庫;用戶不依賴于它們來保證數(shù)據(jù)的完整性或機(jī)密性。
最終，加密密鑰和一些有助于發(fā)現(xiàn)正確存儲節(jié)點(diǎn)的信息成為“功能字符串”的部分。重要的是，功能字符串對于從Grid中檢索值既是必須的又是足夠的。如果太多的節(jié)點(diǎn)變得不可用或離線，你無法獲得檢索足夠的共享，這種情況下它會失敗。
有寫入、讀取以及驗(yàn)證能力
可以離線使用一種“權(quán)威性較低”的能力，也就是說，具有寫入能力的人可以將其轉(zhuǎn)換為讀取能力(無需與服務(wù)器交互)。
驗(yàn)證能力可以確認(rèn)值的存在和完整性，但不能解密內(nèi)容?？梢詫⒖勺兒筒豢勺兊闹刀挤湃隚rid中。當(dāng)然，不可變的值是不可能有寫入功能的。
附錄：歡迎加小編微信pacinoli，進(jìn)入Filecoin社區(qū)群。
