filecoin入門基本概念_FIL

一、什么是Filecoin

官網：https://docs.filecoin.io/https://filecoin.io/zh-cn/技術白皮書：https://filecoin.io/filecoin.pdf

IPFS是一個去中心化存儲網絡，Filecoin是IPFS存儲的激勵層，Filecoin作為生態激勵來保證IPFS節點的運行。

FIL是Filecoin項目基于Filecoin公鏈發行的Token，全稱是：Filecoin,符號是：FIL。

Filecoin項目主要組成部分1、去中心化存儲網絡DSN2、復制證明PoRep3、構建兩個可驗證市場，即存儲市場和檢索市場

1.Filecoin測試網

測試網官方文檔https://docs.lotu.sh/Filecoin區塊瀏覽器，查看鏈上消息和爆塊消息等消息區塊瀏覽器https://filscan.io/#/

2.Filecoin測試網怎么參與？

Filecoin測試網是公開開放的，任何人只要有硬件有軟件基礎都可以參與。

關于硬件：測試網第一階段的時候，官網移除了1GB扇區的測試，目前僅支持32GB扇區，為了加速零知識證明，需要額外配置GPU，最低是N卡1060，內存最低128G，如此高的配置無疑阻擋了眾多的礦機參與，市場上大多數礦機都處于不能挖礦狀態，用家用電腦的愿望也會落空，但是我們不排除官方最后的優化方案會降低需求。

二、Filecoin實現方案

Filecoin測試網目前在一個Filecoin實現方案lotus上運行，網絡本身與具體的實施方案無關。

在接下來的幾個月中，包括go-filecoin在內的幾個和fuhon（由Soramitsu在C

++中實現））實施方案，將能夠在Filecoin測試網上進行互操作。而目前我們測試網都是基于lotus實現，官方為什么實現四套實施方案，主要基于安全考慮

您可以在GitHub上的各個實現中跟蹤每個實現的進度：

go-filecoinlotusfuhonforest說明：Filecoin協議尚未100%穩定和完成，因此測試網并非是穩定的網絡。測試網的目的是讓我們發現并且修復bug，測試網啟動至今已經被多次攻擊，比如內存溢出漏洞、空指針攻擊等方式，官方也在根據線上的問題，快速修正問題。測試網網絡已經多次被重置。Vchen251980

DefiLlama推出加密日歷，可跟蹤重要的加密貨幣和宏觀事件:6月20日消息，DefiLlama推出加密貨幣日歷功能，可跟蹤重要的加密貨幣和宏觀事件。[2023/6/20 21:48:38]

三、核心原理

Filecoin–Lotus存儲證明了什么？參考URL:https://www.lianyi.com/zixun/2201284Filecoin存儲封印和證明初步解析參考URL:https://www.jianshu.com/p/5a6febf1578b

共識機制是所有區塊鏈項目的存在的基礎和靈魂。Faincoin創新的Filecoin

區塊鏈共識機制，目前流行的區塊鏈共識機制有POW、POS、DPOS等，而Filecoin將創新開發采用了一種混合共識機制——復制證明十時空證明十預期共識(ExpectedConsensus，EC)。

這種混合共識機制不浪費資源和能量，又解決實際應用問題，即共享存儲空間，又與實體經濟結合，是我們最能預見的第一個區塊鏈＋實體經濟的項目。

Filecoin協議將使用復制證明和時空證明來證明文件已經分配在記憶存儲器里的它們自己的特定位置，并隨著時間變化不斷被存儲。

官網FAQ描述：我們對于以Hash為基礎的工作量證明（ProofofWork)所帶來的能源浪費感到失望。比起工作量證明復制（Proofof

Work)，復制證明不僅耗能少，而且所需工作證明了礦工正在為網絡提供寶貴的資源-

即額外的存儲容量。此外，區塊獎勵可以激勵礦工盡可能多地貢獻存儲容量，從而降低Filecoin網絡上的儲存成本。

1.復制證明

深度剖析復制證明論文參考URL:https://blog.csdn.net/ipfs_newb/article/details/81318534科普|如何理解Filecoin的復制證明和時空證明？參考URL:https://www.jinse.com/blockchain/414056.html第七章：了解PoRep與PoSt并參與復制證明游戲參考URL:https://blog.csdn.net/weixin_33725515/article/details/91388369?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-6.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-6.nonecase

Filecoin網絡全網有效算力上漲至8.544EiB:據IPFS100報道，Filfox瀏覽器數據顯示，Filecoin網絡當前區塊高度為991793，全網有效算力為8.544EiB，總質押量約為9779萬枚FIL，活躍礦工數為2857個，每區塊獎勵為24.5465FIL，近24小時產出量為351106FIL，24小時平均挖礦收益為0.0394FIL/TiB，目前FIL流通量為154534134FIL。目前有效算力排名前三的分別為：f0127595（時空云）以132.70PiB暫居第一，f0135467（RRM-雅典娜）以115.11PiB位居第二，f0142720（RRM-雅典娜）以108.39PiB位居第三。[2021/8/4 1:33:40]

復制證明是一種新型的存儲證明方案，它能夠讓存儲礦工說服用戶和其他礦工，數據已經被復制到了它的礦機上。這種方案能有效的阻止女巫攻擊、外包攻擊和生成攻擊的存儲作弊問題，以下是復制證明的簡化步驟：

在Filecoin協議中，存儲供應商要讓他們的客戶相信，客戶所付費的數據已經被他們存儲，**存儲供應商通過生成“復制證明”和“時空證明”(PoST)給區塊鏈網絡或者客戶來驗證存儲的真實性。**而我們說的復制證明和時空證明就是來實現這一驗證功能的基礎算法。

復制證明，證明數據的一個單獨的拷貝已經在一個特定的扇區內創建成功。復制證明由封印操作完成，封印操作創建一份數據的拷貝，并產生相應的復制證明。這是一種新型的存儲證明方案，它能夠讓存儲礦工說服用戶和其他礦工，表明數據已經被復制到了它的礦機上。

復制證明也是一種交互式協議。當證明人P:承諾存儲某數據D的n個不同的副本，然后通過響應協議來說服驗證者V，表明P確實已經存儲了每個副本，這是復制證明的簡化步驟。

復制證明必須能夠防范以下三種常見的攻擊方式：女巫攻擊，外源攻擊和生成攻擊，他們的共同特點是攻擊礦工實際存儲的數據大小要比聲稱存儲的數據小，這樣攻擊礦工就能獲得本不該他獲得的報酬。Vchen251980

女巫攻擊：利用n個身份，承諾存儲n份數據D，而實際上存儲小于n份，但是卻提供了n份存儲證明，攻擊成功。外部數據源攻擊:當攻擊者礦工收到檢驗者要求提供數據D的證明的時候，攻擊者礦工從別的礦工那里生成證明，證明自己一直存儲了數據D，而實際上沒有存儲，攻擊成功。生成攻擊:攻擊者A可以使用某種方式生成數據D，當檢驗者驗證的時候，攻擊者A就可以重新生成數據D來完成存儲證明，攻擊成功。PoRep本質是一個加密時間長，解密時間短且證明與驗證過程高效的算法，這個過程在學術圈，被稱為可驗證時延加密。

火幣全球站現已恢復FIL充提:據官方公告，火幣全球站現已恢復FIL的充幣和提幣業務。[2021/3/19 19:00:20]

Filecoin證明機制的角色和過程可以抽象成如下，挑戰者、證明者、檢驗者。他們可以是礦工、用戶或者任何網絡內其他角色。涉及的定義包括如下：

挑戰：系統對礦工發起提問，可能是一個問題或者一系列問題，礦工正確的答復，則挑戰成功，否則失敗。證明者：一般只礦工。向系統提供證明了完成系統發起的挑戰。檢驗者：向礦工發起挑戰一方，來檢測是否礦工完成了數據存儲任務。數據：用戶向礦工提交的需要存儲或者礦工已經存儲的數據。證明：礦工完成挑戰時候的回答。驗證者會按照一定的規則向礦工提起挑戰，挑戰是隨機生成的，礦工不能提前獲知。礦工作為證明者相應向檢驗者提交證明，證明的生成需要原始數據與隨機挑戰信息。證明生成后，證明者會交給驗證者，并由驗證者判定該證明是否有效，如果有效，則挑戰成功。

PoRep的目標是確保礦工確實在自己的存儲設備上存有某個數據的備份，PoSt的目標則是讓存儲礦工持續證明自己在約定時間內存儲了該份數據。

“復制證明”挖礦分為Pre1、Pre2和commit3個階段。Pre1是對數據進行編碼，Pre2是對編碼后的結果計算哈希，commit則是對編碼后的結果生成零知識證明，以備“時空證明”算法進行檢驗。

其中，Pre1是單線程工作，運算的時間長，Pre2是雙線程，也即CPU會被用滿。這些特性對CPU提出了較高的要求，需要用AMD的芯片，且要有SHA擴展、可以加速。帶有SHA擴展的CPU可將Pre1的運算過程提速3-4倍。

2.時空證明

Filecoin測試網12日凌晨上線，星際大陸帶你回顧什么是時空證明參考URL:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1652695987787883881&wfr=spider&for=pcFilecoin挖礦：什么是時空證明？參考URL:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1657844007685602759&wfr=spider&for=pc

我們如何證明數據在一段時間內都一直被存儲？為了解決這個問題，filecoin介紹了新的證明，時空證明，時空證明提出了證明鏈的數據結構，證明鏈由挑戰和證明鏈接起來形成，在證明鏈的基礎上添加上時間段，這樣就得到了一段時間內的礦工存儲數據的證明，這就是時空證明，

FIL短線拉升突破25美元:火幣全球站數據顯示，FIL突破25美元，現報25.0011美元，日內漲幅4.30%。[2021/2/8 19:14:12]

PoST即ProofofSpacetime，時空證明，這一操作是為了證明存儲節點在一定時間段內存儲了相應文件，而PoST證明的生成涉及較大計算量，GPU的PoST計算速度要快于CPU，因此，引入GPU挖礦可以確保在規定時間內完成PoST證明。之所以要求礦工在一個區塊周期內完成PoST計算則是為了增加攻擊者的攻擊成本，因為PoST的計算量較大。

這也就是官方所說的“GPU只是對CPU的一種補充”的意思。開發團隊成員Why曾解釋過：“如果能找到別的方法來實現快速計算，就不需要GPU。”

時空證明可以理解為持續的復制證明，即礦工必須不斷的生成證明，并在一個提交周期內提交存儲證明，如果存儲服務商沒有在提交周期內連續及時提交證明，會被系統扣除部分代幣。

僅當礦工在給定時期內因贏得大塊獎勵而贏得了選舉票時，才在選舉時空中運行SNARK。每當礦工贏得選舉票時，配置就使用GPU的功能來計算PoStSNARK的輸出結果，準確計算出每個紀元周期內的PoSt

SNARK。PoSt所需的GPU功能在很大程度上取決于礦工在任何給定時期擁有多少張獲勝選舉票，這與他們在網絡中的存儲比例有關。

官方還建議使用較低延遲的網絡連接來按時提交PoSt。如果礦工多次未能按時提交PoSt，則可能導致贏得較少的區塊獎勵，并增加被削減的風險。Vchen251980

總結：通過持續證明存儲。

3.零知識證明

零知識證明-zkSNARK入門參考URL:https://www.jianshu.com/p/828fef53cf13Filecoin–Lotus存儲證明了什么？參考URL:https://www.lianyi.com/zixun/2201284

零知識證明，zkSNARK，zero-knowledgeSuccintNon-interactiveARgumentsofKnowledge的簡稱

零知識證明或零知識協議是一種基于概率的驗證方法，包括兩部分：宣稱某一命題為真的證明者和確認該命題確實為真的驗證者。

Filecoin或將再次推遲大礦工測試:8月11日，Filecoin開發者Why在Slack社區表示，因為目前礦工們遇到大量問題沒有解決，目前還沒有計劃開始大礦工測試。是否開始太空競賽取決于Calibration測試網以及礦工們的整體狀況。[2020/8/11]

零知識證明指的是證明者能夠在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的，在密碼學中非常有用。

顧名思義，零知識證明就是既能充分證明自己是某種權益的合法擁有者，又不把有關的信息泄漏出去，即給外界的“知識”為“零”。

“能夠在不知道用戶是誰，或者他們有多少錢的情況下判斷‘一個用戶是否有足夠的錢發送給另一個用戶’的問題，是零知識證明在區塊鏈中的主要應用之一。”——DemiroMassessi

例如，當前網站將用戶密碼的哈希值存儲在其web服務器中。為了驗證客戶端是否真的知道密碼，大多數網站目前使用的方法是對客戶端輸入的密碼進行哈希值計算，并將其與存儲的結果進行比較。

零知識證明可以保護用戶的帳號信息不被泄露。如果零知識證明可以實現，那么在客戶的密碼是未知的情況下，仍然可以在客戶端登錄進行身份驗證。當服務器受到攻擊時，用戶的帳戶仍然是安全的，因為客戶的密碼沒有存儲在web服務器中。

零知識證明在區塊鏈中的應用比特幣和以太坊網絡都使用公共地址來代替驗證者和證明者的真實身份，使得交易部分匿名;只有發送和接收地址，以及交易數量是公眾知道的。但是，通過區塊鏈上提供的各種信息，如交互記錄等，可以發現地址的真實身份，存在隱私暴露的隱患。

用了零知識證明之后，發送方、接收方和第三方的細節信息可以保持匿名，同時保證交易有效。

最早使用零知識證明技巧的區塊鏈叫做Zcash，實際的作法叫做Zk-Snarks，這是許多零知識證明的做法之一，也是最有名的一個。

Zk-Snarks是“零知識簡潔無交互知識認證”的簡稱，是一種在無需泄露數據本身情況下證明某些數據運算的一種零知識證明。

Zk-Snarks技術縮減了證明所需的時間和驗證它們所需的計算量。它能夠證明有效交易的條件已經滿足，而不需要透露交易所涉及的地址或交易量的任何關鍵信息。

Zcash可以將交易紀錄上的匯款者、收款者和金額都經過加密隱藏起來，因此礦工無從得知這些交易上的細節，但仍然可以驗證交易。不過，目前多數使用者在Zcash上的交易，還是選擇未經加密的作法，因為花費的成本比較高。

根據Zk-Snarks白皮書，Zk-Snarks

是第一個不依賴任何信任設置實現區塊鏈驗證的系統，而隨著計算數據數量的增加，計算速度呈指數增長。它不依賴于公鑰加密系統，而且更簡單的假設使它在理論上更安全，因為它唯一的加密假設是哈希函數(如SHA2)是不可預測的。零知識證明和Zk-S(T|N)ARK等技術的測試和采用需要時間。

4.相關實現

Lotus/Filecoin項目由三部分組成：1/LotusBlockchain部分–實現區塊鏈相關邏輯。注意的是，Lotus的區塊鏈相關的數據存儲在IPFS之上。go語言實現。2/RUST-FIL-PROOF部分–實現Sector的存儲以及證明電路。也就是FPS。Rust語言實現。3/Bellman部分–零知識證明(zk-SNARK)的證明系統，主要是基于BLS12_381橢圓曲線上，實現了Groth16的零知識證明系統。Lotus官方推薦采用Nvidia的2080ti顯卡，也主要做這部分的性能加速。Rust語言實現。

Filecoin的存儲封印和證明是用rust語言編寫，而且是單獨成篇的，也就是說可以單獨拿出來玩。

ilecoin復制游戲程序的源碼可以到以下地址下載：https://github.com/filecoin-project/replication-game

如果你不想下載源碼，直接下載可執行代碼的話，直接到這里：https://github.com/filecoin-project/rust-fil-proofs/releases

四、官方FAQ

參考URL:https://filecoin.io/zh-cn/faqs/

IPFS和Filecoin之間有什么聯系?

Filecoin和IPFS是互補協議，兩者均由ProtocolLabs創建。IPFS允許網絡中的參與者互相存儲，索取和傳輸可驗證的數據。

IPFS是開源的，可以被免費下載和使用，并且已經被大量的團隊使用。運用IPFS，各個節點可存儲它們認為重要的數據；沒有簡單的方法可以激勵他人加入網絡或存儲特定數據。

為了解決這一關鍵問題，Filecoin的設計旨在提供一個持久的數據存儲系統。在Filecoin的激勵結構下，客戶付費以在特定的冗余和可用性水平上存儲數據，礦工通過不斷地存儲數據并以加密方式證明數據存儲來獲得付款和獎勵。簡而言之：IPFS按內容尋址并使其移動；Filecoin就是缺失的激勵機制。

Filecoin還使用了IPFS的許多性能。例如：

Filecoin將IPLD用于區塊鏈數據結構Filecoin節點使用libp2p保證安全連接節點之間的消息傳遞和Filecoin塊傳播使用libp2p發布訂閱

此外，Filecoin核心團隊包括IPFS核心團隊的成員。IPFS和Filecoin之間的兼容將盡可能無縫對接。即使在Filecoin發布之后，我們仍然期望IPFS和Filecoin的開源社區們繼續協作和提升兩個項目的兼容性。Vchen251980

我什么時候應該選擇使用Filecoin？何時應該選擇IPFS?

首先，值得重復的是，Filecoin和IPFS相互補充，并且具有顯著的交叉兼容性。我們正努力地使自發的IPFS存儲和付費Filecoin存儲之間的轉換更加簡單。

使用IPFS，您可以通過直接提供硬件或從第三方購買存儲來負責您自己的存儲節點。在IPFS上，單獨的節點可以存儲他們認為重要的內容；沒有任何簡單的方法來激勵他人來保證儲存你的數據在他們的系統里。Filecoin提供了缺少的激勵機制。

如果您希望維護自己的存儲節點，或者和外部協作來合作存儲數據，IPFS將可能會是您的首選方案。如果您希望支付具有競爭力的價格并在特定的冗余和可用性下為您管理信息存儲，Filecoin可能是您的首選方案。

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