深度解析：關于新的Filecoin挖礦方案，你需要知道這些_OIN

作者：樊緒新???

來源：?FundamentalLabs

11月27日ProtocolLabs官方Slack一則使用GPU“挖礦”消息被爆出，被眾多“標題黨”解讀成CPU礦機“全軍覆沒”，遭到了“滅頂之災”。

剛看到這則消息的時候，我并沒有太在意，因為在此之前的半個月左右就已經聽說官方在討論加入GPU的方案了，但是這里需要強調的是，GPU只是附加，并不是替代CPU。如下圖所示，官方也有解釋，每臺機器只需要一個GPU，更多的GPU并不會帶來實際的收益提升。

沒想到這則消息會被一些不明所以的媒體過分解讀，因此我認為有必要對Filecoin的挖礦原理進行解釋，以正視聽。

原保監會副主席周延禮：目前區塊鏈等數字技術已深度參與保險業務的全流程:11月4日，《金融科技發展視角：構建保險科技創新新生態2020》新書發布會暨保險科技新生態研討會在清華大學五道口金融學院舉行。全國政協委員、原中國保監會副主席周延禮在致辭中表示，目前大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等數字技術已深度參與保險業務的全流程，保險產品和服務的流程再造應運而生，不僅提升了保險業服務效率，而且改變了產品形態與服務交互方式，推動了保險業多生態對接經濟社會發展“雙循環”戰略。科技應用大幅縮短了新興保險產品迭代周期，提升產品上線速度，進一步激發了保險公司產品創新潛力，更好地滿足保險消費者的多元化需求。（中國財富網）[2020/11/5 11:42:52]

現場 | 大漢軟件房迎：面向政府服務的區塊鏈需要深度場景挖掘:金色財經現場報道，9月25日下午，外灘大會區塊鏈產業峰會在上海開幕。在《區塊鏈生態上的公共服務體系》圓桌論壇上，大漢軟件股份有限公司副總裁房迎指出，在政務數字化的環節中，特別是數字化應用的過程中，需要解決的問題還有很多，比如部門之間的數字壁壘、數據的過分共享等問題。另外，面向政府服務的區塊鏈，需要深度場景挖掘，還有一段路要走。[2020/9/25]

1Filecoin?存儲類型為定向存儲

首先需要強調的一點是，Filecoin與其它去中心化存儲類項目不同，在其它項目中，用戶是與平臺直接交互的，用戶也并不知道數據被哪個礦工存儲了。而Filecoin是提供了一個類似淘寶的平臺，用戶是可以選擇礦工進行數據存儲的，也即Filecoin采用的是定向存儲。如下圖所示，用戶可以在存儲文件的時候，自主選擇負責存儲的礦工。

聲音 | 杭州網：圍繞“數字經濟”與制造業深度融合 余杭區致力抓好區塊鏈等新產業:杭州網發文稱，圍繞“數字經濟”與制造業深度融合，余杭區抓好A（人工智能）B（區塊鏈）C（云計算）D（大數據）為方向的新產業新業態重點產業，抓好菜鳥網絡總部、字節跳動、求是半導體等重點項目，抓好中國（杭州）人工智能小鎮、中國（杭州）5G創新園等重點平臺。[2019/6/13]

2Filecoin?的架構及運行流程

聲音 | 鏈塔智庫：區塊鏈要做到更深度化的應用和普及，必須增加其可拓展性:鏈塔智庫日前發布《中國區塊鏈產業年鑒——擴展性解決方案篇》研究報告，對當前區塊鏈擴展性解決方案進行了梳理，具體研究分析了側鏈、分片和DAG這三種技術方案。報告指出，區塊鏈要做到更深度化的應用和普及，必須增加其可拓展性，側鏈在交易中不會增加主鏈的負擔，也增加了區塊鏈的靈活性，但其投資較大，復雜度較高；分片技術不僅能提高交易速度，還能降第交易費用，但其存在落地困難的問題；DAG技術極大地提高了拓展性，但其面臨著交易時長不可控、智能合約開發難度大等問題。[2019/1/9]

如上圖所示，Filecoin架構包括三部分，分別是存儲市場、Filecoin區塊鏈和檢索市場，相對應的礦工類型有存儲礦工和檢索礦工，后續可能還會出現修復礦工。顧名思義，存儲礦工主要負責存儲文件，同時維護Filecoin?的區塊鏈，相應地存儲礦工的收益也包括存儲手續費、區塊獎勵以及交易費三部分。檢索礦工主要的任務是檢索數據，其獲得的收益為檢索費用。在Filecoin主網上前期，由于存儲量有限，檢索需求并不多，但隨著數據量的上升，檢索收益可能會高于存儲收益。各類礦工具體的收益來源如下圖所示：

動態 | 《2018國內外石油科技發展與展望》在京發布 高度關注與區塊鏈等深度融合:據人民網報道，11月16日，國家高端智庫建設試點單位中國石油經濟技術研究院在北京發布《2018國內外石油科技發展與展望》。《展望》高度關注石油工業與大數據、人工智能、虛擬現實、物聯網、區塊鏈等新技術，以及納米、石墨烯等新材料的深度融合，認為這些新技術、新材料將助力石油工業向數字化、智能化轉型。[2018/11/17]

3Filecoin?的共識機制

Filecoin?采用EC共識，可以簡單地將其理解為PoS共識的改版，在PoS共識中，抵押代幣所代表的權益決定了礦工獲得打包權的概率，而在EC共識中，這種權益變為了有效存儲，也即有效存儲的多少決定了礦工獲得打包權的概率。

有效存儲是什么呢？簡單來講，有效存儲是運行過PoRep和PoSt最終生成的存儲數據。PoRep和PoSt是Filecoin的特色，其主要作用為了防止礦工作弊或者發起某些惡意攻擊。PoRep也叫復制證明，它主要的作用是某個節點向另一個節點證明其存儲了相應文件的副本。PoSt也叫時空證明，它主要的作用是證明某個節點在一定的時間內存儲了相應的文件，PoSt是按一定周期執行的，主要目的是防止礦工在證明完成之后刪除數據。

如下圖所示，通過以上分析可知，在Filecoin?存儲過程中，決定礦工收益的核心因素是有效存儲，礦工自身有效存儲占全網有效存儲的比例決定了其獲得打包權的概率，進而決定其“挖礦”收益。如下圖所示，決定有效存儲的因素有很多，CPU性能只是其中之一。

4GPU方案真的是用來替代CPU方案的么？

事實上，在Filecoin上線前期，大多數礦工收益并不來自于存儲訂單，而是區塊獎勵。因此，大多數礦工會選擇先用垃圾數據盡快填滿自己的硬盤空間，以獲得盡可能多的有效存儲，最理想的狀況是盡快把自有存儲空間全部變為有效存儲，而當有真正的存儲訂單產生時，再逐步的刪除原來的垃圾數據，存入相應訂單數據。

之所以有那么多誤讀，主要是因為很多人對Filecoin挖礦過程并不了解，把這個過程想當然地和比特幣挖礦畫了等號。比特幣挖礦經歷了CPU、GPU、FPGA、ASIC幾個階段，所以很多人認為Filecoin采用了GPU方案后，以前的CPU方案就都不能用了，更有甚者，認為Filecoin會出ASIC礦機。

那官方所說的GPU方案是什么意思呢？其實，主要原因是ProtocolLabs對PoSt算法進行了修改，必須要在獲得打包權的一個區塊周期內完成PoSt計算，此時一般CPU的性能并不能滿足這個條件，因此就需要GPU來在一個周期內加速運算。與比特幣挖礦從CPU進化到GPU不同，比特幣從CPU進化到GPU的主要原因GPU運行速度比CPU更快，并行性更好，可以在同一時間進行更多的Hash運算。而Filecoin目前采用GPU僅僅是因為GPU的PoSt的計算速度要快于CPU，并且PoSt只需要獲得打包權的一個區塊周期內計算一次，并不存在GPU代替CPU的說法。ProtocolLabs官方也說明，增加更多的GPU并不能提升收益，相反地，如果能夠讓一個GPU用于多臺機器，反而能夠在一定程度上降低成本。

5總結

通俗地講，Filecoin挖礦并不是單純的靠提高CPU性能就能獲得更高的挖礦收益。Filecoin有一套非常復雜的計算流程，目前GPU在該流程的其它環節并不能起到明顯的提升效果，并且相比下來GPU成本要高于CPU，因此采用純GPU方案是不劃算的。目前GPU?更多的是現有方案的一種補充，而不是替代。Filecoin的區塊獎勵主要取決于有效存儲，因此前期參與的人會有一定的優勢，會存在一定的馬太效應，但是當Filecoin礦工將自有的存儲空間全部變為有效存儲之后，其獲得打包權的概率又會隨著全網有效存儲量的上升而不斷被稀釋，此時對性能也不會有更高的要求。因此，在存儲空間飽和之后，對性能的需求會進一步下降。長遠來看，Filecoin挖礦過程中，硬件性能優化的需求也并不強烈。

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