IPFS/Filecoin挖矿原理简析

随着Filecoin信息在协议实验室的不断发布，许多Filecoin挖掘信息已经浮出水面。Filecoin挖掘具有重要的研究意义，以下从知识普及的角度出发，对挖矿的一些要素和知识点进行分析，为最大限度地提高矿工收入提供参考！

一、重复证据原则

复制验证(PoRep)是一种新的存储验证机制，它允许存储矿工让用户和其他矿工相信数据已被复制到其挖掘机器上。该方案可以有效地防止巫婆攻击、外包攻击以及在存储上产生欺骗攻击。以下是复制验证的简化步骤：

（1）矿工创建特定副本R

当矿工存储扇区(此扇区不是磁盘上的物理扇区，而是由Filecoin网络定义的逻辑扇区)时，扇区的数据加上矿工的秘密密钥对按缓慢顺序编码，形成矿工的特定存储副本，因此每个数据副本是不同的。印章的结果是在Merkle树结构中形成数据副本，如下图所示。

（2）矿工产生存储数据Πpos副本的证据

在矿工存储数据并完成封条后，矿工如何证明矿工确实将副本存储到没有集中式服务器的Filecoin网络中？

在生成证明的过程中使用零知识证明的观点(大约零知识证明有点复杂，感兴趣的读者可以阅读相关材料)，也就是说，验证者认为挖矿者确实存储了数据的副本，而没有任何数据。你怎么能这样做？

如下图中的红线所示，矿工需要根据网络中其他验证节点构成的随机挑战C计算从叶节点D8到根节点根的路径，例如，向位置8提出质疑，并输出πpos返回到发起挑战的验证节点的证明。

（3）验证节点验证存储的矿工的证明

验证节点获得存储矿工的证明后，可以通过给定的信息进行验证。当验证结果等于1时，显示挖矿者确实存储了特定的副本，并且验证过程非常快。具体的验证算法需要等待官方代码的发布才能得到详细的答复，而现有的白皮书还没有给出足够详细的描述。

二、扇区的解释

扇区(白皮书中的扇区)是指储存矿工的特定储存空间，用于衡量有效储存的单位空间和提交储存证书。当储存矿工已满(可能不是满的或密封的，但部分储存空间应被浪费)时，部门印章被运行，并在密封后提交证书副本，以便形成有效的储存。

目前，协议实验室可能有两种选择，一种是固定尺寸，如1G，另一种是矿工指定的尺寸，如1G或10G。

那么，单位部门的规模有什么用呢？"根据白皮书中对Filecoin块链数据结构的描述，扇区ID存储在块链的分配表中，扇区消耗链上大约300字节的存储空间，这是从星际大陆与官员之间的通信中获得的数据，而不显示在公共数据中。因此，可以计算出扇区大小为1GB，经过一段时间后，整个网络的有效存储量达到10EB(10240 PB)，那么扇区在区块链上所需占用的存储空间约为3TB。这不包括订单和事务占用的块链空间，也就是说，维护Filecoin完整节点需要超过3TB的存储空间。

因此，这个行业太小，不能占用大量的空间。但是，如果这个部门太大，难以密封，就会造成部分有效储存的浪费。我相信，协议实验室将就如何平衡扇区大小和区块链空间作出一个很好的决定。

三、时空证明

空时证明可理解为连续复制证明，即矿工必须连续生成证书(在此，明格大胆预测约10分钟)，并在提交周期内提交存储证书(粗体预测每3至5天提交一次，目的是即使短时间中断也不会影响证书的生成和提交)，如果提交周期不连续和及时提交证明，系统将扣除一些令牌。

生成证明的过程与复制证明的过程非常相似，只不过空时证明的输入是上述作为输入参数的证明，这样就可以保证证明生成的连续性，如白皮书中所详述的那样。

四、时空证明和协商一致机制

区块链的共识机制是区块链项目的核心要素之一。Filecoin的共识机制是基于时间和空间的证明来达成共识的。这种共识机制与POW一样简单明了，星际大陆明戈将给出以下例子：

主要结果如下：
（1）假设整个网络中有两位矿工：AN和B，A矿公司封存在一定时间内存储全部数据的两个扇区，并一直提交时空证明；B矿商此时封存了四个区域的数据，并一直提交时空证明。

（2）目前整个网络的有效存储是6个扇区。

（3）矿工当选为主导节点的概率为2≤6。

（4）B矿商当选为主导节点的概率为4≤6。

（5）即某一矿工在某一时刻当选为主导节点的概率=整个网络的密封扇区容量/总密封扇区容量。

五、矿工、矿工演员和挖矿机器

根据Filecoin团队发布的演示，Filecoin挖矿的细节与BTC和ETH等数字货币有很大不同。根据Filecoin团队发布的演示，矿工、矿工和挖矿机器之间的关系如何？星际大陆的明格兄弟的理解如下，供矿工参考：

（1）矿工

Miner：它可以理解为像BTC和ETH这样的地址和密钥对。它需要在发出订单和交易订单时使用，而开采收益也是矿工的地址。

（2）矿工演员

矿工演员：每个矿工可以有一个以上的矿工演员，在矿工演员的单位下订单(见星光大陆公司翻译的演示视频，仔细看看胡安演示矿工的出价部分，他复制矿工演员的地址)，每个矿工演员也有一个地址，矿工的多个矿工演员的商店累积(明戈猜测)。

（3）挖矿机

每个矿工演员对应一台实物挖矿机。

六、关于filecoin矿池

据了解，Filecoin可能无法实现传统意义上的BTC和ETH意义上的虚拟矿藏，原因如下：

(1)矿工在发出命令和生成证书时需要使用密匙对，如果矿池服务提供商告诉矿工秘密密钥(而不是传统的矿藏池只需配置一个地雷池地址)，那么这样做是非常危险的，当然，这可能是通过加密实现的，此时无法判断具体的可能性。

(2)矿主须不断提交储物证明书，如矿场有部分矿工未能及时递交证明书，扣除的按揭将由所有矿工分担，这对高质素的矿工是非常不公平的。

(3)联营服务机构须提供非常庞大的代币按揭，因为每家矿商的储存量不断改变，而该公司不太可能直接直接缴付所有按揭费用，这亦是不公平的。

总之，Filecoin虚拟挖矿池的可行性是值得怀疑的，但这并不意味着没有创新的方法，例如建立固体池塘、矿场或水池服务提供商对挖矿机的统一管理以及加入挖矿池对矿工的影响。