Filecoin技術進展：可驗證的存儲

這是系列中第二篇博客文章，重點介紹 Filecoin 協議特有的功能。了解第一篇文章，該文章探討離線數據傳輸。

Filecoin 市場有效運行，因為客戶可以確信網路上的存儲礦工正在正確地存儲其數據。這種信心來自 Filecoin 自己獨特的證明系統，該系統可確保 Filecoin 網路上的存儲按合同規定工作。

使用 Filecoin，可以對礦工的存儲進行公開審核。換句話說，我們的存儲證明可為 Filecoin 網路的每個用戶提供保證，確保所有礦工都按承諾存儲數據。存儲驗證是將 Filecoin 市場整合在一起的粘合劑；它確保了網路上存儲的所有數據的完整性。

為了使這些數據完整性檢查能夠為存儲用戶提供所需的保證，檢查必須是 Filecoin 最基本協議的一部分。那就是 Filecoin 的證明系統起作用的地方（我們在這裡寫了另一篇有關 Filecoin 證明的博客文章）。

證明系統是參與者（通常是礦工）用來驗證存儲服務的加密協議。Filecoin 的證明系統解決了分散存儲以前難以解決的問題：礦工如何才能證明自己確實存儲了他們所說的時間數據以及他們專用的物理空間？為了理解這一點，我們需要看一下Filecoin如何實現分散存儲，以及使其證明系統與眾不同的原因。

Filecoin 如何實現分散存儲

在集中存儲服務中，我們信任可以保證其系統完整性和安全性的知名公司或實體。該第三方實體是保持對網路信心的關鍵。例如，當我們使用 Amazon S3 進行雲存儲時，我們並不真正信任 Amazon 使用的數據伺服器網路。而是，我們相信亞馬遜可以保證網路按承諾運行，根據公司的服務水平協議，我們存儲在亞馬遜上的數據將是安全和可用的。

對分散存儲網路的信任更難以實現。在 Filecoin 網路上，世界上任何人都可以提供存儲空間。但是要在像 Filecoin 這樣的分散網路上保持信任，您需要一種在全局網路本身上建立信任的方法。

Filecoin 的證明系統就是通過在 Filecoin 區塊鏈的協議層中建立信任來實現的。Filecoin 協議利用存儲證明作為在 Filecoin 區塊鏈中達成共識的核心機制。

在每個公共區塊鏈上，「共識」定義了有關存在於區塊鏈上的數據條目的協議。為了達成共識，區塊鏈依靠共識演算法生成新的區塊，並保護區塊鏈免受欺詐性數據輸入的侵害。這些演算法精確地確定了礦工如何為建立和維護區塊鏈做出貢獻。

但是，儘管其他區塊鏈依賴於要求礦工執行浪費工作的共識演算法（例如，工作量證明區塊鏈），但 Filecoin 的共識機制卻使礦工從事了有用的工作，以提供和驗證存儲數據的完整性（各種存儲證明，即複製證明和時空證明）。

這意味著 Filecoin 區塊鏈本身會驗證礦工執行的存儲行為。這就是 Filecoin 在其分散網路的協議層中建立信任的方式。Filecoin 共識演算法的核心是兩個證明機制，它們共同使數據存儲可在 Filecoin 區塊鏈上公開驗證：複製證明和時空證明。

複製證明和時空證明

要驗證 Filecoin 分散網路上的存儲，您需要證明兩點。

首先，您需要證明正確的數據集存儲在給定的存儲空間中。其次，您需要證明在給定的時間內連續存儲了相同的數據集。

Filecoin 的證明演算法可以執行這些驗證任務。複製證明證明給定的礦工正在存儲客戶原始數據的物理唯一副本，而時空證明證明客戶的數據隨時間連續存儲。

兩種證明的工作原理如下：

複製證明（PoRep）從稱為「密封」的過程開始。礦工專用於一部分可用存儲空間，稱為「扇區」，用於存儲客戶的數據。填充該扇區後，將其密封。密封是一組將扇區逐漸轉換為原始數據的唯一副本的操作。該副本與 Filecoin 礦工的公鑰相關聯。為了執行最終的 PoRep，礦工然後將副本（其CommR）的加密哈希提交到公共 Filecoin 區塊鏈。

通過 PoRep，礦工可以提供公開證明，證明他們在執行證明時正在存儲客戶數據的唯一編碼。只有擁有全部原始數據的礦工才能向 Filecoin 區塊鏈提交正確的 CommR（對副本的鏈上承諾）。但是，僅一個 PoRep 並不能驗證存儲是否會隨著時間的推移而連續。

這就是時空證明（PoSt）的來源。使用 PoSt，要求隨機選擇的礦工為他們維護的隨機選擇的存儲扇區提供 PoRep。這是通過向礦工發出加密挑戰的程序來完成的，只有直接諮詢密封部門才能正確回答。礦工必須在嚴格的時限內應對這一挑戰。每個礦工必須每天證明其所有存儲，並且還隨機選擇礦工來證明存儲以贏得區塊。密封的計算難度確保了礦工必須保持對密封區域的隨時訪問和完整性。

PoRep 和 PoSt 共同構成了 Filecoin 獨特的證明系統，是存儲證明和空間證明的結合。

除了證明系統之外，Filecoin 網路還依靠博弈論的動機來阻止惡意或過失的活動。同意在 Filecoin 網路上存儲數據的所有礦工在協議時必須以 Filecoin 的形式提供抵押品。任何未通過 PoSt 檢查的存儲礦工都將受到處罰，並且每當施加罰款時，該抵押品的一部分都會丟失。罰款過多後，所有抵押品都將丟失，從而阻止了礦工再次向客戶提供存儲。您可以在此處詳細了解其中的一些加密經濟機制。

總結

Filecoin 協議採用新穎的加密技術，共識協議和博弈論激勵機制設計，提供了客戶和礦工可以放心使用的去中心化存儲網路和市場。核心是 Filecoin 獨特的存儲驗證方法。您可以在我們最新的 ProtoSchool 教程中閱讀有關在 Filecoin 上驗證存儲的更多信息。

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