FILE:一文读懂Filecoin分叉项目Filestar文曲星_TPS

PANews10月20日消息，Web3物理基础设施项目FileStar文曲星今日在Github(https://github.com/filestar-project)发布白皮书，宣布项目启动。在白皮书中，FileStar提出将基于Filecoin进行分叉和迭代，并实现现有Filecoin矿工权益的无缝映射。

根据白皮书介绍，FileStar项目将取消前置抵押，同时进行了不少技术创新，例如，实现新的P1封装算法提高封装效率；引入递归零知识证明技术，实现消息的链下聚合，提高全网的TPS；在WindowPoST中，引入VRF随机抽查技术，减少矿工的抽查次数。

除此之外，FileStar不同于Filecoin只激励存储证明，FileStar将逐步实现对存储资源、计算资源和带宽资源的激励，实现分布式的存储、可验证计算、可度量带宽的分布式互联网物理基础设施。

据了解，FileStar计划于10月30日，公开源代码，并上线主网。

以下为FileStar文曲星白皮书介绍：

摘要

我们认为区块链世界遇到了巨大的发展瓶颈，只能依赖巨大的技术创新来推动区块链行业摆脱目前的困境。2009年中本聪发布了比特币的白皮书，开启了一个基于互联网的免信任的电子现金的时代，受制于比特币网络的处理能力，比特币已经从最初的电子现金的愿景偏离，并被历史的车轮推到了电子黄金的地位。以太坊在比特币的思想上，赋予了转账交易更多的灵活性和可编程性，引入了智能合约虚拟机的概念，通过提供不同于脚本语言的更强大的处理能力，以太坊取得了蓬勃的发展，但是依然面临巨大的发展制约。

不论是比特币还是以太坊，本质上都是在一个点对点的网络中，取得计算和数据的一致性，因为链上资源的极度稀缺，比特币网络只能处理比特币本身的交易，以太坊网络也只能处理以太坊本身和各种以太坊token符号的交易和有限的逻辑。某种意义上，你可以把现有的区块链网络当做一个极度封闭的网络。不论是比特币还是以太坊，其所依赖的全节点物理硬件设备有巨大的局限性，也必然制约了以太坊网络的处理能力。如果你把以太坊当做一个微型的cloud,那么这是一个全局一致性但是处理能力非常有局限性的云服务。

Filecoin是第一次打破了区块链世界和物理世界的隔阂，通过时空证明，链接了大量的高端服务器和硬件资源，也打破了区块链世界的内循环。FileStar文曲星将在Filecoin的基础上，更进一步，不同于Filecoin只激励大家构建分布式存储的基础设施，FileStar文曲星将致力于同时构建分布式存储，可验证计算和可度量带宽的基础设施，致力于未来服务于所有区块链的项目，例如未来大量以太坊的Rollup的证明工作可以在FileStar网络上进行验证。FileStar项目将在Filecoin的基础上进一步迭代，通过不断的技术创新，构建Web3.0的物理基础设施。

李礼辉：有必要抓紧研究发行中国主导的全球性数字货币的可行路径:10月22日，在2020金融街论坛年会上，中国银行原行长李礼辉表示，能够成气候的数字货币必须是可信任的，法定数字货币因为法定地位和国家主权背书而可信任，其他任何机构的数字货币要做到“可信任”，必须具备一些品质，包括：具有公众信任机构的信用背书，具有商业价值的客户规模，具有可审计的金融资产支撑。（金十）[2020/10/22]

我们认为区块链本身只是提供了一套分布式的清结算协议，如果上面只能清结算由社区弱信用所发行的各种Token，那么区块链的价值会大打折扣。FileStar项目将致力于链接链下的物理世界，不同于预言机只能链接简单的价格信息，并提供到链上，FileStar文曲星将致力于链接互联网上真实的计算、存储、带宽资源，并形成统一的资源度量衡和资源表示方法，将这些资源迁移到区块链世界，来构建未来分布式互联网的物理基础设施。

项目背景

2020年10月15日，Filecoin主网在148888高度激活，宣告了行业内最受瞩目的去中心化存储网络的正式上线。Filecoin提出了一套存储证明机制，通过复制证明、时空证明等一系列技术创新，首次实现了现实世界链下存储资源的度量和链上表示。在这一技术基础上，Filecoin通过一套经济激励机制吸引了大批拥有高端服务器的矿工加入网络，在一定程度上整合了大量高性能的计算、存储和带宽资源。Filecoin协议背后蕴藏的核心理念为未来区块链+互联网基础设施的发展方向提供了重要参考，是行业内具有里程碑意义的创新。

然而，在Filecoin协议创新的背后，Filecoin项目在实现上仍留有一定遗憾，有可能会阻碍这个新型去中心化存储网络的进一步发展：

不同于Filecoin“去中心化”存储的理念，Filecoin项目的开发和管理模式偏向“中心化”，开发团队在主网上线前仍在对共识机制、关键特性和经济模型进行修改，在一定程度上影响了网络的稳定性；

FIL代币的分配和释放规对矿工较不友好，在主网上线之初，矿工只能高价从市场上买入FIL代币才能继续维持挖矿的开销，因此才会有目前主网一上线矿工就大规模“停摆”的现象，这显然不利于对基础设施提供者的长期激励；除矿工外，生态中其他的参与者未获得足够激励，参与维护网络发展的意愿不强；

参与Filecoin挖矿的门槛较高，需要拥有大量的前置抵押代币，并购买带有AMD高端处理器的矿机，这些都阻碍了更多小矿工和大批Intel矿机的加入；

声音 | 李礼辉：区块链技术仍处于初级应用阶段:中国互联网金融协会区块链研究工作组组长、中国银行原行长李礼辉表示，区块链技术现在还不是特别成熟，区块链规模化可靠应用的瓶颈还有待突破，我们还处在区块链技术和产业创新的关键机遇期。（新华网）[2020/1/16]

Filecoin网络本身的架构和技术选型导致实际的链上处理能力比较有限，在网络拥堵时甚至无法处理有效存储的证明上链，也无法进行正常转账，这在很大程度上限制了Filecoin网络规模的进一步扩大；

Filecoin网络中存储的数据的可用性比较有限，只能存储一些使用频率极低的“冷数据”，而对于需要随时存取的“热数据”，Filecoin网络基本不可用；

此外，Filecoin官方推出的挖矿软件在封装效率上仍有较大优化空间，这从某种意义上说是对现实世界存储、计算以及带宽资源的浪费，无法实现对资源的高效利用。

因此，Filecoin到真正成为可用的去中心化存储基础设施还有很长的路要走。另一方面，存储始终只是互联网基础设施中的一部分，未来分布式互联网需要一套更加完整的激励协议，激励矿工贡献包括存储，计算和带宽在内的更多资源。

FileStar项目愿景

FileStar希望成为web3的基础设施，构建基于IPFS协议的分布式存储、计算和带宽激励网络，整合全世界互联网基础设施资源，并实现资源的最优化利用。这与只专注于存储的Filecoin有本质区别。

与Filecoin的主要区别

FileStar实现了一套更加合理的分布式存储激励机制，并将逐渐从分布式存储进化为分布式互联网的激励层，实现更加精细化的激励，实现计算、带宽和存储资源的最优化利用。FileStar的优势主要表现在

更低的挖矿门槛，网络启动初期取消前置抵押，取消SHA256算法对AMD矿机的依赖，激励更多矿工对整个网络贡献网络基础设施资源；

更高的可扩展性，通过修改WindowPoST的抽查逻辑，引入递归存储证明技术等，全方位提高链上消息处理的能力，提高TPS；

高效的挖矿软件，全面提升现有Filecoin挖矿软件的性能，提高网络的整体封装效率；

数据的高可用性，可用于存储“热数据”和“温数据”，用户可以快速读取已存储的数据；

现场 | 中国银行原行长李礼辉：国家要掌握数字经济主导权并建立全球性优势:1月15日上午，由易趣财经、一本区块链、《金融理财》杂志社主办的“破界·融合”区块链与数字金融高峰论坛在北京举办。中国银行原行长李礼辉指出，Libra可以链接全球各个角落的点对点交易平台，从支付清算入手，可能延伸到储蓄、信贷等，渗透大众的经济生活，未来可能不再需要商业银行和第三方经济机构等。因此，未来我们国家要掌握数字经济的主导权，大力培养数据、算法专家，在数字金融的关键领域建立全球性优势。此外，数据是资源、财富，我们应该穿透数据孤岛，建设专业化数据库。鼓励企业创新，应该做到效率更高，成本更低，创造社会认可的信任模式，重构商业合作的模式。[2020/1/15]

多方参与的去中心化治理机制，采用社区化的开发和管理模式，开发者、矿工和生态中其他参与者将共同决定网络发展方向；

合理的代币分配，无预挖、无募资，绝大部分代币将全部由挖矿产出，同时对生态中所有参与者进行精细化的长期激励，确保生态长期健康发展；

FileStar将继承Filecoin主网的有效存储，激励Filecoin矿工共同维护FileStar网络。

FileStar的技术改进和创新

作为基于IPFS协议的分布式互联网激励网络的第一步，FileStar提出了多项技术改进和创新。

取消前置抵押

根据Filecoin的经济模型，前置抵押指的是矿工在封装每一个sector并生成有效算力时必须抵押一定数量的代币，直到sector生命周期结束后再返还给矿工的一种安全机制。其设计初衷是鼓励矿工长时间存储数据，保证数据的可用性。

然而，目前Filecoin网络中前置抵押的设计并不合理：一方面，前置抵押的数量相对较大，在当前网络算力增速下，矿工如果进行抵押极有可能入不敷出，无法持续维护整个网络；另一方面，目前网络中封装的大部分sector都是所谓的“垃圾sector”，并没有多少包含有效数据的“订单sector”，而通过前置抵押保证这些垃圾数据的可用性没有任何实际意义。前置抵押是造成目前矿工停摆的最主要原因。

实际上，为了保证数据的安全性，Filecoin还设计了后置抵押，即所有挖矿奖励只有在矿工持续保存数据的情况下才能逐步解锁，数据的安全性和可用性上已经得到了较大保证。

因此，FileStar将全面取消Filecoin现有的前置抵押，保留奖励的后置抵押，并对sector的抵押规则做出如下改进，进一步保障安全性。

首先，FileStar允许垃圾sector拥有更短的生命周期。垃圾sector的主要意义在于证明网络中存在对应可用的有效存储空间。目前Filecoin网络中任何sector的生命周期至少为一年，但实际上长期存储垃圾数据是一种资源浪费。FileStar网络中未存储有效数据的垃圾sector将支持较短的生命周期，避免存储资源长期被垃圾数据占用。

其次，FIleStar的订单sector需要抵押存储费用。订单sector中存储了用户的有效数据，通过抵押用户支付的存储费用，将鼓励矿工优先存储订单sector，并保证其数据可用性。

取消前置抵押将使矿工可以随时加入网络进行挖矿，并持续贡献算力，共同维护网络的安全性。

新哈希算法

Filecoin中采用的SHA256算法严重依赖于AMD处理器的指令集优化，而大量未支持相关指令集优化的Intel矿机处于较大劣势，基本无法参与挖矿。这一选择极大地打击了Intel矿工的积极性，同时也为Filecoin网络未来的发展带来极大的局限性。

FileStar的目标是成为未来互联网基础设施的激励层，必然需要激励更加多样化的硬件加入到网络中。因此，需要在保证安全性的前提下，使得基于x86体系的矿机挖矿性能处于同一水平，鼓励多样性。目前FileStar正在验证哈希算法包括SHA512，Poseidon，Pederson和Blake2s等，FileStar将在不同平台上评估这些哈希算法的安全性和实际性能，并从中选择最合适的算法，以支持Intel矿机或其他高性能矿机。

递归零知识证明技术

复制证明是Filecoin存储证明的重要组成部分，结合零知识证明，PoRep可以把存储资源量化并在链上生成对应的证明。在Filecoin的PoRep证明机制中，矿工每封装一个sector，都需要向网络中提交两个证明，对应的消息分别为PreCommitSector以及ProveCommitSector。实际上，在现有的Filecoin网络中，绝大多数的链上消息都是在提交这两种证明。但Filecoin网络的链上消息处理能力非常有限，当网络发生拥堵时，大量的证明消息将占用绝大多数链上资源，而普通的消息将无法被打包。这同时也导致了大矿工”自私挖矿“行为，小矿工的证明消息基本无法上链。

FileStar提出了一种递归零知识证明技术以解决上述TPS瓶颈问题和消息上链的问题。

RecursiveZK-SNARK的基本原理是把矿工在一定时间内产生的若干sector的证明，进行链下证明，组成Merkle树，并生成一个聚合证明，最终只需要向网络中提交一次证明即可同时完成多个sector的证明上链过程。这样一来，每个矿工需要提交的证明消息将会明显减少，从而提高TPS，实现网络扩容。不仅如此，通过调节证明聚合的程度，还可以对网络的消息处理能力实现调节，适应未来FileStar网络不同发展阶段的需求。

WindowPoST+VRF机制

在完成PoRep后，矿工需要提供时空证明，证明对数据进行了持续存储。Filecoin中矿工封装的每个sector每天都会被抽查，矿工需要正确提交WindowPoST证明，否则其抵押的FIL将被罚没。对于存力较大的的矿工来说，每天提交的证明数量非常大，而且随着网络的进一步发展，网络中需要提交的WindowPoST也会越来越多，最终可能也会造成网络的拥堵，降低网络对普通消息的处理能力。

FileStar在WindowPoST的抽查机制中引入了随机抽查机制，使得每个矿工需要提交WindowPoST证明的频率大大降低，而不需要每天对算力都提交多次证明。普通的随机抽查函数有可能被预测，从而影响网络的安全性，因为矿工如果能确定自己被抽查的时间，就存在作弊的可能。FileStar采用了可验证随机函数来进一步提升随机抽查的安全性。

高效的挖矿软件

FileStar还将对现有开源的挖矿软件进行优化，全面提升矿机的挖矿效率，最大化利用矿机计算资源和存储资源。优化主要集中在任务调度模块和零知识证明模块。

任务调度优化。在其他软硬件条件相同的情况下，不同的任务调度策略将直接影响矿机的封装效率。Filecoin目前的挖矿软件在任务调度上有诸多缺陷，在很大程度上影响了网络有效存储的增长。FileStar将发布带有任务调度优化的挖矿软件，提升矿机的挖矿效率。

零知识证明优化。Filecoin中无论是PoRep还是PoST都大量采用了零知识证明算法，但零知识证明的生成过程仍有较大的优化空间。FileStar的挖矿软件将在零知识证明生成效率上进行大幅优化，并发布给所有矿工使用。

结合以上两点优化，FileStar的全网挖矿效率会比现有Filecoin网络有明显的提升，这意味着在投入的相同硬件的情况下，FileStar将逐渐成为最大的分布式存储网络。

Filecoin算力映射

Filecoin主网有近600PB有效算力，并且仍在快速增长。参与Filecoin挖矿的矿工是第一批去中心化存储的基础设施贡献者，也将是未来web3基础设施的中流砥柱。FileStar在上线初期将会对所有Filecoin上的有效算力的权益进行一定映射，矿工如果参与FileStar挖矿，将有可能获得与Filecoin主网算力匹配的奖励，具体映射规则将在FileStar主网上线时公布。

去中心化治理机制

FileStar开发团队负责维护FileStar项目，但整个项目的开发和管理将采用社区化模式。在FileStar社区中，任何人都可以提交代码，同时需要提交完整的测试代码。所有新提交的代码在经过充分测试后才会合并到测试网络，并在稳定运行一段时间后再上线主网，从而保证主网的安全性和稳定性。

FileStar项目充分尊重生态中所有社区参与者的意见，每一个新特性的开发和上线，都需要通过社区成员的投票决定。FileStar生态中的开发者、矿工以及普通用户都可以参与投票，共同决定网络的发展方向。

代币经济模型

FileStar协议中原生的代币为STAR，主要用于支付消息手续费和存储费用，矿工参与挖矿可以获得STAR挖矿奖励和手续费奖励。为了吸引矿工贡献存储、计算和带宽等资源，同时激励更多生态参与者的加入，FileStar设计了更加精细化的代币激励模型。

STAR代币总量为2,000,000,000STAR，不对外募资，团队无预挖，代币的分配规则如下：

70%由挖矿产生，产量逐天减少，每6年产量减半

30%用于激励提供存储资源的矿工

15%用于激励提供计算资源的矿工

15%用于激励提供带宽资源的矿工

10%用于激励提供其他有价值计算的矿工，包括零知识证明服务，AI，大数据等各类有价值的计算，由社区共同投票决定

30%用于对生态中其他参与者的长期激励

15%分配给FileStar基金会，5年解锁，用于项目的长期维护和迭代升级

7%分配给社区开发者

5%分配给FileStar生态中企业和应用，5年解锁

1%分配给媒体

1%分配给支持FileStar的交易所和钱包

1%用于处理法律关系，确保项目遵守当地法律法规

项目发布计划

2020年10月20日发布白皮书初稿

2020年10月30日发布Filestar第一版代码，实现基于filecoin的改进，免抵押，并修复filecoin多个bug

2021年2月30日实现白皮书中的大部分内容，包括新的封装Hash算法，递归零知识证明实现链下消息聚合提高全网TPS和引入随机抽查WindowPoST+VRF等

2021年8月30日推出可验证计算网络，激励Filestar的部分矿工，转向可验证计算网络

2021年12月30日推出可度量带宽网络，激励Filestar的部分矿工，转向可度量带宽网络

未来工作

实现分布式存储的激励网络是FileStar第一阶段的目标，其目的在于吸引一批高质量的服务器，提供丰富的存储，带宽和计算资源。在第一阶段网络稳定后，FileStar将提供更加丰富的激励机制，激励web3基础设施的搭建。方向包括：

提出计算资源、带宽资源证明机制，进一步吸引不同的基础资源提供者，实现分布式计算网络和分布式带宽网络；

激励网络中的计算资源为其他节点提供零知识证明计算服务；

为网络中其他节点提供可验证计算服务。

总结

FileStar在Filecoin核心创新的基础上，实现了一套更好的分布式存储网络激励层：通过取消前置抵押、采用新哈希函数等改进，全面降低了矿工参与挖矿的门槛；结合递归零知识证明，PoST+VRF等技术创新，解决了TPS和消息上链问题，极大的提搞了FileStar网络的可扩展性；对挖矿软件的优化使挖矿效率显著提升，提高了网络中硬件资源的利用效率。

FileStar采用了更加公平的代币分发规则以及去中心化社区治理，极大地提升了协议的公平性，有助于项目的长远发展，并最终实现基于IPFS协议的分布式存储、计算和带宽激励网络，成为未来web3基础设施的重要组成部分。

不同于Filecoin只激励大家提供分布式存储，FileStar将在分布式存储的基础上，激励大家提供可验证的计算和可度量的带宽资源，并最终和Filecoin形成巨大的差异化。我们相信随着区块链行业的整体发展和Filestar团队的全力开发，一个分布式互联网的世界正在我们眼前慢慢展开。

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