ECO:IPFS/FIL官方新动态丨Filecoin复制证明与时空证明详细解读_华特东方

Filecoin网络独特的证明系统，保证存储矿工按合同规定正确的为客户存储数据，保证Filecoin市场有效地运行。

使用Filecoin，可以对矿工的存储进行公开审核。换句话说，Filecoin的存储证明可为网络中的每个用户提供保证，确保所有矿工都按承诺存储数据。存储验证是将Filecoin市场整合在一起的粘合剂；它确保了网络上存储的所有数据的完整性。

为了使这些数据能够完整，同时也是用户所希望的，检查成为必要的保证，检查也是Filecoin最基本协议必须存在的一部分。这就是Filecoin证明系统起作用的地方。

证明系统是参与者用来验证存储服务的加密协议。

Filecoin的证明系统解决了去中心化存储以前难以解决的问题：1）矿工如何证明他们确实存储了他们所说的数据，2）矿工如何证明他们为此使用的物理空间是多少，3）矿工如何证明他们按合同时间进行了存储？

为了理解这一点，我们需要看一下Filecoin如何实现分散存储，以及使其证明系统与众不同的原因。

一、Filecoin如何实现分散存储

在集中存储服务中，我们信任可以保证其系统完整性和安全性的知名公司或实体，该第三方实体是保持对网络信心的关键。例如，当我们使用AmazonS3进行云存储时，我们并不真正信任Amazon使用的数据服务器网络。而是，我们相信亚马逊可以保证网络按承诺运行，根据公司的服务水平协议，我们存储在亚马逊上的数据将是安全和可用的。

但是，人们对分散存储网络的信任比集中存储更难以实现。在Filecoin网络上，世界上任何人都可以提供存储空间。然而要在像Filecoin这样的分散网络上保持信任，就必须需要一种能够让网络建立信任的方法。

Filecoin的证明系统，通过在Filecoin区块链的协议层中建立信任来做到这一点。Filecoin协议利用存储证明，作为在Filecoin区块链中达成共识的核心机制。

在每个公共区块链上，“共识”定义了关于区块链上的数据输入的协议。为了达成共识，区块链依靠共识算法生成新的区块，并保护区块链免受欺诈性数据输入的侵害。这些算法精准地确定了矿工为建立和维护区块链所做出的贡献。

但是，尽管其他区块链所采用的是，矿工通过浪费工作获得区块奖励的共识算法，例如工作量证明机制，但Filecoin的共识机制却是，矿工通过提供数据存储和验证存储数据完整性的有用工作获得区块奖励。

这意味着，Filecoin区块链本身会验证矿工执行的存储服务。同时，这也是Filecoin在其分散网络的协议层中建立信任的方式。

其核心是，Filecoin的共识算法由两种证明机制驱动，这两种机制共同使存储在Filecoin上的数据可公开验证，而这两种证明机制就是复制证明和时空证明。

二、复制证明和时空证明

要验证Filecoin网络上的数据存储，需要证明两点。

首先，需要证明正确的数据集存储在矿工提供的存储空间中。其次，需要证明在合同规定的时间内连续存储了该数据集。

Filecoin的证明算法可执行这些验证任务。复制证明，证明按合同规定执行的矿工正在存储客户原始数据的物理唯一副本；而时空证明，证明客户的数据是随时间推移而连续存储的。

复制证明从“密封”开始。

矿工将一部分可用的存储空间，称为“扇区”，用于存储客户的数据。填充该扇区后，将其密封。密封是一组将扇区逐渐转换为原始数据唯一副本的操作。该副本与Filecoin矿工的公钥关联。为了执行最终的PoRep，矿工将副本的加密哈希提交到公共Filecoin区块链。

通过PoRep，矿工可以提供公开证明，证明他们在执行证明时正在存储客户数据的唯一编码。只有拥有全部原始数据的矿工，才能向Filecoin区块链提交正确的CommR。

但是，仅一个PoRep并不能验证存储是否随时间推移而连续存储。这就是时空证明的来源。

使用PoSt，随机选择一个存储扇区，要求矿工为此扇区提供PoRep。这是通过一个程序来完成的，矿工被发出一个密码挑战，只有通过直接咨询该密封的扇区才能正确回答这个问题，矿工必须在严格的时间要求内完成这一挑战。

每个矿工每天都必须证明他们所有的存储，而且为了赢得区块，矿工们也被随机选择来证明存储。密封的计算难度，确保了矿工必须随时访问密封区域并保持其完整性。

PoRep和PoSt共同构成Filecoin独特的证明系统，即存储证明和空间证明的结合。

除了证明系统之外，Filecoin网络还依靠博弈论的激励机制来阻止恶意或过失的行为。所有同意在Filecoin网络上存储数据的矿工，必须在协议签订时以Filecoin代币的形式提供抵押品。

任何未通过PoSt检查的存储矿工都将受到惩罚，并且每当惩罚时，该抵押品的一部分都会丢失。惩罚过多后，所有抵押品都将丢失，这时矿工将无法再次向客户提供存储。

三、结论

Filecoin协议采用新颖的加密技术、共识机制和激励机制设计，提供了分散的存储网络和市场，客户和矿工可以放心使用。其核心是Filecoin独特的存储验证方法。

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