passpark
作者passpark2021-07-12 09:47
系统工程师, 浪潮商用机器有限公司

Filecoin与数据存储

字数 6465阅读 893评论 0赞 0

Filecoin网络与使命

作为一个全新的数据存储和分发网络,Filecoin网络的使命是为人类打造分布式的、高效且强大的基础。Filecoin网络将通过激励起经济的持续增长及发展以实现这一使命。经济结构设计的目的是让参与者与网络目标激励兼容,以尽可能少的规则务实地奖励有效和可靠的存储。

Filecoin不仅仅是一个网 络 ,该协议为围绕存储和检索数据创建市场经济奠定了基 础 。网络前所未有的增长需要网络参与者做前所未有的协作。 这需要市场经济中的研究人员 、工程师 、利益相关者、 矿工和用户的共同协作,不断改进网络使其能适应并支持更多的应用场景。

Filecoin经济中的参与者

在在Filecoin经济中,存在三个不同的市场以及网络中参与者交换不同的商品或服务。 在存储市场中,存储矿工出租可用的数字化存储,这些存储将由Filecoin网络进行验证。 相反,存储用户通过支付filecoin来存储其数据。存储定价基于可用的存储容量和存储合约的期限。 在检索市场,用户将filecoin支付给检索矿工以获得他们提供的数据副本。 最后,参与者相互进行代 币交易从而将filecoin流转到用户、矿工和其他代币持有者手中。

图1:网络的不同参与者及其常见的交互关系。注意一个个体或实体可以身兼多个角色,例如 任何持有filecoin的个体或机构都被视作为代币持有者。

Filecoin的存储服务

Filecoin经济模式以数据存储为基础,存储矿工在确保链上共识和提供存储服务方面发挥着核 心作用。 Filecoin区块链使用其区块奖励来补贴链上共识参与和提供可用的存储服务。

什么是扇区

扇区是Filecoin上存储的基本单位,具有标准的大小以及明确的承诺时间期限,类似全球货运 中的集装箱一样来提供数字化存储服务。扇区的大小平衡了安全性与可用性。扇区的生命周期 由存储市场决定,并明确该扇区所承诺的期限。

当Filecoin存储市场上的存储矿工和用户相匹配时,便形成了一个交易订单。协议不会将与真 实用户产生交易的订单和矿工进行自我交易的订单区分开1。但是,“承诺容量”架构可以使自 我交易变得不必要且在经济上非理性。

如果一个扇区的容量只有部分是交易订单,则网络会将其余部分视为“承诺容量”。同样,没有 交易订单的扇区被称作承诺容量扇区;矿工只需向网络证明他们承诺存储的容量便会获得奖励 ,协议鼓励矿工去寻找用户存储需要。当矿工找到存储需求时,他们可以升级其承诺容量扇区 以赚取额外的收入,该过程目前涉及重新封装、通过一个密集的计算过程来为存储数据生成一 个独一无二的标识。未来升级承诺容量将最终无需重新封装即可实现。

承诺容量扇区可以提高矿工存储用户数据的动力,但并不能完全解决问题。存储真实的用户文 件会增加存储矿工的运营成本。在某些情况下(例如如果矿工认为区块奖励的价值远远超过交 易订单的价值),矿工可能仍会选择完全忽略用户的数据,而只存储承诺容量以尽快获得区块 奖励来提高其存储算力。这将降低Filecoin的使用效率,并制约用户在网络上存储数据的能 力。Filecoin通过引入已验证用户的概念来解决此问题。已验证用户通过一个分布式的验证者 网络进行认证。验证后,他们可以将预定数量的已验证用户交易数据发布到存储市场,具体取 决于其数据量的大小。与没有经过验证的用户进行交易的扇区相比,与已验证用户交易的扇区 将获得更多的存储算力,从而获得更多的区块奖励。这就为存储矿工提供了额外的动力来存储 用户数据。

得到验证并不困难,对于拥有真实数据并存储在Filecoin上的所有人来说,进行验证非常容 易。验证者可以自由地(但负责并透明地)分配已验证用户数据量使他们更容易加入进来,但 总体效果应该是大大增加了Filecoin中存储的有用数据的比例。

根据不同的扇区内容,并非所有扇区对网络都有相同的效用。扇区质量的概念通过表明其存有 有价值的数据区分开不同的扇区。这种区分被用来为更高质量扇区分配更多的补贴。

扇区时空​:由扇区大小乘以扇区承诺周期(以字节纪元byte-epoch为单位)决定。
交易订单权重:​此权重将交易订单所占时空转换为共识算力。一个扇区中已验证用户的交易订单所占权重则称为已验证交易订单权重,并大于普通交易订单权重。
交易订单质量倍数: ​不同交易订单的类别(承诺容量、普通交易和已验证用户交易)有不同的质量倍数以此区别奖励。
 原始字节算力:​扇区的原始字节,其扇区大小。 
 加权字节算力:​原始字节算力 * 扇区质量倍数。这也是共识算力。 
扇区质量倍数:​扇区质量是在激活扇区时分配的(矿工开始证明他们正在存储文件的纪元)。扇区质量倍数计算为交易质量倍数(承诺容量、普通交易和已验证用户交 易)的平均值,并以每种交易类型在该扇区中所占的时空量来加权,公式如下:

扇区封装

通过复制证明(PoRep)来封装扇区是一个计算量密集的过程,会生成该扇区独一无二的标识 码。一旦数据被封装,存储矿工将:生成证明;运行SNARK来压缩证明;最后,将压缩后的 结果提交到区块链,作为存储承诺的证明。

扇区的生命周期

一旦扇区生成并将交易订单提交到Filecoin区块链上,存储矿工就开始在扇区上生成时空证明 (PoSt)来赢得获得区块奖励的机会并赚取存储费用。协议的第一次迭代支持32GiB和64GiB扇区。最长的扇区生命周期由证明算法确定,初步而言 最长扇区生命周期为18个月。扇区在其生命周期结束时会自然到期。此外,矿工也可以延长其扇区的周期。矿工完成了承诺 后才可以获得区块奖励并取回初始质押。

运营风险和故障在存储业务中很常见,故障费用的多少取决于故障严重程度 以及矿工从该扇区获得的收入,以确保与激励机制兼容。扇区存储故障费用的三种类型为:

扇区故障费:​当扇区处于故障状态时,每天按扇区支付此费用。费用的数额略大于 该扇区的预期收入。如果一个扇区连续两个星期以上仍存在故障,则该扇区将支付 终止费并从链上删除。对于有故障的扇区,此费用的初始价值为2.14天的区块奖 励。当存储矿工的可靠性提高到合理阈值以上时,这些费用带来的风险将迅速降低。
扇区故障检测费:​如果矿工未如实报告故障,而是链上发现了未报告的故障,这是 发生故障时支付的一次性费用。考虑到PoSt检查的概率,费用是特定扇区能够获得 的5天区块奖励。
扇区终止费:​通过自动故障检测或矿工作出决定在扇区到期之前终止扇区。收取的 终止费原则上等于该扇区到目前为止已赚取的收入,但是有一个上限以鼓励承诺时 间更长的扇区。在主动终止中,矿工决定违约并停止挖矿,支付终止费而离开。在 故障终止中,一个扇区处于故障状态的时间过长(14天),链将终止交易并退还用 户剩余订单费用和惩罚矿工支付此费用。目前,每个扇区终止费的上限是该扇区将 获得的90天区块奖励。矿工有责任遵守当地法规,有时可能需要接受终止费来遵守法律法规。

代币的供应和需求

Filecoin代币分配细则如下:铸造上限为20亿枚filecoin,称为FIL_BASE。在Filecoin的创世 区块分配中,FIL_BASE的10%分配给融资,其中7.5%在2017年售出,余下的2.5%将被用作生 态发展,后续融资,和或其他在2017年所描述的用途。FIL_BASE的15%分配给协议实验室 (包含4.5%给实验室团队和贡献者),5%分配给Filecoin基金会。其余的70%作为挖矿奖励 被分配给Filecoin矿工,“用于提供数据存储服务、维护区块链、分发数据、运行合约等。”随 着时间的推移,这些奖励将支持多种类型的挖矿,因此该部分将细分为涵盖不同类型的挖矿活动。


图二:代币的分配

存储挖矿奖励

存储矿工是在网络上线时唯一分配有激励的矿工群体。这也是最早期的矿工群 体,他们也负责维护协议的核心功能。因此最大部分的挖矿奖励都分给了这个群体,55%的 FIL_BASE(占挖矿奖励的78.6%)。这部分奖励主要由区块奖励发放,用于奖励维护区块链 ,运行合约,并补贴可靠并有用的存储。这一部分也会涵盖早期矿工奖励,例如太空竞赛上的奖励和其他潜在的存储矿工启动方案,如水龙头。

挖矿奖励储备

为了打造一个强健的经济,Filecoin生态需要保证所有矿工都有激励(例如检索 矿工,维修矿工,和未来暂时未知的矿工类别)。为了保证网络能给其他类别的矿工提供激励,15%的FIL_BASE(占挖矿奖励的21.4%被预留为挖矿奖励储备。社区未来可以通过Filecoin 改进提案(FIPs)或类似的去中心化决策方式来决定如何分发这些代币。例如,社区可以决定 为检索挖矿和其他挖矿活动设立奖励。就像其他区块链网络和开源项目一样,在未来的许多年 里,Filecoin网络将会持续进化,适应并克服挑战。预留出这些代币储备为未来的矿工和生态 整体提供更多的灵活性。其他尚未被补贴的挖矿活动,如检索挖矿,对Filecoin经济也非常重 要,这些挖矿活动可以说需要更高的一个挖矿奖励比例。许多年后随着网络的演化,社区可以决定这一储备金是否足够以及是否需要调整未被挖出的代币。

参数描述
FIL_BASE2,000,000,000FIL 网 络 FIL 铸 造上限。
FIL_MiningReserveAlloc300,000,000 FIL为未来Filecoin经济增长而预留的代币 储备,具体未来使用方案由Filecoin社 区决定。
FIL_StorageMiningAlloc1,100,000,000 FIL通过区块奖励,网络初始化等方式分给 存储矿工的代币奖励。
FIL_VestedSum of genesis MultisigActors .AmountUnlocked创世锁仓已解锁的代币总量。
FIL_StorageMinedRewardActor .​TotalStoragePowerReward已被存储矿工挖出的代币总量。
FIL_LockedTotalPledgeCollateral + TotalProviderDealCollateral + TotalClientDealCollateral + TotalPendingDealPayment + OtherFutureLockedFunds由于挖矿,交易和其他机制已被锁仓的 代币总量。
FIL_CirculatingSupplyFIL_Vested + FIL_Mined - TotalBurntFunds - FIL_Locked在经济里流通并可交易的代币总量,并 作为市值计算的基础。
TotalBurntFundsBurntFundsActor.Balance由于惩罚和链上计算被燃烧的代币总 量。
TotalPledgeCollateralStoragePowerActor .TotalPledgeCollateral所有矿工质押锁仓的总和。
TotalProviderDealCollateralStorageMarketActor .TotalProviderDealCollateral所有存储提供者交易质押总和。
TotalClientDealCollateralStorageMarketActor .TotalClientDealCollateral所有存储用户交易质押总和。
TotalPendingDealPaymentStorageMarketActor .TotalPendingDealPayment所有存储用户锁仓但未交付的存储费用 总和。

Filecoin存储矿工vs检索矿工,哪个收益更高

对于IPFS&Filecoin的激励机制来说,主要分为存储矿工和检索矿工两类。那么这两类矿工在参与激励机制时该如何选择呢?哪一种矿工的收益更高?

  • 首先,我们要了解的基础知识是Filecoin代币总量为20亿,其中70%留给矿工参与激励机制产生,也就是说由IPFS激励机制所得的代币总量为14亿枚Filecoin 。需要注意的是:只有存储矿工才有资格参与Filecoin网络新区块的生成,如果存储矿工挖到了新区块,就可以得到挖取新区块的奖励以及包含在区块中的交易费,14 亿枚FIL会通过这种方式产生并流通。
  • 存储矿工和检索矿工在服务市场中的工作模式

      存储矿工需要响应用户的PUT请求来参与Filecoin,主要任务是提供存储空间和形成数据资源库以此来获得代币奖励,同时在验证者要求验证数据的时候提交存储证明,存储证明主要有复制证明和时空证明两种,如果未能及时提交存储证明或者存储证明出现问题,那么将会接受系统的惩罚机制,即扣除交易前的抵押物(FIL)。
      检索矿工的主要任务是响应客户Get请求并提供检索服务来参Filecoin。检索矿工在收到用户的读取请求后会寻找合适的存储矿工的报价订单,在合理的范围促成交易的达成。和存储矿工不同的是:检索矿工不需要提供抵押,不需要提交存储数据,不需要提供存储证明。
  • 还有一点我们要知道的是存储矿工可以同时作为检索矿工参Filecoin 网络。检索矿工可以直接从客户或者检索市场赚取收益;而存储矿工不仅仅可以直接从客户或存储市场赚钱收益,而且还能参与 Filecoin 新区块的生成,从而获取挖取新区块的奖励和包含在区块中的交易费。

早期IPFS&Filecoin激励机制,存储矿工的收益应该大于检索矿工的收益。当客户量逐渐增长到一定数量的时候,整个IPFS存储市场会趋于稳定,需要存储的数据和对于存储空间的需求也不会有太大波动。而这时IPFS网络中存储的数据量已经积累到了一定程度,检索市场不断扩大,更多的客户会有获取已有数据的请求,因此对于检索矿工的需求量会不断上升,在这个阶段检索矿工和存储矿工的收益基本持平。

在Filecoin经济体系里,检索矿工和存储矿工的收益构成是完全不同的,在Filecoin经济体系中矿工共有四种收益模式:

1、新币发放收益

存储矿工和检索矿工通过投入存储设备和带宽服务来获取Filecoin新币。这属于早期激励机制红利。

2、存储收益

存储矿工通过抵押一部分代币向网络提供可供出售的存储空间,存储空间被用户购买后可获取用户支付的交易费用。

3、检索收益

检索矿工向网络提供数据检索服务,销售自己的网络带宽,通过找寻用户所需下载的数据进行交易获取用户支付的数据下载费用。

4、区块链收益

存储矿工争取新的区块可获得两种收益。一种是打包区块所产生的的新币;另一种是区块内所有交易包含的交易费用。

Filecoin体系的长期运行得力于检索矿工、存储矿工和用户的交易往来,他们在Filecoin体系中自我平衡、自我修复,逐步建立起健壮的分布式存储网络,搭建更好更完善的IPFS生态圈。

Filecoin对存储的要求

从上述分析来看,在Filecoin发展的初期阶段,矿工的收益主要还是集中在存储矿工,存储矿工的激励收益主要在于新币发放收益,区块收益,存储收益。当前很多客户着力在快速封装数据,获取区块收益。不同于存储矿工,检索矿工的收益模式相对单一,只能从用户的检索订单提供服务,并从中获得交易代币。随着IPFS建设的越来越大,Filecoin的使用规模越来越广,检索订单的数量会呈现递增趋势,矿工的检索收益也会越来越大。

在封装的情况下,以32GB为一个扇区大小封装完成之后,即可形成算力,获取区块收益或存储收益,因此对后端存储有较高的顺序写高带宽的需求,在实际测试中,一般客户会使用10G,25G或 Infiniband等高速网路,加速封装写数据进程。

另外对于存储空间使用效率也是一个很高的关注点。Filecoin网络产生的数据量巨大,更高的存储效率,对客户来说可以提高更大的投入产出比,比如使用16TB的大容量磁盘,使用高密度的节点,使用纠删码等技术提升有效存储空间,都是很适合该使用场景的。

如果觉得我的文章对您有用,请点赞。您的支持将鼓励我继续创作!

0

添加新评论0 条评论

Ctrl+Enter 发表

作者其他文章

相关文章

相关问题

相关资料

X社区推广