漫谈Filecoin 现状、组成结构与未来

概述

Filecoin 生态系统中正在进行大量工作，很难看出所有部分是如何组合在一起的。在这篇博文中，我将解释 Filecoin 的结构和路线图的各个组成部分，以期简化对这个生态系统的导航。本博客分为以下几个部分：

1，什么是 Filecoin？

2，深入了解主要组件

3，最后的想法

这篇文章旨在成为 Filecoin 领域主要事件的入门读物；它绝不是详尽无遗的！希望这篇文章可以作为一个有用的锚点。读者也可以使用其中的嵌入式链接。

什么是 Filecoin？

我的简短回答：Filecoin 正在为数据启用开放服务，建立在 IPFS 协议之上。

IPFS 允许数据与特定服务器分离——减少数据孤岛和对特定机器（的依赖）。在 IPFS 领域，目标是允许对数据的永久引用——并执行计算、存储、传输等操作——而不依赖于特定设备、云提供商或存储网络。

Filecoin 是 IPFS 之上的一个激励网络——它允许你在开放市场上外包数据服务。

今天，Filecoin 主要关注存储作为开放服务（storage as an open service）——但愿景包括存储、分发和转换数据的基础设施。通过这个视角观察 Filecoin，项目所追求的路径和正在采取的赌注/权衡变得更加清晰。

将 Filecoin 分成几个主要组件：

1，存储市场：今天已经有了（冷存储），正在进行改进

2，检索市场：进行中

3，数据计算（链下计算）：进行中

4，FVM（可编程应用）：进行中

5，星际共识（可扩展）：进行中

深入了解主要组件

存储市场

存储是 Filecoin 经济的基础。Filecoin 的存储网络是一个存储供应商的开放市场——所有供应商都提供存储客户可以竞标的容量。迄今为止，全球有 4000 多家存储提供商提供 17EiB（并且还在不断增长）的存储容量。

Filecoin 的独特之处在于它使用两种类型的证明（都与存储空间和数据相关）来达成共识：复制证明（PoRep）和时空证明（PoST）。

PoRep 允许矿工证明他们已经分配了一定数量的存储空间，并且有某些数据（可能是空白空间，可能是用户的数据）的唯一编码存储到空间。这证明了特定的数据副本存储在网络上。

PoST 允许矿工向网络证明来自存储空间集的数据仍然完好无损（每 24 小时，整个网络被检查一次）。这证明了所述数据随着时间的推移被存储。

这些证明与经济激励相关，经济激励奖励诚实存储数据的矿工（区块奖励），严厉惩罚丢失数据的矿工（削减）。你可以把这些激励措施视为加密强制执行的服务级别的协议，但它不依赖服务提供商的声誉，而是使用密码学和协议来确保（网络）正常运行。

总之，Filecoin 区块链是关于网络上数据和存储空间发生了什么的可验证分类账。

该架构有一些独一无二的特点：

Filecoin 存储网络（总存储容量）是 17EiB——但 Filecoin 区块链仍然可以在硬件上进行验证。这使 Filecoin 区块链的属性类似于以太坊或比特币，但能够管理锚定到区块链中的服务的互联网级别的容量。

Filecoin 使用 SNARK 证明，而不是在链上存储数据，这使（可扩展）能力得以实现。与 zk-rollups 为批次交易提供有效性证明相同，Filecoin 的证明可以用于验证链下数据的完整性。

Filecoin 上，存储提供商的 “工作” 提供网络共识的同时能实现数据存储。网络上的存储提供商得到区块奖励和其他费用（例如交易费用）补贴。Filecoin 的存储价格也非常便宜。

Filecoin 通过网络上的数据完整性证明进行定期 “检查”（整个网络 24 小时检查一次）。这些可验证的陈述是重要的原语，使 Filecoin 网络上能够构建独特的应用程序。

虽然这种架构有很多优点（可扩展性！可验证性！），但它的代价是增加了复杂性——存储提供过程变得更加复杂，将数据写入网络可能需要时间。这种复杂性使得 Filecoin（就像今天一样）最适合冷存储。今天使用 Filecoin 的许多人很可能通过开发人员入口（Estuary.tech、NFT.Storage、Web3.Storage、Chainsafe 的 SDK、Textile 的 Bidbot 等）将 IPFS 中的热缓存与 Filecoin 中的冷存档相结合。对于那些只使用 Filecoin 的人来说，他们通常会存储大规模的档案。

然而，随着存储提供过程和证明的改进，Filecoin 预计将开启更多的热存储用例。需要关注的一些重大进展：

SnapDeals — 加上以下内容，存储提供商可以将挖矿过程转变为一种管道，将数据注入网络上的现有容量，从而显着减少数据上链的时间。

Sealing-as-a-service / SNARKs-as-a-service — 允许存储提供商专注于数据存储并将昂贵的计算外包给专业提供商市场。

证明优化——调整硬件以优化 Filecoin 证明的生成。

更高效的密码原语——减少证明生成的足迹或复杂性。

注意：所有这些都与 “读取” 流程分开——如今，通过未封装的副本存在更快读取的技术。但是，要使 Filecoin 达到 web2 速度，我们将需要检索市场，这将在下一节中讨论。

检索市场

关于检索市场的论点很简单：在规模上，通过开放市场在边缘缓存数据可以解决光速问题，并带来比传统基础设施更低成本的高性能交付。

为什么呢？论据如下：

内容寻址的魔力（使用内容指纹作为规范参考）意味着数据是可验证的。

这巧妙地映射到构建一个无需许可的 CDN——这意味着任何人都可以提供基础设施和服务内容——因为最终用户总是可以验证他们收到的内容是他们请求的内容（即使是来自不受信任的计算机）。

如果任何人都可以为这个无需许可的网络提供基础设施，则可以从边缘缓存节点市场（而不是集中规划把这些节点放置到哪）创建 CDN，并使用激励机制来引导硬件——从而实现性能和成本的最佳权衡。

在 Filecoin 上设计检索市场的方式，其目的不是强制使用特定的网络，而是让生态系统发展（例如 Magmo、Ken Labs、Myel、Filecoin Saturn 等）来解决组件构建检索市场（的问题）。

注意：鉴于延迟（速度）要求，检索发生在链下，但服务支付的结算可以发生在链上。

数据计算（链下计算）

数据计算是开放服务难题的第三部分。当人们想到需要对数据做什么时，通常不仅仅是存储和检索——用户还希望能够转换数据。这些基于数据的计算协议的目标通常是通过 IPLD 执行计算。

对于不熟悉的人，IPLD 旨在成为内容寻址系统的数据层。它可以用来描述文件系统（比如 IPFS 使用的 UnixFS）、以太坊数据、Git 数据——实际上是任何哈希链接的东西。

IPLD 通用性的好处在于它可以成为各种数据的接口——通过构建与 IPLD 交互的计算工具，我们降低了团队构建这些工具的复杂性，能够让他们的网络与大量的底层数据类型兼容。

注意：这对于任何在 IPFS / IPLD 之上构建的网络（例如 Celestia、Gala Games、Audius、Ceramic 等）而言应该都是一件令人兴奋的事。

当然，不同的计算要求不同——不同的用例需要不同类型的计算。某些用例可能对可验证性有更严格的要求，可能需要 ZK 证明和结果来证明输出是正确的。某些用例可能希望将数据完全保密，可能需要完全同态加密。其他情况下，可能只需要像在传统云上一样进行批处理，并依靠经济或声誉担保来确保正确性。

有许多团队致力于不同类型的计算——从大规模并行计算（例如 Bacalhau）到可加密验证的计算（例如 Lurk），再到介于两者之间。

Filecoin 的一个有趣特性是存储提供商将计算资源（GPU、CPU——作为需要运行证明的功能）与他们的数据放在一起。至关重要的是，此功能很好地设置了网络，使计算被放到数据中，而不是把数据放到外部计算节点。鉴于数据具有重力，这是设置网络以支持对大型数据集进行计算的用例的必要步骤。

Filecoin 的设置使得计算层可以作为 L2 部署 Filecoin 之上

FVM（可编程应用程序）

到目前为止，我已经讨论了与 Filecoin 网络上存储的数据相关的三种服务（存储、检索和计算）。这些服务及其可组合性可能带来网络服务的复合需求——所有这些最终都锚定在 Filecoin 区块链中并产生对区块空间的需求。

但是如何增强这些服务呢？

下面进入 FVM——Filecoin 虚拟机部分。

FVM 将启用对 Filecoin 状态的计算。这项服务至关重要——因为它赋予网络来自其他网络的智能合约的能力。

使用 FVM 可以构建定制的激励系统，在网络上提供更复杂的产品：

• 数据 DAO
• 可检索性预言机
• 永久存储合约/存储背书
• 修复赏金
• 存储供应商的不足额抵押借贷市场

……

Filecoin 的虚拟机是 WebAssembly (WASM) VM，其设计类似于管理程序。FVM 的愿景是支持许多外部运行时（runtimes），从以太坊虚拟机（EVM）开始。这种互操作性意味着 Filecoin 将支持多个虚拟机——在为 EVM 设计的同一个网络合约上，可以部署 MoveVM 等。

通过支持许多虚拟机，Filecoin 开发人员可以部署来自其他生态系统的强化合约，以在 Filecoin 经济中建立链上基础设施，同时也使其他生态系统更容易在本地桥接 Filecoin 网络上的服务。多 VM 支持还允许 Filecoin 经济和其他 L1 经济之间进行更多的本地交互。

FVM 至关重要，因为它为人们从 Filecoin 网络（存储、检索和计算）部署和触发自定义数据服务提供了表达能力。此功能允许在 Filecoin 的基本原语上构建更复杂的产品，并实现更广泛的采用。

最重要的是，FVM 还为本文要讨论的最后一个主要支柱奠定了基础：星际共识。

星际共识（可扩展性）

在深入探讨星际共识是什么之前，有必要重申一下 Filecoin 的目标是：数据的开放服务（存储、检索、计算）作为集中式云的可靠替代品。

为此，Filecoin 网络需要达到比当前区块链更高的可扩展性：

Filecoin 网络的产品要求

查看上述要求，一条链达到所有这些属性似乎是矛盾的。确实！Filecoin 不是试图在基础层强制获得所有这些属性，而是想要通过网络传递这些属性。

通过星际共识，网络允许动态创建递归子网。这个框架允许每个子网在安全性和可扩展性之间权衡（并递归地启动自己的子网）——同时仍然将信息检查点到它们各自的父子网（parent subnet）。

这种设置意味着，虽然 Filecoin 的基础层高度安全（允许许多人通过家中的硬件进行验证），但 Filecoin 可以拥有本地连接的子网，可以进行不同的权衡，从而解锁更多用例。

关于如何设计星际共识，一些有趣的属性：

• 每个子网都可以启动自己的子网（启用递归子网）
• 本机消息向上、向下和跨树传递——这意味着这些子网中的任何一个都可以相互通信
• 安全性和可扩展性之间的可权衡性（每个子网可以选择自己的共识模型，并且可以选择维护自己的状态树）。
• 从子网到父子网的防火墙式安全保证（从父链的角度将每个子网视为一个有限责任链，直到注入代币）。

Filecoin 星际共识的一些设置：

• 因为子网可以有不同的共识机制，星际共识为允许与其他生态系统进行本地通信的子网打开了大门（例如 Cosmos 的 Tendermint 子网）。
• 使子网能够在可扩展性和安全性之间权衡（并允许与进行不同权衡的子网通信）意味着 Filecoin 可以拥有具有不同属性的网络。高性能子网可以获得超快速的本地共识（以启用诸如聊天应用程序之类的东西）——同时允许将结果检查点到高度安全（可验证且缓慢）的 Filecoin 基础层。
• 在吞吐量非常高的子网中（单个数据中心，运行几个节点）——FVM/ IPVM 工作可用于简单的任务调度和直接 “链上” 执行计算——本地消息传递和支付回升到更多安全的基础层。

最后的想法

在阅读完以上所有内容之后，你想更好地了解 Filecoin 是什么，以及它与其他协议有哪些不同？Filecoin 的目标不仅仅是成为一个存储网络（就像特斯拉的目标不仅仅是推出 Roadster 一样），Filecoin 的目标是促进一个由开放服务驱动的完全去中心化的网络。

与大多数其他 web3 基础设施相比，Filecoin 的目标不仅仅是单一服务。与大多数 L1 相比，Filecoin 的目标是一组通过网络架构实现的用例。令人兴奋的是，这意味着 Filecoin 无需在相同的用例上竞争，而是可以扩展在加密轨道上可做的事情。