「第5期」Filecoin是如何运作的？

Filecoin自从于2020年10月主网上线以来可谓万众瞩目，炙手可热。在之前的文章中我们详细回顾了Filecoin的产生和发展，那么Filecoin的运作方式究竟是什么样的呢？今天我们一起来解读一下Filecoin的工作原理。

网络

Filecoin网络是一个分布式的点对点网络，由Filecoin节点以不同的方式参与组成。

节点通过安全的通道进行通信，这些通道用于向网络分发信息，在节点之间传输数据，并发现其他节点，从而保持一个连接良好的群，其中信息（如块和消息）可以快速流动，即使有成千上万的节点参与。

Filecoin节点

Filecoin节点或Filecoin客户端是同步Filecoin区块链并验证每个区块中的消息的对等方，一旦应用，就提供全局状态。节点可以管理Filecoin钱包并在其上接收FIL。

Filecoin节点还可以通过广播向网络发布不同类的消息。例如，客户端可以发布一条消息，将FIL从一个地址发送到另一个地址。节点可以向Filecoin矿工提议存储和检索交易，并在执行时为其支付费用。

运行Filecoin节点是一项低级别任务，通常意味着保持程序全天候运行。目前有几个Filecoin节点的实现正在进行中，其中Lotus是最先进的。

Filecoin矿工

矿工们通过执行不同类的交易并在链上添加新的区块（每30秒一次），为网络提供服务，并为此收取FIL奖励。

运行Filecoin miner是一项技术性很强的任务，需要很强的硬件需求才能完成必要的证明。Lotus miner是迄今为止Filecoin矿工的最先进实现。

交易

Filecoin中有两种主要的交易类：存储交易和检索交易。

存储协议是客户和存储矿工之间的协议，用于在网络中存储一些数据。一旦交易启动，矿工收到要存储的数据，它将反复向链证明它仍在按照协议存储数据，以便收集奖励。否则，矿工将被惩罚并失去FIL。

检索协议是客户端和检索矿工（可能也可能不是存储矿工）之间的协议，用于提取存储在网络中的数据（希望以快速可靠的方式）。与存储交易不同，这些交易是在链外完成的，使用支付渠道为收到的数据进行增量支付。

证明

如上所述，存储矿工必须证明他们是按照交易条款存储数据的。

这意味着：

• 它们必须存储客户端提交的所有数据
• 他们必须在整个交易过程中进行存储

通过使用复制证明（Proof Replication，PoRep），矿工们证明他们已经收到了所有的数据，并且他们已经用一种矿工独有的方式对数据进行了编码，这种方式使用了他们的物理存储，其他矿工无法复制（因此，对于同一数据的两个交易最终不能重复使用同一个磁盘）。此证明在交易开始和密封操作完成时提供。

一旦交易激活并且在其整个生命周期内，矿工将使用时空证明（PoSt）来证明其仍在存储与交易相关的数据。对于PoSt，随机矿工需要证明他们存储的数据的随机部分仍然存在。

Filecoin客户和其他矿工不断验证每个区块中包含的证据是否有效，提供必要的安全保障，并处罚不履行交易的矿工。

Gas费

通过在链中包括交易或证明执行消息会消耗网络上的计算和存储资源，Gas是消息消耗的资源的量度。消息消耗的Gas直接影响发件人必须支付的费用，矿工将其包括在新块中。

历史上在其他区块链中，矿工以本币为单位指定Gas费，然后根据消息消耗的Gas量向生产矿工的区块支付优先费用。Filecoin的工作原理类似，只是要燃烧掉一定数量的费用（发送到不可恢复的地址）以补偿网络的资源消耗，因为所有节点都需要验证消息。这个想法是基于以太坊的EIP1559 。

Filecoin网络中消耗的费用金额是由动态的 BaseFee给出的，该费用会根据网络拥塞参数（块大小）自动进行调整。当前值可以从块浏览器之一获得，也可以通过检查当前区块来获得。

此外，每条消息都附有许多与Gas有关的参数，决定矿工获得的奖励金额。

以下是术语和概念的概述：

• GasUsage：消息执行实际消耗的Gas量。当前的协议不知道一条消息在执行前到底消耗了多少Gas，但是可以估计出来。GasUsage是用Gas单位测量的。
• BaseFee：执行每条消息所消耗的每单位Gas所消耗的燃料量。它是以attoFIL/Gas为单位测量的。
• GasLimit：消息发送方对消息执行所能消耗、估计和指定的Gas量的限制。它是用Gas单位来测量的。块中包含的所有消息的GasLimit之和不得超过BlockGasLimit。消息将无法执行，如果他们用尽Gas，执行的任何影响将被还原。
• GasFeeCap：发件人愿意为每个GasUnit为区块中包含消息而支付的最大代币数量。它是以attoFIL/Gas为单位测量的。发送消息时，消息发送者的最低余额必须等于GasFeeCap乘以GasLimit的最低余额，即使并非所有余额都将被消耗掉。GasFeeCap可以作为一种保护措施，防止意外的高额基费波动。
• GasPremium：优先权费用，它按每单位GasLimit的价格支付给块状生产节点。这受GasFeeCap的限制，BaseFee具有更高的优先级。这以attoFIL / GasUnit为单位，并且可以低至1 attoFIL / GasUnit。
• Overestimation burn：当Gas极限和Gas使用量之间的差异较大时，需要燃烧的额外Gas量会增大。

发送消息的总成本为：

• GasUsage *BaseFee FIL（已燃烧）+
• GasLimit*GasPremium FIL（矿工的奖励）+
• OverEstimationBurn*BaseFee FIL

一个重要的细节是，无论使用的GasFeeCap是什么，每个消息都会支付燃烧费。因此，一个低GasFeeCap可能会导致减少的GasPremium，甚至是负的！在这种情况下，包含消息的矿工将不得不自掏腰包支付所需金额，这意味着他们不太可能在新区块中包含此类消息。

Filecoin实现可以选择矿工如何选择消息以包含在新块中的启发式方法，但是他们通常会尝试最大化矿工的回报。

通过今天这篇文章相信大家对Filecoin的工作原理以及它特有的一些概念和术语有了一定的了解。作为IPFS的激励层，Filecoin公认补全了IPFS技术没有激励层的缺陷，完善了IPFS的技术短板。因此自诞生以来，Filecoin就被众多行业大佬看好，更是资本风投的宠儿。下篇文章我们将带您了解Filecoin背后强大的投资机构。