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Filecoin功能:可验证的存储

发布时间:2020-06-30

这是介绍Fileocin功能的第二篇文章,重点介绍Filecoin协议特有功能——可验证存储。Filecoin功能的第一篇介绍如何实现大规模离线数据传输?

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Filecoin市场有效运行,因为客户可以确信网络上的存储矿工正在正确地存储其数据。这种信心来自Filecoin自己独特的证明系统,该系统可确保Filecoin网络上的存储工作按合同规定进行。

使用Filecoin,可以对矿工的存储进行公开审核。换句话说,存储证明可为Filecoin网络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。

对于Filecoin,为了让这些数据完整性检查为存储用户提供他们想要的保证,这些检查必须是Filecoin最基本协议的一部分。这就是Filecoin的证明系统发挥作用的地方(之前官方也撰写了另一篇有关Filecoin证明的博客文章)。

证明系统是参与者(矿工)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的一个难以解决的问题:矿工们如何证明他们确实存储了数据以及他们专用的物理空间?要理解这一点,我们需要看看Filecoin是如何实现分布式存储的,以及使其证明系统与众不同的原因。

Filecoin如何实现分布式存储

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Amazon S3进行云存储时,我们并不真正信任Amazon所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。

对去中心化网络的信任更难以实现。在Filecoin网络上,世界上任何人都可以提供存储空间。但是要在像Filecoin这样的去中心化网络上保持信任,您需要一种在全球网络中建立信任。

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”定义了有关存在于区块链上的数据条目的协议。为了实现这一共识,区块链依靠共识算法来生成新的区块,以保护区块链不受欺诈性数据输入的影响。这些算法精确地确定了矿工如何为建立和维护区块链做出贡献。

其他区块链依赖于一致算法,要求矿工执行浪费的工作(例如工作证明区块链),但Filecoin的共识机制却使矿工参与了提供和验证存储数据完整性的有用工作(各种存储证明,即验证的复制和验证的时空)。

这意味着Filecoin区块链本身会验证矿工执行的存储行为。这就是Filecoin在其去中心化网络的协议层中建立信任的方式。Filecoin的共识算法的核心是两种验证机制,这两种机制共同使得数据存储可以在Filecoin区块链上公开验证:复制验证和时空验证。

复制证明和时空证明

要验证Filecoin去中心化网络上的存储,需要证明两点。首先,需要证明在给定的存储空间中存储了正确的数据集。其次,需要证明在给定的时间内连续存储了相同的数据集。

Filecoin的证明算法执行这些验证任务。复制证明证明给定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连续存储的。这就是两个证明的工作方式。

复制证明(PoRep)从称为“密封”的过程开始。一个矿工奉献一部分可用存储空间,称为“扇区”。用于存储客户的数据,一旦这个存储空间存储满了,它就被密封了。密封是一组将扇区逐渐转换为原始数据的唯一副本的操作。该副本与Filecoin矿工的公钥关联。为了执行最终的复制证明,矿工向公共文件区块链提交副本的加密哈希(它的CommR)。

通过复制证明,矿工还可提供公开证明,证明他们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(对副本的链上承诺)。但是,仅一个复制证明并不能验证存储是连续的。

这就是时空证明(PoSt)的作用。在时空证明中,要求随机选择的矿工为他们维护的随机选择的存储扇区提供复制证明。这是通过一个过程来完成的,在这个过程中,矿工被发出一个密码挑战,只能通过直接咨询一个密封的扇区来正确地回答。矿工必须在严格的时间限制内对这一挑战作出反应。每个矿工必须每天证明其所有存储,并且还随机选择矿工来证明存储以赢得区块。密封的计算难度保证了矿工必须随时进入密封区域并保持其完整性。

复制证明和时空证明共同构成Filecoin独特的证明系统,将存储证明和空间证明结合在一起。

除了证明系统之外,Filecoin网络还依靠博弈论的动机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,在签订协议时必须提供Filecoin形式的担保。任何未通过时空证明检查的存储矿机都将受到惩罚,每当应用惩罚时,抵押品的一部分将丢失。罚款过多后,所有抵押品都将丢失,从而阻止了矿工再次向客户提供存储。

结论

Filecoin协议采用新颖的加密技术,共识协议和博弈论激励机制设计,提供了去中心化的存储网络和市场,客户和矿工可放心使用。其核心是Filecoin独特的存储验证方法。可在官方最新的ProtoSchool教程中阅读有关在Filecoin上验证存储的更多信息。

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原文链接:

https://filecoin.io/blog/filecoin-features-verifiable-storage/

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