【IPFS】Filecoin: 一个去中心式存储网络(第一章)

【IPFS】Filecoin: 一个去中心式存储网络(第一章)

当今的互联网正处于一股浪潮之中:中心专有式服务正逐渐被去中心式服务所取代;中心式信任方逐渐被可验证式分布计算取代;脆弱的位置寻址逐渐被弹性的内容寻址取代;低效的整体服务逐渐被点对点算法市场取代。比特币、以太坊及其他区块链产品已经证明了去中心化交易分账的有效性。这些公共账本可以处理精密而智能的合同,以加密的方式交易价值数百亿美金的资产。这些系统是开放式互联网最早的实体,去中心化网络的参与者们在没有中心管理或中心式信任方的情况下,提供了很有用处的支付服务。IPFS通过对全球性点对点网络所使用的数十亿文件提供服务,证明了去中心化网络中内容寻址的效用。

Filecoin是一个去中心化的存储网络,它可以将云存储转变为算法市场。这个市场运作在一个拥有本地协议记号(也叫做“Filecoin”)的区块链上,在这个市场上,矿工们通过对客户提供存储服务赚取Filecoin。相对地,客户可以使用Filecoin来雇佣矿工存储或分发数据。同比特币相似,Filecoin矿工们会为了追求回报而竞相开采区块,但Filecoin的开采能力与存储积极性正相关,这可以为客户提供更有效用的服务(而不像比特币,为了维持区块链的一致性而限制其效用)。如此就激励了矿工们尽可能多地积累存储空间并租借给客户。本协议可以将积累起来的资源组织成任何人都可信赖的、有自愈功能的存储网络。这个网络通过复制和分发内容建立自身的鲁棒性,同时还可以自动侦测和修复复制错误。客户可以通过选择复制参数防范不同的风险类型。由于协议在客户方对内容进行了端对端加密,存储空间的提供者无法得到密匙,所以这种云存储网络可以提供足够的安全性。Filecoin作为IPFS顶端的激励层,可以为任意数据提供存储架构,在保存去中心化数据、构建和运行分发应用以及执行智能合约的情况下格外有用。

本文包含以下内容:

  • 介绍Filecoin网络,概述协议并详细介绍几个重要组件。
  • 概述去中心化网络(DSN)的方案和特点,然后通过Filecoin构建一个DSN。
  • 基于存储证明方案,介绍一个名为“复制证明”的新方案,该方案可以使任意的复制数据储存在独立的物理空间中。
  • 介绍一个基于复制证明和存储的新型可工作的一致性作为强度的度量。
  • 建立可验证市场概念并构建两个市场:存储市场和检索市场。他们分别管理写入和读取来自Filecoin的数据。
  • 讨论应用场景、与其他系统的连通性以及如何使用协议。

1.介绍

Filecoin是一种协议标记,它是一个运作在叫做“时空证明”的新型证明上的区块链,在这种协议上,矿工通过存储数据来创造区块。Filecoin通过一系列相互独立的存储提供商来提供存储和读取服务,而非通过单一的协调器。其中:(1)客户通过支付Filecoin来存储和读取数据。(2)存储矿工通过提供存储服务获得Filecoin。(3)检索矿工通过提供数据获得Filecoin

 (1)基本构成

Filecoin协议由以下四个新型组件构成:

  • 去中心化存储网络(Decentralized Storage Network, DSN):我们通过独立的存储提供商构成的抽象网络来提供存取服务(详见第2节)。而后我们会阐述Filecoin协议是一个有激励性的、可审计的、可被证实的DSN架构(详见第4节)。
  • 新型存储证明:我们会介绍两种新兴的存储证明(Proofs-of-Storage)(详见第3节):(1)复制证明(Proof-of-Replication)允许存储提供商来证明数据已经被复制到单一的物理存储器上。强制性单一物理拷贝可以检查和确保提供商没有将多余拷贝放到同一存储器。(2)时空证明(Proof-of-Spacetime)允许存储提供商来证明他们在指定的时间内存储了某些数据。
  • 可验证市场(Verifiable Markets)我们在两个基于Filecoin网络的去中心可验证市场上对存储请求和检索请求进行了建模(详见第5节)。可验证市场可以确保当服务被正常提供的时候执行支付操作。我们还会展示矿工和客户可以分别独立提交存储和检索命令的存储市场和检索市场。
  • 有效的工作量证明(Proof-of-Work):我们会展示如何在时空证明的基础上构建一个可以用在共识协议上的有效工作证明。矿工们不需要浪费计算能力来开采区块,他们只需要在网络中对数据进行存储即可。

(2)协议概览

  • Filecoin是一个建立在区块链上的,拥有本地记号的去中心化存储网络架构。客户通过消费这些记号存储和读取数据,矿工通过存储和提供数据赚取标记。
  • Filecoin DSN分别通过两个可验证市场进行读取请求:存储市场和检索市场。客户和矿工协商服务定价,而后将将订单上传到市场。
  • 这些市场由Filecoin网络来运作,Filecoin网络通过时空证明和复制证明来确保矿工可以执行承诺,正确地存储数据。
  • 最后,矿工们可以参与到新区块的建造中。矿工在新区块中的影响力与他们在网络中提供的存储量正相关。

 (3)白皮书组织

  • 第二节中我们展示我们在理论上对DSN网络的定义和要求。
  • 第三节中我们发展、定义并展示我们的复制证明和时空证明协议,并按照交易约定,使用Filecoin来加密地核实数据被不断地存储。
  • 第四节描述了精确的Filecoin DSN实例,包括数据结构、协议以及参与者交互。
  • 第五节中我们对可验证市场的概念进行了定义和描述,以及他们的概念实现—存储市场和检索市场。
  • 第六节中描述了时空协议的使用,并展示了如何评估矿工对网络的贡献,这对扩大区块链以及分发区块回报至关重要。
  • 第七节简要描述了Filecoin中的智能合约。第八节我们对未来工作做了一些讨论来作为总结。

Figure 1: Sketch of the Filecoin Protocol

Figure 2: Illustration of the Filecoin Protocol, showing an overview of the Client-Miner interactions. The Storage and Retrieval Markets shown above and below the blockchain, respectively, with time advancing from the Order Matching phase on the left to the Settlement phase on the right. Note that before micropayments can be made for retrieval, the client must lock the funds for the microtransaction.

【翻译作者  |  浙江大学IPFS研究会:王备 刘晨 burning 刘哲 |  版权由区块先锋社区所有】

 

ipfs原创,作者:burning,转载请注明出处:http://ipfser.org/2017/12/07/a1/

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文章评论

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  • songweixing

    没看懂啊 能不能描述得通俗一点 让我等小白听懂一点

    songweixing
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