Filecoin技术进展:可验证的存储

2020-06-30 14:17:51

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 网络上的存储按合同规定工作。

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

为了使这些数据完整性检查能够为存储用户提供所需的保证,检查必须是 Filecoin 最基本协议的一部分。那就是 Filecoin 的证明系统起作用的地方(我们在这里写了另一篇有关 Filecoin 证明的博客文章)。

证明系统是参与者(通常是矿工)用来验证存储服务的加密协议。Filecoin 的证明系统解决了分散存储以前难以解决的问题:矿工如何才能证明自己确实存储了他们所说的时间数据以及他们专用的物理空间?为了理解这一点,我们需要看一下Filecoin如何实现分散存储,以及使其证明系统与众不同的原因。

Filecoin 如何实现分散存储

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 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。

对分散存储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 这样的分散网络上保持信任,您需要一种在全局网络本身上建立信任的方法。

Filecoin 的证明系统就是通过在 Filecoin 区块链的协议层中建立信任来实现的。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。为了达成共识,区块链依靠共识算法生成新的区块,并保护区块链免受欺诈性数据输入的侵害。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。

但是,尽管其他区块链依赖于要求矿工执行浪费工作的共识算法(例如,工作量证明区块链),但 Filecoin 的共识机制却使矿工从事了有用的工作,以提供和验证存储数据的完整性(各种存储证明,即复制证明和时空证明)。

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 在其分散网络的协议层中建立信任的方式。Filecoin 共识算法的核心是两个证明机制,它们共同使数据存储可在 Filecoin 区块链上公开验证:复制证明和时空证明。

复制证明和时空证明

要验证 Filecoin 分散网络上的存储,您需要证明两点。

首先,您需要证明正确的数据集存储在给定的存储空间中。其次,您需要证明在给定的时间内连续存储了相同的数据集。

Filecoin 的证明算法可以执行这些验证任务。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随时间连续存储。

两种证明的工作原理如下:

复制证明(PoRep)从称为“密封”的过程开始。矿工专用于一部分可用存储空间,称为“扇区”,用于存储客户的数据。填充该扇区后,将其密封。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 矿工的公钥相关联。为了执行最终的 PoRep,矿工然后将副本(其CommR)的加密哈希提交到公共 Filecoin 区块链。

通过 PoRep,矿工可以提供公开证明,证明他们在执行证明时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 PoRep 并不能验证存储是否会随着时间的推移而连续。

这就是时空证明(PoSt)的来源。使用 PoSt,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 PoRep。这是通过向矿工发出加密挑战的程序来完成的,只有直接咨询密封部门才能正确回答。矿工必须在严格的时限内应对这一挑战。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。密封的计算难度确保了矿工必须保持对密封区域的随时访问和完整性。

PoRep 和 PoSt 共同构成了 Filecoin 独特的证明系统,是存储证明和空间证明的结合。

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活动。同意在 Filecoin 网络上存储数据的所有矿工在协议时必须以 Filecoin 的形式提供抵押品。任何未通过 PoSt 检查的存储矿工都将受到处罚,并且每当施加罚款时,该抵押品的一部分都会丢失。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。您可以在此处详细了解其中的一些加密经济机制。
总结

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,提供了客户和矿工可以放心使用的去中心化存储网络和市场。核心是 Filecoin 独特的存储验证方法。您可以在我们最新的 ProtoSchool 教程中阅读有关在 Filecoin 上验证存储的更多信息。(FilCloud)