前面我们介绍了胡安的一个狂妄的设想IPFS星际文件系统，今天我们继续来讲IPFS协议实验室的“亲儿子”Filecoin

Filecoin的分布式存储

Filecoin是基于IPFS与区块链构建的去中心化存储网络，通过算法规范存储市场。

与比特币等区块链相比，Filecoin让区块链具备了存储大规模数据的能力，通过证明机制和奖惩措施来保障数据存储的安全性和有效性。

Filecoin与IPFS都是存储系统，但Filecoin在IPFS基础之上结合区块链的特性实现激励，通过区块奖励激励存储服务商提供存储与计算资源。

Filecoin项目于2017年完成了2.57亿美元的融资。

参与Filecoin的投资方包括红衫资本、斯坦福大学母基金、数字货币集团等，这些投资方在Filecoin的发展道路上也提供了不少帮助。

Filecoin通过了美国SAFT监管审查，Filecoin的通证被视为证券，具有合法性。

分布式系统是复杂的，其没有中心机构的管理，依靠算法、共识机制、经济奖惩来维持运行的分布式系统难度更大。

好在历经三年多的开发及多次大规模测试，Filecoin主网在2020年10月15日正式上线，其运行至今虽然出现了一些问题，但都得到了较为妥善的解决。

Filecoin生态系统中的参与者主要有存储服务提供者、开发者、用户及通证持有者等。

纵观计算机行业的发展史，存储网络从来没有一经推出就是完美的，都要经历不断迭代和优化。

Filecoin也不例外，即使主网已经启动，也仍需要开发者的维护。目前对Filecoin负责的主要开发者，正是协议实验室。

但随着Filecoin生态的持续扩张，未来的Filecoin将彻底交付给社区，由社区决定Filecoin系统的迭代方向。

那些对数据具有存储和检索需求的互联网用户，可以通过支付Filecoin通证，存储自己的数据或者将需要的数据从Filecoin网络中检索出来。

未来Filecoin要想取得更好的发展，很大程度上在于其用户体量。

为此，开发者需要持续对Filecoin的存储与检索程序进行优化，让用户享受更加舒适的操作体验。

而基于Filecoin网络向用户提供服务的，就是Filecoin的存储服务提供者。

正如比特币的服务提供者贡献自己的计算硬件资源那样，Filecoin网络的存储服务提供者贡献的是存储资源及相对少量的计算资源设备。

Filecoin存储服务提供者贡献存储资源来存储数据，而Filecoin网络会根据存储服务提供者贡献的存储资源占全网总存储资源的比例，给予其区块奖励。

Filecoin的存储服务提供者可以说是Filecoin网络最重要的参与者之一，因为未来能否吸引更多的用户使用Filecoin网络来存取数据，就在于Filecoin存储服务提供者能否提供高质量的服务。

比如，如果一个用户将自己珍爱的照片存储在Filecoin网络当中，而刚好存储这些照片的存储服务提供者因为某些原因从Filecoin网络撤出了存储资源，那么这名用户存储的照片就无法找回了。

正如前文提到的丢失的时间胶囊那样，也不会有人再信任Filecoin的存储网络。

为此，Filecoin经过周密的设计，将各种证明机制与经济模型中的奖惩机制相关联，以保证用户存储的数据按照用户的需求进行存储。

复制证明

复制证明（Proof-of-Replication，PoRep）是一个新型的存储证明，验证存储服务提供者是否按用户的“合同”要求存储了相应文件。

在传统存储行业，Sector（扇区）是指硬盘的最小存储单元。在Filecoin网络，Sector也指存储单元。

比如，Filecoin网络的32GB Sector和64GB Sector都是Filecoin的存储单元。存储服务提供者节点通过完成Sector的封装，实现算力的增长。

Filecoin存储服务提供者完成Sector数据封装的过程，也是完成复制证明的过程。

整个过程包含四个阶段：第一阶段preCommit1（预密封1），消耗CPU，根据算法将数据分成若干256KB进行存储，耗时若干小时；

第二阶段preCommit2（预密封2），消耗GPU，生成Merkle Tree，实现数据目录（DHT）的生成，以便提供检索，耗时几十分钟；

第三阶段Commit1（密封1），消耗CPU，是重要的过渡阶段，只需数秒；

第四阶段Commit2（密封2），消耗GPU，要做zk-SNARK实现时空证明的前置动作，耗时数分钟。

完成了复制证明后，Filecoin存储服务提供者会获得有效算力的增长，通过有效算力占全网的比例获取“贡献存储”奖励。

复制证明还能有效防止存储服务提供者的作弊行为，如女巫攻击、外包攻击、生成攻击等。

时空证明

复制证明能够证明存储服务提供者存储了相应的数据，但是如何保证存储服务提供者按要求存储了足够长时间的数据呢？

时空证明（Proof-of-Spacetime，PoSt）的作用就是检查存储服务提供者是否在某一段时间存储着数据。

在Filecoin网络当中，系统会在一天24小时中每半小时（共48次）向存储服务提供者发起挑战。

如果存储服务提供者的确还存储着相应的数据，那么存储服务提供者可以通过提交时空证明来证明。

如果存储服务提供者没有顺利完成时空证明，如断网、断电、设备故障等情况发生，那么存储服务提供者会因此遭受惩罚。

这部分惩罚一是来自存储服务提供者之前质押的Filecoin通证，二是来自未来的存储提供的奖励，包括算力的丢失。

虽然看起来有些不近人情，但是存储服务提供者会因为惩罚的存在，不断优化自己的设备和系统，以避免惩罚的发生。

对于存储数据的用户而言，也将享受到更加优质的存储服务。当然，在进行惩罚的过程中也会根据存储服务提供者的情况进行分类，比如，延迟提交时空证明或完全未提交时空证明的惩罚力度是不一样的。

经济模型

Filecoin相比于其他公有链项目复杂得多，虽然其通证总量恒定，但释放的方式会根据网络的情况而定。

比如，Filecoin在其经济模型中引入了网络基准这一概念。

当Filecoin全网存储容量未达到网络基准线时，区块奖励会随着算力的逐步增长而非全额地逐步释放，整体奖励相对较少；反之，区块奖励将获得足额释放。

为了保证存储服务提供者长期参与Filecoin的数据存储，中间不会因为各种原因突然离开而给用户和网络带来伤害，在Filecoin存储服务提供者开始提供服务之前，需要进行一定Filecoin通证的质押。

Filecoin的初始质押由两个部分组成：存储质押和共识质押。

存储质押为用户保障网络的服务质量并在出现惩罚时为扇区提供担保。

存储质押遵循的原则是：小到可以让存储服务提供者加入网络，同时大到质押可以应对早期故障、罚款。

当前Filecoin存储质押的FIL量为20天的预期收益，但随着Filecoin存储规模的不断扩大，单位存储空间所获得的收益将不断降低，也就是存储质押会越来越少。

为了维持较高的作恶成本，Filecoin网络增加初始质押的后半部分，即共识质押。

共识质押取决于该扇区加权字节算力（QAP）和网络流通供应量。

初始质押将于扇区生命周期终结后退还给存储服务提供者。扇区生命周期最短为180天，最长不超过540天。

初始质押过长也会成为存储服务提供者加入Filecoin网络的阻力。为了达到平衡，Filecoin通过对区块奖励锁仓来减少初始质押的FIL量。

当前，Filecoin区块链奖励质押已采纳FIP-0004改进提案并将其应用于网络：区块奖励的25%将立即释放，剩余75%按180天线性释放给存储服务提供者。

Filecoin主网刚上线1年，全网活跃存储服务提供者就达到了3400名，全网有效算力达到了14EiB。

这样的存储规模已经超过了部分知名中心化存储服务商，其增长速度即使放到已经成熟的传统云存储服务厂商当中也算名列前茅。