星际云存CTO梅森

利用区块链构造基于互联网的去中心化账本或消息，需要解决的首要问题是如何实现不同账本节点上的账本数据的一致性和正确性。

这就需要借鉴已有的在分布式系统中实现状态共识的算法，确定网络中选择记账节点的机制，以及如何保障账本数据在全网中形成正确、一致的共识。

共识机制的目标：

一致性：所有诚实节点所保存的区块链前缀部分完全相同。

有效性：由诚实节点发布的消息终将被所有其他诚实节点记录到自己的区块链中。

比特币和以太坊区块链的共识机制

Filecoin通过以下四种共识证明确保一致性和有效性：

1.复制证明（PoRep）

复制证明是一种过程，存储矿工可以通过该过程向Filecoin网络证明他们已代表网络创建了某些数据的唯一副本。PoRep在Filecoin系统中用于生成密封的扇区，存储矿工通过这些扇区证明他们持有客户端数据。

2.时空证明（PoSt）

时空证明是一种过程，存储矿工可以通过该过程向Filecoin网络证明他们已存储的文件，并在一段时间内代表该网络继续存储某些数据的唯一副本。 时空证明在当前Filecoin规范中表现为两个不同的品种：时空证明窗口和时空证明。

3.窗口时空证明（WindowPoSt）

窗口时空证明（WindowPoSt）是一种机制，可用来审核存储矿工的承诺。它看到每个24小时周期分解为一系列窗口。相应地，每个存储矿工的保证扇区集都被划分为子集，每个窗口一个子集。在给定的窗口内，每个存储矿工必须为其各自子集中的每个扇区提交时空证明。这要求可以立即访问每个面临挑战的部门，并且将导致zk-SNARK压缩的证明作为块中的消息发布到Filecoin区块链。这样，在每个24小时内至少对每个保证的存储部门进行一次审计，并保存永久，可验证的公共记录，以证明每个存储矿工的持续承诺。

Filecoin网络期望存储数据的持续可用性。未能为某个扇区提交WindowPoSt将导致故障，并且将削减提供该扇区的存储矿工（惩罚）。

4.赢得时空证明（WinningPoSt）

赢得时空证明（WinningPoSt）是一种机制，通过这种机制，存储矿工可以为他们对Filecoin网络的贡献而获得奖励。在每个时期的开始，都会选举少量的存储矿工来为每个矿开采一个新的区块。为此，每个矿工的任务是为指定部门提交压缩的时空证明。每个当选矿工谁成功地创建了一个块被授予FIL，以及收取其他Filecoin参与者的费用包括在块消息的机会。

未能在必要的窗口中执行此操作的存储矿工将丧失其开采区块的机会，但不会因此而受到惩罚。----------即所谓的爆块

zk-SNARK代表零知识的简洁非交互式知识论证：

知识论证是一种结构，通过这种结构，称为证明方的一方可以说服另一方（验证方）证明方可以访问某些信息。这种构造有几种可能的限制：

非交互性知识论点要求从证明者发送给验证者的单个消息应作为充分论据。

知识的零知识论点要求验证者不必为了证明证明者的主张而需要访问证明者可以访问的知识。

对于这两个术语的适当定义来说，简洁的知识论点可以被“迅速”验证，并且是“小的”论据。

零知识的简洁非交互式知识论证（zk-SNARK）体现了所有这些属性。Filecoin利用这些构造来使其分布式网络能够有效地验证存储矿工是否正在存储他们承诺存储的文件，而无需验证者自己维护这些文件的副本。

总之，Filecoin使用zk-SNARKs生成一个小的“证明”，使“验证者”确信存储文件上的某些计算已正确完成，而验证者无需访问存储文件本身。

来源: 星际云存