IPFS由胡安在2014年5月份發(fā)起，目前為止已經(jīng)誕生了5年時間，而基于IPFS開發(fā)的Filecoin存儲激勵項目則旨在為我們的網(wǎng)絡(luò)提供更加完善、體驗更好的存儲服務(wù)。

愿景很美好，但我們首先要弄清楚，它是怎么保證整個存儲服務(wù)的正常運行呢？Filecoin的工作證明機制在圍繞著核心的復(fù)制證明PoRep與時空證明PoSt之外還涉及不少其他的證明機制。今天我們用超直白的話和大家解說Filecoin的工作證明機制

Filecoin存儲的工作流程

首先，我們來了解下Filecoin完成存儲需要的關(guān)鍵流程和角色。

挑戰(zhàn)（challenge）

系統(tǒng)對礦工提問一個或多個問題進行驗證，回答正確，則挑戰(zhàn)成功，否則失敗。類似于BTC的工作量證明，依靠一系列大量的計算，最終得出首次記賬權(quán)。

證明者（prover）：

礦工想要完成挑戰(zhàn)（challenge）就需要向Filecoin系統(tǒng)提供真實有效的證明。

檢驗者（verifier）：

系統(tǒng)代表用戶向礦工發(fā)起挑戰(zhàn)（challenge），以此檢測礦工是否完成了數(shù)據(jù)存儲任務(wù)。

數(shù)據(jù)（data）：

指用戶向礦工發(fā)起存儲需求的數(shù)據(jù)或者已被礦工存儲的數(shù)據(jù)。

證明（proof）：

礦工完成挑戰(zhàn)（challenge）時的回答。

流程：

檢驗者（verifier）向礦工（prover）發(fā)起挑戰(zhàn)（challenge），礦工提交證明（proof），再由系統(tǒng)檢驗礦工的答復(fù)來判斷是否通過本次挑戰(zhàn)（challenge）。

Filecoin存儲的證明機制

存儲證明 Proof-of-Storage，PoS：

Filecoin利用存儲空間進行證明作為它的工作量證明機制，最初時將其命名為存儲證明 Proof-of-Storage，目前已升級為PoRep。證明礦工在對應(yīng)的時間內(nèi)存儲了特定的數(shù)據(jù)，不嚴格來說硬盤的儲存量即代表其算力，相比POW機制耗費的巨大能源，其消耗不值一提。

復(fù)制證明 Proof-of-Replication，PoRep：

PoRep 是PoS的進階版，可以證明礦工已將 數(shù)據(jù)（data）存儲，并保證每份數(shù)據(jù)存儲的獨立性，同時防止女巫攻擊，外源攻擊和生成攻擊。

數(shù)據(jù)持有性證明 Provable-Data-Possession，PDP：

礦工完成了用戶存儲數(shù)據(jù)的訂單后，為了證明數(shù)據(jù)已經(jīng)被自己存儲，用戶可以多次驗證礦工是否將其數(shù)據(jù)保持存儲的狀態(tài)

可檢索證明 Proof-of-Retrievability，PoRet：

與PDP類似，證明礦工存儲的數(shù)據(jù)是可以用來查詢的。

空間證明 Proof-of-Space，PoSpace：

Filecoin提出的關(guān)于存儲量證明的概念，PoSpace是PoW的一種，不同的是PoW使用的是計算資源，而PoSpace使用的是存儲資源。

時空證明 Proof-of-SpaceTIme，PoSt：

時空證明，礦工證明自己花費了SpaceTIme資源， 即：一定時間內(nèi)的存儲空間的使用，PoSt是基于復(fù)制證明（Proof-of-ReplicaTIon，PoRep）實現(xiàn)的。

Protocol Labs團隊為什么要將系統(tǒng)搞得這么復(fù)雜？

區(qū)塊鏈里面任何精巧的系統(tǒng)都需要精心設(shè)計（比如BTC），讓系統(tǒng)能夠依靠自身機制一直運行下去，目的不外乎下面兩個：

● 保證礦工能夠老老實實的幫助用戶存儲數(shù)據(jù)

● 公平的分配代幣

《 PoRep & PoSt 》有啥作用？

復(fù)制證明：Proofs-of-ReplicaTIon

PoRep必須能夠防范以下三種常見的攻擊方式：女巫攻擊、外源攻擊、生成攻擊。

他們的共同特點是攻擊礦工實際存儲的數(shù)據(jù)大小要比聲稱存儲的數(shù)據(jù)小，這樣攻擊礦工就能獲得本不該他獲得的報酬。

● 女巫攻擊（Sybil Attack）：

利用n個身份，承諾存儲n份數(shù)據(jù)D，而實際上存儲小于n份（比如1份），但是卻提供了n份存儲證明，攻擊成功。

● 外部數(shù)據(jù)源攻擊（Outsourcing Attack）：

當(dāng)攻擊者礦工收到檢驗者要求提供數(shù)據(jù)D的證明的時候，攻擊者礦工從別的礦工那里生成證明，證明自己一直存儲了數(shù)據(jù)D，而實際上沒有存儲，攻擊成功。

● 生成攻擊（Generation Attack）：

攻擊者A可以使用某種方式生成數(shù)據(jù)D，當(dāng)檢驗者驗證的時候，攻擊者A就可以重新生成數(shù)據(jù)D來完成存儲證明，攻擊成功。

時空證明：Proofs-of-Spacetime

時空證明提出了證明鏈（proof-chain）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，證明鏈把一些挑戰(zhàn)（challenge）和證明（proof）鏈接起來，在證明鏈的基礎(chǔ)上添加上時間段，這樣就得到了一段時間內(nèi)的礦工存儲數(shù)據(jù)的證明，這就是時空證明（Proof-of-Spacetime，PoSt）。

PoSt可以證明在該段時間內(nèi)礦工存儲了特定的數(shù)據(jù)，并且利用時間戳錨定這些證明鏈，這樣即使檢驗者（verifier）不在線，也能夠在將來去驗證礦工在該段時間內(nèi)是否生成了證明鏈，PoSt會被提交到鏈上用來產(chǎn)生新的區(qū)塊（Block）。

結(jié)語

通過用戶存儲數(shù)據(jù)以及礦工完成存儲以及一系列驗證的過程來看，F(xiàn)ilecoin已經(jīng)成熟到一定的程度了，但不可否認還有許多諸如零知識證明等還能繼續(xù)優(yōu)化的地方。

相信了解Filecoin的工作證明機制之后，大家都發(fā)現(xiàn)了它的魅力所在：以一套精密運作的系統(tǒng)，通過向存儲資源貢獻者發(fā)放FIL的形式，或者向檢索服務(wù)提供者發(fā)放FIL的形式，激勵大家參與貢獻自己的存儲資源與帶寬資源。

這就在全球范圍內(nèi)，極大地增加了網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量，讓整個分布式存儲網(wǎng)絡(luò)變成了一個巨大的存儲空間。在整套機制的配合下，IPFS在跟HTTP的競爭中擁有了更強的發(fā)展優(yōu)勢，看到這你也就明白了Filecoin為何受到如此多的資本以及組織的青睞。