细谈Filecoin区块结构——Tipsets

2020 年 1 月 13 日

细谈Filecoin区块架构——Tipsets

Protocol Labs 旨在打破规则。我们推出 IPFS 是为了让网络更快、更安全、更开放。现在，借助 Filecoin，我们正在构建一个基于区块链的分布式存储市场，用户可以在其中租用额外的存储空间。

区块链建立在区块之上，区块包含大量由唯一加密哈希表示的信息，并永久记录在区块链上。这些信息块连接在一起形成区块链，并携带一组已建立的对状态进行编码的系统更新。区块链使用共识协议来决定如何扩展其分类账，包括可以更新/扩展区块链的各方以及如何选择它们。

就像有许多不同的区块链一样，世界上有许多共识协议，无论是 BFT 还是中本聪式的，最长的链还是权重最大的链，工作量证明或时空证明或一些新系统它的工作方式不同。然而，许多共识协议的总体目标是构建一个可扩展、安全、分布式的网络，通过矿工的竞争和参与来推动自身的增长。

比特币建立在一个简单的线性区块链之上。每个块具有相同的权重，并且只计算一次。将比特币区块链视为君主制网络 - 基于与创世块的直接关系传输和扩展权力。鼓励矿工在最长的链上挖矿，即拥有最多区块的链。

在撰写本文时，比特币区块链的长度超过 600,000 个（自创建以来大约每 10 分钟一次）。有时，两个区块的（临时）挖掘时间相对接近。比特币最长的链规则和 10 分钟的出块时间允许大多数网络隐含地“投票”他们想要使用哪条链。这种选择取决于多种因素，例如矿工首先收到哪个区块以及该区块中包含的交易。由矿工决定，重要的是，网络的大多数人最终将就开采哪个区块和丢弃哪个区块达成一致。被遗弃的区块称为孤块，下表中紫色部分代表孤块。

上面的紫色是孤块。

（原文来自）

孤块是有效块，但不影响链的长度和稳定性。其他区块链区块链矿工，例如以太坊，奖励矿工挖掘这些区块，这些区块被称为“叔叔”。即使区块未包含在最终链中，矿工也会在挖矿过程中获得奖励。这有助于消除矿工因网络延迟而面临的潜在劣势，并不鼓励网络集中化，也可以补偿个别矿工或连接不佳的矿工。

大叔块，不像比特币使用最长的链，Filecoin的共识是找到一种算法，最大限度地利用权重最大的链。

（来源）

随着2015年比特币安全高速交易处理（Sompolinsky, Zohar）的发布，区块链的思想不再是链本身，而是有向无环图（DAGs）。这样看，与其简单地看最长的链，不如看权重最大的 DAG（或 GHOST - Greedy Heaviest-Observed SubTree 协议），它拥有最多的块。元。 Filecoin 就是这样一种协议，它使用区块总数和贡献的存储能力来决定选择哪条链。

GHOSTy 协议允许矿工记录过去观察到的所有区块，以增加其区块链的权重。 Filecoin 的共识机制建立在这些合成之上，称为tipsets。如果比特币在竞争最长和最高效的链上运行，那么 Filecoin 所期望的共识是基于选举，在给定的一轮中，多个矿工可以被选为领导者。这意味着可以在每个块中创建多个有效的兄弟块。在每个新纪元中，都会开发出新一代的家谱，称为tipsets，这在我们的网络中也是独一无二的。系统。

Filecoin 中的区块按纪元排序，每个新区块至少引用上一纪元产生的区块（父区块）。提示集由具有相同父节点并在同一时期开采的有效区块组成。

下图为简单起见，不考虑存储能力，显示了来自同一个祖父积木的 3 个不同颜色的tipset。让我们计算这些tipset 的权重。

在下面的第一个图表中，“祖先块 + 父块 + 子块”给 Epoch 2 中的第一个提示集的总权重为 5.

最后一个tipset（第三张表）的总权重为3（一个祖先块，一个父块，一个子块）

最终的图表提供了该链的全面视图，其中第 2 时期的前第 1 个技巧组获胜，尽管直到下一个时期才能确认。

最终图表提供了链的全面视图，第一个技巧集在 epoch 2 中获胜，但要到下一个 epoch 才能确认。

与以太坊一样，该系统通过确保不浪费任何努力来激励协作并通常增加链上吞吐量。另外区块链矿工，由于tipset的严格要求，所有区块必须来自同一个父区块并且在同一个高度被挖掘，所以在分叉的情况下，链可以实现“*快收敛*”。

最终，Filecoin 将赋予提供更多存储计算能力的区块权重，因为它的核心是存储网络。随着时间的推移，矿工将聚集在权重最大的链上创造价值，而权重较小的链将成为孤儿。

Filecoin矿工存储的数据越多，矿工的存储算力增长越多，网络上的存储算力越强，矿工越有可能产生新的区块并获得区块奖励。要了解有关 Filecoin 加权系统的更多信息，请查看此测试网挖矿帖子，其中概述了 Filecoin 的存储证明系统