Filecoin如何進(jìn)行存儲(chǔ)和檢索交易？本篇文章從存儲(chǔ)提供商(也稱為礦工)和想要在 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的客戶的角度解釋了 Filecoin 交易是如何運(yùn)作的。本文中的技術(shù)解釋在查詢數(shù)據(jù)時(shí)使用 JSON-RPC API 與 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)交互。此接口主要由應(yīng)用程序使用。作為用戶，您可以使用用戶友好的 lotus 命令行工具，它在幕后使用 JSON-RPC API。喜歡的朋友一起看看吧！

介紹

Filecoin 網(wǎng)絡(luò)允許任何人作為存儲(chǔ)提供商參與，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。目前，該網(wǎng)絡(luò)由遍布全球的數(shù)百家存儲(chǔ)提供商組成。內(nèi)容尋址和加密存儲(chǔ)證明可驗(yàn)證數(shù)據(jù)隨時(shí)間的推移是否正確且安全地存儲(chǔ)在礦工的硬件上，從而創(chuàng)建了強(qiáng)大可靠的服務(wù)。

本篇文章涵蓋了 Filecoin 中兩類交易的基本階段，即存儲(chǔ)交易和檢索交易，并詳細(xì)介紹了它們的生命周期。還解釋了用于驗(yàn)證系統(tǒng)中的參與者是否根據(jù)其承諾履行其職責(zé)的加密證明。

Filecoin 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)

為了將文件存儲(chǔ)在 Filecoin 上，客戶端必須首先將它們導(dǎo)入其本地 Filecoin 節(jié)點(diǎn)。此步驟生成數(shù)據(jù) CID 內(nèi)容標(biāo)識(shí)符，唯一描述內(nèi)容的 ID。隨后，數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到礦工手中。在 Filecoin 上存儲(chǔ)文件的另一種方式是通過離線交易，本文沒有討論這一點(diǎn)。

可以使用 lotus client import 命令將數(shù)據(jù)本地導(dǎo)入到 Filecoin 節(jié)點(diǎn)。記住結(jié)果數(shù)據(jù) CID(稍后也可以在本地節(jié)點(diǎn)上使用)很重要，因?yàn)樗仨氂糜谝院髲牡V工那里檢索數(shù)據(jù)。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入本地節(jié)點(diǎn)后，用戶需要發(fā)起交易。這可以使用 lotus client Deal 命令來完成。該命令將數(shù)據(jù) CID 作為輸入，生成一個(gè) Filecoin Piece，并以交互方式引導(dǎo)用戶完成下面詳細(xì)描述的存儲(chǔ)交易流程。

Filecoin Piece 是協(xié)商用戶存儲(chǔ)在 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)的主要單位。Filecoin Piece 不是特定大小，而是由扇區(qū)大小(由網(wǎng)絡(luò)參數(shù)控制)的上限。如果 Filecoin Piece 大于礦工支持的扇區(qū)的大小，則必須將其拆分成更多的 Piece，以便每個(gè) Piece 都適合一個(gè)扇區(qū)。

Filecoin Piece 是包含 IPLD DAG 的 CAR 文件，該 IPLD DAG 具有自己的數(shù)據(jù)/有效載荷 CID 和 Piece CID。

CAR 代表內(nèi)容可尋址檔案，CAR 文件是任何 IPLD DAG 的序列化表示，作為其塊的串聯(lián)，加上描述文件中圖形的頭(帶有根CID)。

當(dāng)客戶端希望在 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)文件時(shí)，他們首先使用 UnixFS 生成文件的 IPLD DAG(這就是lotus client import命令所做的)。表示 DAG 根節(jié)點(diǎn)的散列是 IPFS 樣式的 CID，稱為數(shù)據(jù)/有效負(fù)載 CID。

UnixFS 是一種基于協(xié)議的格式，用于描述 IPFS 中的文件、目錄和符號(hào)鏈接。UnixFS 在 Filecoin 中用作提交到 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)的文件格式指南。

生成的 CAR 文件用額外的零位填充，以便該文件生成二進(jìn)制 Merkle 樹。

存儲(chǔ)交易流程

用戶可以通過交易在 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和檢索數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的參與者，礦工(供應(yīng)方)和客戶(需求方)，通過存儲(chǔ)交易和檢索交易進(jìn)行互動(dòng)。

存儲(chǔ)交易的生命周期如下：

1. 發(fā)現(xiàn)

客戶識(shí)別礦工并確定他們的當(dāng)前要求，即每 epoch(30秒)的每 GiB 價(jià)格。在attoFIL(1 attoFIL等于10^-18*FIL)中，礦工希望收到以接受交易。目前，F(xiàn)ilecoin 中的交易最短持續(xù)時(shí)間為 180 天。

通過使用 Filecoin.StateListMiners 方法查詢同步節(jié)點(diǎn)的 JSON RPC API(出于測(cè)試目的，使用https://api.node.glif.io公共端點(diǎn))，可以列出所有當(dāng)前活動(dòng)的礦工：

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \ --data '{ "jsonrpc": "2.0", "method": "Filecoin.StateListMiners", "params": [ null ], "id": 1 }' \ 'https://api.node.glif.io' | jq​{ "jsonrpc": "2.0", "result": [ "f011303", "f011092", ...

您可能希望根據(jù)特定提供商在網(wǎng)絡(luò)中的聲譽(yù)或?qū)嵙頉Q定。礦工的聲譽(yù)指標(biāo)還不是 Filecoin 協(xié)議的一部分，在本文中也沒有涉及。

選擇礦工后，您需要獲取其 PeerID(例如，使用Filecoin.StateMinerInfo方法)，以便通過 libp2p 協(xié)議與它們建立安全連接：

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" \ --data '{ "jsonrpc": "2.0", "method": "Filecoin.StateMinerInfo", "params": [ "f03274", null ], "id": 1 }' \ 'https://api.node.glif.io' | jq​{ "jsonrpc": "2.0", "result": { "Owner": "f03261", "PeerId": "12D3KooWP5D9TmqC45i6L2e2qQHYcuxaUwPdYo6CzqUMVmFEH3N9", ...

然后可以使用 Filecoin.ClientQueryAsk 方法查詢簽名的 StorageAsk。這將建立與所選礦工的直接 libp2p 連接，并請(qǐng)求存儲(chǔ)報(bào)價(jià)：

curl -X POST https://api.node.glif.io \ -H "Content-Type: application/json" --data-binary @- << EOF{ "jsonrpc": "2.0", "method": "Filecoin.ClientQueryAsk", "id": 1, "params": [ "12D3KooWP5D9TmqC45i6L2e2qQHYcuxaUwPdYo6CzqUMVmFEH3N9", "f03274" ]}EOF​{ "jsonrpc": "2.0", "result": { "Price": "100000000000", "VerifiedPrice": "100000000000", "MinPieceSize": 256, "MaxPieceSize": 34359738368, "Miner": "f03274", "Timestamp": 148031, "Expiry": 1199231, "SeqNo": 14 }, "id": 1}

結(jié)果包括該礦工愿意接受的交易細(xì)節(jié)，例如允許的 Filecoin Piece 大小范圍和每 epoch 每 GiB 的價(jià)格。請(qǐng)注意，提出符合礦工存儲(chǔ)要求的存儲(chǔ)交易方案是前提條件，但不足以確保交易被接受，存儲(chǔ)提供商稍后可能會(huì)運(yùn)行自己的決策邏輯。

2. 協(xié)商和數(shù)據(jù)傳輸

在此階段，雙方就交易條款達(dá)成一致，如交易費(fèi)用、交易期限、交易開始時(shí)間等。

然后將數(shù)據(jù)從客戶端傳輸?shù)降V機(jī)。

3. 發(fā)布

該交易通過 PublishStorageDeals 消息在鏈上發(fā)布，使存儲(chǔ)提供商對(duì)該交易公開負(fù)責(zé)。

4. 切換

一旦交易在鏈上發(fā)布，它將被移交給 Storage Mining 子系統(tǒng)，以打包到一個(gè)扇區(qū)中，該扇區(qū)稍后會(huì)被封存，隨后會(huì)不斷得到證明。

Storage Mining 子系統(tǒng)

Storage Mining 子系統(tǒng)確保礦工可以有效地將存儲(chǔ)提交到 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)，并且：

1. 通過接收客戶端數(shù)據(jù)和參與存儲(chǔ)交易，參與Filecoin存儲(chǔ)市場(chǎng)。
2. 參與Filecoin Storage Power Consensus，驗(yàn)證并生成數(shù)據(jù)塊以發(fā)展 Filecoin 區(qū)塊鏈，并因此而賺取數(shù)據(jù)塊獎(jiǎng)勵(lì)和費(fèi)用。

它監(jiān)督以下過程：

提交新存儲(chǔ)并注冊(cè)新扇區(qū)

為了在 Filecoin 中注冊(cè)扇區(qū)，礦工必須封裝該扇區(qū)。封裝是一個(gè)計(jì)算量很大的過程，它以證明的形式生成數(shù)據(jù)的唯一表示形式，稱為復(fù)制證明(Proof-of-Replication，簡(jiǎn)稱PoRep)。一旦生成了證據(jù)，礦工就會(huì)對(duì)其進(jìn)行壓縮，并將結(jié)果提交給區(qū)塊鏈。這是一份證明，證明該礦工確實(shí)復(fù)制了他們同意存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)副本。

持續(xù)證明存儲(chǔ)(請(qǐng)參閱WindowPoST)

每個(gè)存儲(chǔ)礦工都必須不斷地在鏈上提交證明，以證明他們繼續(xù)存儲(chǔ)他們的扇區(qū)。

聲明存儲(chǔ)故障并從中恢復(fù)(請(qǐng)參閱故障)

未能提交上述特定扇區(qū)的證明將導(dǎo)致故障，礦工將受到處罰。

存儲(chǔ)礦工和客戶端注意事項(xiàng)

如上所述，存儲(chǔ)交易在激活和封裝之前在鏈上發(fā)布。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榘l(fā)布交易會(huì)將客戶的資金鎖定在鏈上的第三方托管中。因此，礦工保證，如果他們真的封存了某個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)，他們將獲得報(bào)酬。

這有助于將在網(wǎng)上發(fā)布交易視為簽署合同，并將封存和激活交易視為開始做礦工承諾的工作。

從希望在 Filecoin 上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的客戶的角度來看，交易大致經(jīng)歷了以下階段：

1. 為交易提供資金，客戶將資金鎖定在第三方托管中。
2. 向礦工提議一筆交易。
3. 檢查是否有接受交易的意向。
4. 將交易數(shù)據(jù)傳輸?shù)降V工，這是通過 GraphSync 協(xié)議完成的。GraphSync 是一種用于在對(duì)等體之間同步 IPLD 圖的協(xié)議。它允許主機(jī)向遠(yuǎn)程對(duì)等點(diǎn)發(fā)出單個(gè)請(qǐng)求，以獲取遍歷遠(yuǎn)程對(duì)等點(diǎn)的本地 IPLD 圖上的 IPLD 選擇器的所有結(jié)果。Lotus 使用 GraphSync 協(xié)議的 ipfs/go-raphsync 實(shí)現(xiàn)。
5. 檢查是否接受-確保礦工已經(jīng)接受了交易，并將其發(fā)布在鏈上。
6. Seal-Deal 處于連鎖狀態(tài)，Miner 目前正在封存包含該交易的一個(gè)扇區(qū)。
7. 有效，交易已封存并處于有效狀態(tài)。從現(xiàn)在開始，存儲(chǔ)提供商/礦工應(yīng)定期證明他們將繼續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。更多細(xì)節(jié)請(qǐng)參見下面的時(shí)空證明部分。

從通過存儲(chǔ)客戶數(shù)據(jù)向客戶提供服務(wù)的礦工的角度來看，這筆交易大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

1. 驗(yàn)證交易，接收交易建議書，并檢查其參數(shù)(規(guī)模、價(jià)格等)。
2. 檢查鎖定的資金，確?？蛻粢焰i定資金，并且可以支付交易費(fèi)用。
3. 等待數(shù)據(jù)，從客戶接收交易數(shù)據(jù)。
4. 為鏈上交易質(zhì)押抵押品。
5. 在鏈上發(fā)布交易。
6. 封裝扇區(qū)。
7. 激活交易，從現(xiàn)在開始，存儲(chǔ)提供商/礦工定期提交 WindowPoST 證明，證明他們?cè)诔掷m(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

檢索交易流程

檢索交易與存儲(chǔ)交易不同，檢索交易大多是在支付渠道的推動(dòng)下脫鏈進(jìn)行的。數(shù)據(jù)傳輸是計(jì)量的，客戶在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)向礦工支付遞增的費(fèi)用。創(chuàng)建支付渠道和兌換代金券是這一過程中唯一涉及到與 Filecoin 區(qū)塊鏈互動(dòng)的部分。

這是整個(gè)過程：

發(fā)現(xiàn)，客戶端識(shí)別擁有所需數(shù)據(jù)的礦工，并向他們請(qǐng)求檢索報(bào)價(jià)，每字節(jié)價(jià)格、開封價(jià)格、付款間隔。

支付渠道設(shè)置，客戶在他們和礦工之間建立支付渠道(如果還不存在的話)。

使用 Payment，Miner 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端，直到需要付款。當(dāng)達(dá)到特定閾值時(shí)會(huì)請(qǐng)求支付處理，在此之后繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)礦工在其塊存儲(chǔ)中是否有數(shù)據(jù)，他們可能需要首先將其解封，這是一個(gè)非常重要且非即時(shí)的操作，這與關(guān)于存儲(chǔ)交易一節(jié)中描述的封存相反。

客戶端尚未成功檢索數(shù)據(jù)的完整副本。

時(shí)空證明

上面幾節(jié)簡(jiǎn)要介紹了使 Filecoin 獨(dú)一無二并為用戶提供數(shù)據(jù)概率保證的許多細(xì)節(jié)。本節(jié)介紹了 Filecoin 使用的兩個(gè)證明，并解釋了它們?nèi)绾芜m應(yīng)協(xié)議以及它們解決的問題。

時(shí)空證明(PoSt)是存儲(chǔ)礦工可以向 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)證明他們代表網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)存儲(chǔ)某些數(shù)據(jù)的唯一副本的過程。

在如今的 Filecoin 中，時(shí)空證明有兩種不同的表現(xiàn)形式：

1. Window Proof-of-Spacetime(WindowPoSt)
2. Winning Proof-of-Spacetime(WinningPoSt)

Winning Proof-of-Spacetime

Winning Proof-of-Spacetime(WinningPoST)是一種獎(jiǎng)勵(lì)存儲(chǔ)礦工對(duì) Filecoin 網(wǎng)絡(luò)做出貢獻(xiàn)的機(jī)制。在每個(gè)時(shí)代之初，都會(huì)選出一小部分存儲(chǔ)礦工，為每個(gè)礦分配一個(gè)新的區(qū)塊。作為這樣做的一項(xiàng)要求，每個(gè)礦工的任務(wù)是提交特定扇區(qū)的壓縮存儲(chǔ)證明。每個(gè)成功創(chuàng)建區(qū)塊的當(dāng)選礦工都會(huì)獲得 FIL(區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì))，并有機(jī)會(huì)向其他 Filecoin 參與者收取費(fèi)用，以便在區(qū)塊中包含消息。

在必要的窗口內(nèi)未能做到這一點(diǎn)的存儲(chǔ)礦工將喪失開采區(qū)塊的機(jī)會(huì)，但不會(huì)因未能做到這一點(diǎn)而受到懲罰。

Window Proof-of-Spacetime

Window Proof-of-Spacetime(WindowPoST)是 Filecoin 區(qū)塊鏈審核存儲(chǔ)礦工承諾的機(jī)制。

每個(gè)存儲(chǔ)礦工都應(yīng)該維持其承諾的扇區(qū)。這些扇區(qū)包含與客戶或空扇區(qū)達(dá)成的交易。后者被稱為承諾產(chǎn)能，即礦工可以做出產(chǎn)能承諾，用任意數(shù)據(jù)填充一個(gè)扇區(qū)，而不是用客戶數(shù)據(jù)。通過維護(hù)這些扇區(qū)，存儲(chǔ)礦工可以證明他們正在代表網(wǎng)絡(luò)預(yù)留空間。

每天被分成多個(gè)窗口，當(dāng)前為 48 個(gè)窗口，持續(xù)時(shí)間為 30 分鐘(60個(gè)周期，因?yàn)?個(gè)周期等于30秒)。

每個(gè)存儲(chǔ)礦工的質(zhì)押扇區(qū)集被劃分為子集，每個(gè)窗口一個(gè)子集。

在給定的窗口(30分鐘)內(nèi)，每個(gè)存儲(chǔ)礦工必須提交各自子集中每個(gè)扇區(qū)的時(shí)空證明。這需要隨時(shí)訪問每個(gè)受挑戰(zhàn)的扇區(qū)，并將 ZK-snark 證明作為塊中的消息發(fā)布到 Filecoin 區(qū)塊鏈。通過這種方式，質(zhì)押存儲(chǔ)的每個(gè)部門在任何 24 小時(shí)內(nèi)至少審計(jì)一次，并保留一份永久的、可核實(shí)的和公開的記錄，以證明每個(gè)存儲(chǔ)礦工的持續(xù)承諾。

在上圖中，您可以看到樣本礦工應(yīng)該在截止日期 0(>16TB)、截止日期 1(<8TB)和截止日期 2(<8TB)中提交 WindowPoSt 證明，其大部分扇區(qū)都在截止日期 0 內(nèi)。每個(gè)礦工的截止日期是隨機(jī)的，對(duì)于這個(gè)特定的礦工，分別從 epoch1635、epoch 1695 和 epoch 1755 開始。您可以在 SpaceGap 工具上查看這些截止日期和有關(guān)礦工的更多詳細(xì)信息。

Filecoin 網(wǎng)絡(luò)期望存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的持續(xù)可用性。未能提交扇區(qū)的 WindowPoSt 將導(dǎo)致故障，并且提供該扇區(qū)的存儲(chǔ)礦工將被大幅削減。這激勵(lì)了存儲(chǔ)礦工的健康行為。

故障

如果由于網(wǎng)絡(luò)連接中斷、存儲(chǔ)故障或惡意行為而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連接中斷、存儲(chǔ)故障或惡意行為，則在證明期間內(nèi) Filecoin 區(qū)塊鏈中未包含證明，則會(huì)發(fā)生故障。

當(dāng)某個(gè)扇區(qū)出現(xiàn)故障時(shí)，F(xiàn)ilecoin 網(wǎng)絡(luò)將大幅削減本應(yīng)存儲(chǔ)該扇區(qū)的存儲(chǔ)礦工;也就是說，它將評(píng)估對(duì)該礦工的處罰(從礦工提供的抵押品中支付)，原因是他們未能履行其存儲(chǔ)承諾。

扇區(qū)故障費(fèi)有三種類型：

扇區(qū)故障費(fèi)，當(dāng)扇區(qū)處于故障狀態(tài)時(shí)，每天按扇區(qū)支付此費(fèi)用。這筆費(fèi)用的規(guī)模略高于該扇區(qū)預(yù)計(jì)每天賺取塊獎(jiǎng)勵(lì)收入。如果一個(gè)扇區(qū)連續(xù)兩周以上仍然出現(xiàn)故障，該扇區(qū)將支付終止費(fèi)，并被從鏈條狀態(tài)中移除。

扇區(qū)故障檢測(cè)費(fèi)，這是在發(fā)生故障時(shí)支付的一次性費(fèi)用，前提是礦工不誠(chéng)實(shí)地報(bào)告故障，而未報(bào)告的故障被區(qū)塊鏈捕獲?？紤]到事后檢查的概率性質(zhì)，這被設(shè)定為相當(dāng)于特定扇區(qū)預(yù)期賺取的幾天的整體獎(jiǎng)勵(lì)。

扇區(qū)終止費(fèi)，扇區(qū)可以通過自動(dòng)故障或礦工決定在到期日期之前終止。收取終止費(fèi)，原則上是等于一個(gè)扇區(qū)迄今已賺取的收入，但要達(dá)到一定的上限，以免影響較長(zhǎng)的使用壽命。

在 Filecoin Spec 網(wǎng)站上閱讀更多關(guān)于故障及其經(jīng)濟(jì)方面的信息

結(jié)論

本篇文章涵蓋了與在 Filecoin 上存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)相關(guān)的一些概念，客戶和礦工為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而參與的協(xié)議，以及在此過程中涉及的不同證明和保證。

它從客戶和礦工的角度詳細(xì)說明了存儲(chǔ)和檢索交易的流程，以及 Filecoin 協(xié)議將在其中一方行為不當(dāng)?shù)那闆r下執(zhí)行的懲罰措施。

最后，概述了 Filecoin 協(xié)議如何管理 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)的一些基礎(chǔ)，從而形成可靠且不可信的去中心化存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

End

非常感謝您對(duì) IPFS&Filecoin 項(xiàng)目的持續(xù)支持。我們很高興繼續(xù)與您一起，為人類信息建立一個(gè)強(qiáng)大的，去中心化和高效的基礎(chǔ)。

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