我们通常所说的去中心化分布式存储系统分为两部分：IPFS和Filecoin。水电、机场、道路、房屋等IPFS是去中心化存储网络，是一个协议的基础设施,Filecoin是IPFS存储的激励层，类似于上层建筑，比如水电房子和道路如何收费，如果分摊等。至于存储，Filecoin类似于一个存储交易所，通过支付匹配存储交易，并提供系统保证交易的执行。
IPFS的功能可以简单地比作当前的BT下载内容寻址(DHT)。我们使用的BT种子的发布和下载流程是：用户制作种子文件，上传到集中式服务器(如迅雷、拨号盘、Bt论坛等。)，其他用户解析种子文件，通过迅雷等下载软件下载内容。一旦种子被禁止或拥有种子的用户太少，其他用户将无法下载内容或在使用种子文件时速度极慢。
同时，种子文件对应的原始数据源节点信息也由集中下载软件维护，如迅雷、拨号盘等。它负责告诉你从哪些节点下载数据，它的整体是集中式的。如果迅雷服务器出现故障或阻止该文件，用户将无法下载种子文件的内容。
在IPFS系统中，通过DHT，大量的节点存储种子和数据源信息。如果一个节点出现故障，还可以从其他节点获取种子和数据源信息，然后与对应的节点建立连接传输数据，这是去中心化的，不存在单点故障影响下载。
简而言之，IPFS是一个分散的分布式存储系统，通过内容寻址。
IPFS解决了数据的分布式存储、搜索和传输问题，但不能保证数据的稳定存储。就像BT下载一样，我们可能找到了一个种子文件，但是下载的时候发现速度极慢或者根本下载不到。这可能是因为存储种子数据的节点已删除数据或禁止数据上传。IPFS也是如此。其他节点自愿存储数据，没有强制性规范。
但是，由于对持久性和确定性数据存储的需求是普遍存在的，所以解决这种需求的方法也是显而易见的——付费存储。
一些节点(客户端)通过令牌奖励的方式请求他人帮助其存储数据，而一些节点(存储方)通过出租免费存储空间的方式获得令牌奖励。在IPFS系统中，客户和存储方是陌生人，没有任何信任背书。同时，双方无法对数据存储量、存储时间、违约等做出系统的约定和信任。
因此，需要代码系统来规范这种交易的信任。如果存储方违约，代码可以对其进行惩罚，并且可以支持多个存储方同时交易，这样一个存储方节点违约不会影响整个网络的数据安全。这个代码系统规范是Filecoin。
Filecoin核心技术
Filecoin定义了哪些规范来确保存储安全？核心是两个证明：
复制证明(Proofs-of-Replication)
简单来说，存储端需要证明自己已经存储了客户端的数据，而为了加强数据安全性，客户端可能会要求在存储端的物理机上保存五个完全相同的文件进行冗余备份。但是，如何确保存储端实际存储5个副本，而不是只有一个？这就涉及到如何防御各种网络攻击的解决方案。下面将简要说明复制证明(PoRep)和时空证明(PoST)的算法逻辑。
从上表可以看出，防范措施的核心是密码区块链等类似算法。数据经过多次分段编码，编码过程是串行的，即后一个计算单元依赖于前一个计算单元的编码结果。
左侧是有向图，计算单元c2的编码取决于c1的编码结果。我们不能同时做C1和C2，图上的其他箭头也可以。为了完成整个数据的编码，我们需要连续编码5次，这样我们的整个编码时间就延长了。而解码可以并行计算，也就是说，从C1到C5的所有单元对应的数据只需解码一次，大大提高了解码速度。
但是这种算法还是有缺点的，依赖比较简单，所以filecoin团队在最新的论文中提出使用深度鲁棒图对数据进行编码。节点间对深度鲁棒图的依赖性更强，可以更好地抵抗攻击。右边也是有向图，有五个节点，但是计算单元之间的依赖关系更复杂。
而用户系统会发起随机挑战，给出随机数，让存储方给出证明。采用类似Merkle树的证明方法。一个数据备份分成很多小块组成Merkle树，根Root就是副本的哈希值。当用户或系统想要挑战存储端时，只需要提出随机挑战请求，比如验证节点挑战位置12，那么挖掘器就需要计算从叶节点d。
12到根节点Root的路径，输出一个证明给发起挑战的验证节点。
时空证明(Proofs-of-Spacetime)
存储收费不仅和数据的占用空间有关，更和存储时间相关，因而如何生成时空证明也很重要。时空证明是连续时间的大量的复制证明形成的证明链, 具体机制如下：
Filecoin中的角色存储矿工
存储两类数据，存储整个区块链所需的总存储量将远低于矿工为交易存储的密封数据。
l 密封客户的存储数据
l blockchain数据的数据的副本
检索矿工
真正存储用户数据的矿工可能离查询服务的用户很远，这时查询服务的用户下载数据的速度很慢甚至连接不上，这时就出现为提高速度和服务的矿工来缓存数据以提供更好服务，这个非常贴近CDN服务。具体方式可能有：
l 提供检索的途径
l 可以存储热门数据（非存储矿工），以便更优质提供服务
l 自己同时做存储矿工，或者从存储矿工处获取
l 不限于从filecoin网络获取，可以从免费的IPFS网络获取
l 检索效率的保证
l 检索矿工是不运行在blockchain中的，是off blockchain的。
l 全球分布式
检索客户和存储客户
检索客户是指那些从filecoin获取数据内容的用户、存储客户是指那些希望filecoin网络为自己存储数据的用户。
Filecoin基本概念
而filecoin本身也是一条链，所以公链里的概念，filecoin也有，例如共建、共有、共治、共享已经广泛的应用层等。
以上就是Filecoin的基本概念介绍，涵盖了Filecoin与IPFS的共生关系，以及Filecoin的共识算法逻辑，它不仅能作为全球性的分布式存储系统，更能让用户和内容创作者能够探索各种新的内容分发和经济模型。
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