黑马及项目-火星币-储存证明

海洋团队-实力对接

在区块链上，若要实现非结构化文件的上链，则需要主链节点的存储空间。对于致力于 去中心化数据储存的Mars Coin来说，与中心化储存和云储存有所不同，Mars Coin 主链节点需要提供未使用空间和已存入文件的证明。

换句话说，由于区块链是由去中心化的节点构成的，因此相对于空间共识，储存证明共 识算法则更适用。这是因为只有通过储存证明共识算法，才能获得到其他节点的信任， 进而解决对于某个节点的空间是否拥有能够储存数据的能力、是否已储存文件、验证数 据是否已丢失等的问题。

目前市场上大多数具备储存特性的区块链，均只在主观上认可区块链节点的能力，却无 法从数学和计算机算法上达成可信的节点，即对于储存的数据无法达到安全可靠的信 任。这在某种程度上违背了区块链构建可信数据和节点的初衷。

为了在最大程度上满足安全性和储存性的需求，Mars Coin主链使用复制证明 (PoRep)，时空证明 (PoST)和改进的传输证明 (PoT)。

复制证明 (PoRep)

复制证明，即Proof of Replication (PoRep)，是一个新型的存储证明。运行在 Mars Coin主链的复制证明是一种交互式协议，能够帮助验证者V向用户U证明，数据 D已被复制到其唯一的专用物理存储上。

当用户U承诺存储数据D的n个不同的副本（独立物理副本）时，可通过响应协议来通知 验证者V，确实已经存储了每个副本。PoRep改善了PDP和PoR方案，能够有效阻止女 巫攻击、外包攻击和代攻击。

时空证明 (PoSt)

在数据储存方面，时空证明 (Proof of Spacetime) 能够有效解决数据是否被成功储 存的问题。简单来说，数据储存者一方面需要生成储存证明的顺序来作为时间戳，用于 确认储存时间，即复制证明；另一方面，储存者还需组成递归执行来生成简单的证明。 通过使用时空证明，用户能够检查数据储存者是否已经成功储存了数据。

时空证明使得有效的服务器S能够说服一个用户U相信验证者V在一段时间内已经存储了 一些数据D。

传输证明 (PoT)

传输证明 (Proof of Transmission) 提供了一种方法来验证数据D是否已从服务器S 正确下载到用户U.

? 对于要传输的数据D，用户U将发送其Merkle Tree DTU = Merklech(D)的根哈 希至验证者V.

? 矿工M解密其存储的复制副本R并获得数据D.然后计算其根哈希Merkle Tree DTL = Merklecrh(D)。

? M创建密码KeyPKCipher，将其应用于数据D，并生成R’= Cipher(D, PKCipher)。然后计算根哈希R’T = MERKLECRH(R’)，并将以下内容发送到 验证者V：DTL, PKCipher, R’T.

? 验证者V检查DTU是否与DTL相同。如果没有，则证明已失败。

? 验证者V将随机挑战c至L，即数据D和副本R’的第c块的存储挑战。

? M检索DC，它是数据D的第c个区块，并计算包含哈希值的所有Merkle树节点从 DC到根节点的路径。 L还检索R’c是R‘的’第c个区块，并计算PathR’CR’T，其中包含来自所有Merkle树节点路径的哈希值。然后它将以下返回验证者 V：DC，PathR’C-R’T和PathDC-DT

? 从收到的DC和PathDC-DT，验证者V生成Merkle树根哈希DT’L，并验证 DT’L，使其匹配先前从L的根哈希DTL，即DT’L= DTL。如果没有，则证明已 失败。

? 从收到的DC和PKCipher，验证者V生成加密数据块R’C = Cipher(D, PKCipher)，并计算根哈希R’T’使用R’c并收到PathR’C-R’T，并验证 R’T’与根哈希匹配，即R’T’ = R’T。如果没有，则证明已失败。

? 用户U从矿工M下载数据R’.

? 用户U向验证者V请求传输证明。

? 验证者V将随机挑战c发送到用户U，即R’的第c个区块的存储挑战。

? 用户U检索R’c，它是R’的第c个内容区块，并计算包含的PathR’C-R’T，其 中包含来自R’的所有Merkle树节点路径的哈希值c到根节点，并发送以下内容到验 证者V：R’c，PathR’C-R’T.

? 从收到的R’c和PathR’C-R’T，验证者V生成merkle树根哈希R’T’’，如果 R’T’’匹配根哈希R’T’，即R’T’’ = R’T，则证明已成功，并且验证者V 发送Cipher key PKCipher给用户U，使用户U可以解密R’以成功恢复数据D。

分层设计

为方便未来开发，且为来自全球各地的开发者提供良好的开发环境，Mars Coin主网采 用分层设计，共由5层组成：

? 数据层：本层包含Mars Coin的基本数据单元和数据结构。

? 传输层：用于连接、数据传输、负载平衡和加密的P2P网络协议和算法（参见3.2）

? 共识层：嵌入Mars Coin的PBFT+VRF混合共识算法（参见3.1）。

? 协议层：嵌入Mars Coin的复制证明协议、时空证明协议和传输证明协议（参见3.3）

? 应用层：配置第三方开发人员所发开的程序或DApp，并为开发人员提供SDK和 API. 目前，Mars Coin在应用层展示的落地应用包括mCLOUD火星矿 机，Mars Exchange火星证劵交易所，以及Mars Bank火星数字银行 （参见4.1, 4.2, 4.3）

公链的升级迭代

为了降低系统复杂度，提高系统性能，Mars Coin采取了分层、逐步过渡的技术路线来 实现Mars Coin区块链，目前发布的系统正处在私链的阶段，未来会随着参与节点增多 和证明算法效率提升，升级为联盟链，最终演化为完全去中心化的公链。

zkRollup – 高效 Layer 2 扩容方案。

zkRollup 是一种较新的 Layer2 扩容技术。它可将链上状态变成所需的大量计算工 作，从链上转移到链下，大大提高区块链单位处理交易的时间和能力。

Mars Coin将 zkRollup 与 传输存储场景互相结合，构建高效、安全、高可用的存 储分发平台。同时Mars Coin 区块链上的 zkRollup 方案具有高度的兼容性和可移植 性，理论上可以基于任何支持智能合约的区块链来构建。

公链技术应用

Mars Coin的技术架构让主链可以在DApp，数据交换、流媒体、内容加速、私人数据 储存和企业数据储存等方面发挥重要功能。

1 去中心化应用

有了 Mars Coin 区块链的 API，开发者可以轻松使用Mars Coin 区块链上的传输和 存储资源来开发DApp。如果用户想提供传输或存储类资源并从中获得奖励，也可以基 于该 API 接入Mars Coin 区块链来提供服务。

2 数据交换

Mars Coin 区块链充当了安全可信的交易中间方，因此买卖双方可以在Mars Coin 区 块链上以很低的成本，很高的效率，安全的完成点对点的交易。

3 流媒体

Mars Coin提供了具有成本效益的带宽资源，可帮助大幅降低内容分发的成本。 此 外，Mars Coin 专门针对流媒体设计了专用的状态通道协议。基于该协议传统流媒体 解决方案可以无缝迁移到 Mars Coin 区块链上，从而实现区块链化。

4 内容加速

Mars Coin 区块链独有概率微支付 (probabilistic micropayments) 方案非常适用 于多点加速下载场景，从而提供良好的用户体验。独有概率微支付可以同时兼顾高速多 点下载，亦能实时正确结算所有的交易。

5 私人数据存储

由于其分散的性质，Mars Coin的存储网络和调度算法非常适合专用网络存储的应用程 序，可以确保用户数据的可用性、安全性、完整性都得到全面的保障。

6 企业数据存储

Mars Coin 采用边缘节点存放数据，可较大降低企业数据存储的成本。同时多备份存 储和先进的P2P技术，又可为企业提供高性能的数据访问服务。

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编译者/作者：o海洋o

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