Filecoin网络中为什么多个矿工都可以产生有效区块牧牛区块链研究院宣仪

区块链来自比特币，但凡对区块链的原理有些了解的朋友，就知道在一个去中心化的世界里，每个人的步调是难以一致的，各说各话，但又必须达成一致，这就要依靠共识。但即使有了共识，由于每个矿工的设备不同，网络状况不同，规模不同等等原因，往往也会作出不同的决定，这些决定的不同，导致的一个结果就是分叉。

一条链要稳定，就必须快速解决分叉。也就是说一条链可能分叉成几条链，但是如果设计得好，矿工会很快作出选择，支持其中的一条而抛弃其他。

比特币采用最长链原则解决分叉。但是这种解决方案有一个问题，有一些合法的区块被抛弃了，被抛弃的成为孤块，孤块得不到区块奖励。?而同时，随着区块链技术的发展，出现了不同的解决分叉和收敛的技术，比如说，依靠多轮通信来进行选举，尝试在一个区块时间内选出领导者进行出块。另外一个方向，是采用DAG（有向无环图）来尝试容纳所有合法的区块。

但这两种方式分别有不同的问题，采用多轮通信进行选举，通信的复杂度会提高，权益的计算也是一个问题；而采用DAG的方式的链一直面临一个快速收敛的难题。

Filecoin尝试从这两个角度来进行思考，提出了自己的解决方案，那就是Tipsets。Tipsets是一个DAG，但是是一个简化了的DAG，因为它要求在一个Tipsets中的区块必须在同一个高度，而且父Tipset也必须相同，因此，Filecoin又可以看成是一个链（这比DAG要简单得多），一个Tipsets组成的链。

跟比特币等其他区块链相比，Tipset可以减少空块的概率，保证网络的稳定性。

那么，Filecoin的Tipset 是什么？

实际上Tipset这个词是Filecoin独有的，它和Filecoin的共识机制有关。

追溯到2015年，一篇名为“Secure High-Rate Transaction Processing in Bitcoin” ?(Sompolinsky, ?Zohar)“的论文问世，抛出了一个新观点：在区块链系统中不再把区块链想象为链式结构，而是把它想象成有向无环图结构（DAG）。

依这种观点，在区块链系统中，最长链就不再是评判区块链是否有效的标志，最”重“的链才是评判区块链是否有效的标志。这里所谓的”重“是按GHOST算法计算出的标准。通俗地说就是包含最多区块的链才是有效的区块链。

Filecoin的共识机制便由此而来，它的共识机制要看两个标准：一个是选择包含区块最多，另一个是包含存储算力最多。

我们重点看第一个标准：包含区块最多。这个标准就需要用到GHOST算法。这个算法激励矿工在挖矿时选择在包含区块最多的那条链上挖矿。Filecoin将GHOST算法做了一定的改进生成了一个新的算法，这就是”Tipset”。

这使得Filecoin的共识机制是一种基于选举的机制，即我们说的预期共识。在这种机制中，在每一轮挖矿周期里多个矿工都可以拥有区块打包权，也就是多个矿工都可以产生有效区块。

Tipset所包含的有效区块数取决于出块权数值e的设置，比如Testnet中设置e=5，那么每一轮的预期出块数就是5。

当然，预期代表的是概率，实际情况中往往是不固定的，但是总体平均数值趋于5。

在一轮周期中，产生的多个区块可以形成一个树状结构，这就被称为一个“tipset“。这就是Filecoin所独有的机制，也是它不同于其他机制的地方。

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编译者/作者：宣仪

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