探索分布式存储2——Filestar

2020年10月15日，Filecoin主网在148888高度启动，宣告了行业内最受瞩目的去中心化存储网络正式上线。Filecoin提出了一套存储证明机制，通过复制证明、时空证明等一系列技术创新，首次实现了现实世界存储资源的存储和上链。在这一技术基础上，Filecoin 通过一套经济激励机制吸引了大批拥有高性能的矿工加入网络，在一定程度上整合了大量高性能的计算、存储和带宽资源。Filecoin 背后蕴藏的核心理念为未来区块链+互联网基础设施的发展方向提供了重要参考，是行业内具有里程碑意义的创新。

但在Filecoin创新的背后，Filecoin项目在实现上仍有一定遗憾，Filecoin分叉项目渐渐出现在大众的视野中。10月20日Filestar（文曲星）在Github发布了白皮书，宣布启动项目，并于10月30日公开了源代码，上线主网。那么Filestar文曲星将如何为Web3.0物理世界基础设施贡献力量？让我们一起来进一步了解Filestar生态。

根据其白皮书介绍，Filestar在Filecoin基础上进行了改进，从多个方面修正现有去中心化存储服务的问题，扩展了其应用前景。在白皮书中Filestar提出将基于Filecoin进行分叉和迭代，并实现现有Filecoin矿工权益的无缝映射。此外，该版本将出块限制从10TiB降低为32GiB,仅需封装一个扇区就可以参与出块，对小矿工更公平、更友好。

与Filecoin不同的是，Filestar有一套不同的分布式存储激励机制，并将逐渐从分布式存储进化为分布式互联网的激励层，实现更加精细化的激励，实现计算、宽带和存储资源的最优化利用。具体表现在：

1.更低的挖矿门槛

网络启动初期取消前置抵押，取消 SHA256 算法对 AMD 矿机的依赖，激励更多矿工对整个网络贡献网络基础设施资源更高的可扩展性，通过修改 WindowPoST 的抽查逻辑，引入递归存储证明技术等，全方位提高链上消息处理的能力，提高TPS。

2.高效的挖矿软件

全面提升现有 Filecoin 挖矿软件的性能，提高网络的整体封装效率。

3.数据的高可用性

可用于存储“热数据”和“温数据”，用户可以快速读取已存储的数据

4.合理的代币分配

无预挖、无募资，绝大部分代币将由挖矿产出，同时对生态中所有参与者进行精细化的长期激励，确保生态长期健康。

STAR 代币分配图

STAR 代币分配图

Filestar的技术改进和创新：

1.取消前置抵押

在Filestar的技术改进和创新中，最值得一提的是，该项目取消了前置抵押，并相应地将区块奖励解锁机制改为180天线性解锁，取消前置抵押将使矿工可以随时加入网络进行挖矿，并持续贡献算力，共同维护网络的安全性。这一改动消除了Filecoin矿工封装扇区时前置抵押的压力。根据 Filecoin 的经济模型，前置抵押指的是矿工在封装每一个扇区并生成有效算力时必须抵押一定数量的代币，直到扇区生命周期结束后再返还给矿工的一种安全机制。

其设计初衷是鼓励矿工长时间存储数据，保证数据的可用性。但实际上为了保证数据的安全性，Filecoin还设置了后置抵押，即所有挖矿奖励只有在矿工持续保存数据的情况下才能逐步解锁，数据的安全性和可用性上已经得到了较大保证。而Filestar取消了Filecoin现有的前置抵押，保留了奖励的后置抵押，并对扇区的抵押规则做出了改进：

缩短网络中未存储真实有效数据扇区的生命周期。目前Filecoin网络中扇区的生命周期一般为540天，但实际上长期存储无效数据是一种资源浪费。Filestar缩短了网络中未存储真实有效数据扇区的生命周期，避免存储资源长期被无效数据占用。

Filestar的订单扇区需要抵押存储费用。订单扇区中存储了用户的有效数据，通过抵押用户支付的存储费用，将鼓励矿工优先存储订单扇区，并保证其数据可用性。

2.递归零知识证明技术

复制证明（PoRep）是 Filecoin 存储证明的重要组成部分，结合零知识证明，PoRep 可以把存储资源量化并在链上生成对应的证明。在 Filecoin 的 PoRep 证明机制中，矿工每封装一个扇区，都需要向网络中提交两个证明，对应的消息分别为PreCommitSector 以及ProveCommitSector。实际上，在现有的 Filecoin 网络中，绝大多数的链上消息都是在提交这两种证明。

但 Filecoin网络的链上消息处理能力（TPS）非常有限，当网络发生拥堵时，大量的证明消息将占用绝大多数链上资源，而普通的消息将无法被打包。Filestar 提出了一种递归零知识证明（Recursive ZK-SNARK）技术来解决上述 TPS 问题。Recursive ZK-SNARK 最终只需要向网络中提交一次证明，即可同时完成多个扇区的证明上链过程。这样一来，每个矿工需要提交的证明消息将会明显减少，从而提高TPS，实现网络扩容。不仅如此，通过调节证明聚合的程度，还可以对网络的消息处理能力实现调节，适应未来 Filestar网络不同发展阶段的需求。

3.WindowPoST + VRF机制

在完成 PoRep 后，矿工需要提供时空证明（PoST），证明对数据进行了持续存储。Filecoin中封装的每个扇区每天都会被抽查，矿工需要正确提交WindowPost证明，否则其抵押的 FIL 将被罚没。对于存力较大的的矿工来说，每天提交的证明数量非常大，而且随着网络的进一步发展，网络中需要提交的 WindowPoST 也会越来越多，最终可能也会造成网络的拥堵，降低网络对普通消息的处理能力。

Filestar在 WindowPoST 的抽查机制中引入了随机抽查机制，使得每个矿工需要提交 WindowPoST 证明的频率大大降低，而不需要每天对算力都提交多次证明。普通的随机抽查函数有可能被预测，从而影响网络的安全性，因为矿工如果能确定自己被抽查的时间，就存在作弊的可能。Filestar采用了可验证随机函数（Verifiable Random Function，VRF）来进一步提升随机抽查的安全性。

4.高效的挖矿软件

Filestar还对现有开源的挖矿软件进行了优化，全面提升矿机的挖矿效率，最大化利用矿机计算资源和存储资源。优化主要集中在任务调度模块和零知识证明模块：

任务调度优化。在其他软硬件条件相同的情况下，不同的任务调度策略将直接影响矿机的封装效率。Filestar将发布带有任务调度优化的挖矿软件，提升矿机的挖矿效率。

零知识证明优化。Filecoin 中无论是 PoRep 还是 PoST 都大量采用了零知识证明算法，但零知识证明的生成过程仍有较大的优化空间。Filestar 的挖矿软件将在零知识证明生成效率上进行大幅优化，并发布给所有矿工使用。

不同于 Filecoin 激励大家提供分布式存储， Filestar将在分布式存储的基础上，激励大家提供可验证的计算和可度量的带宽资源。随着区块链行业的整体发展一个分布式互联网的世界正在我们眼前慢慢展开。

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编译者/作者：瑶池区块链

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