深入了解Filecoin如何构建区块

协议实验室（Protocol Labs）旨在打破常规。我们启动了IPFS，以使Web更快，更安全，更开放。现在，借助Filecoin，我们正在建立一个分散在区块链上的分布式存储市场，用户可以在其中租用额外的存储空间。

区块链建立在区块上，这些区块由唯一的密码哈希表示，并永久记录在区块链上。这些信息块串在一起，构成了区块链，并携带了一组对状态进行编码的系统更新。区块链使用共识协议来确定如何扩展其账本。这包括可以更新/扩展区块链的各方，以及如何选择。

世界上存在着与区块链一样多的共识协议，无论是BFT还是Nakamoto-style，最长链规则或权重规则，工作量证明或时空证明或某种全新的系统。每个共识协议的工作方式略有不同。但是，许多共识协议的总体目标是建立可扩展，安全的分布式网络，通过矿工的竞争和参与推动自身的增长。

比特币建立在一个简单的线性区块链上。每个块均加权，并且仅计数一次。将比特币区块链想像成君主制，即根据与创世块的直接关系来传递和扩展权力。鼓励矿工在最长的链上进行开采：区块最多的那条链。

本文发布前，比特币区块链的长度超过600,000个区块（自创世以来，每10分钟大约一个）。有时，两个区块的开采距离相对较近（暂时）。比特币的最长链规则和10分钟的阻止时间允许大多数网络隐式地“投票”他们希望以相对较短的时间使用哪个块。这种选择可能取决于多种因素，例如矿工最先听到哪个区块以及区块中包含的交易。取决于矿工来决定，重要的是，大多数网络最终会同意开采哪个区块和放弃哪个区块。废弃的块称为孤立块。下表中的紫色表示孤立的块。

孤立区块是有效的块，不会影响链的总长度和稳定性。其他区块链，例如以太坊，设计奖励开采这些区块的矿工，称为“叔叔区块”（uncle blocks）。矿工在开采矿块时会获得奖励，即使他们最终并未被包括在链中。这有助于抵消矿工因网络延迟而面临的潜在不利因素，并消除网络集中化的麻烦：单个或连接不佳的矿工也将获得补偿。

随着2015年“比特币中的安全高速交易处理”的发布（Sompolinsky，Zohar），将区块链的思想不再是链本身，而是有向无环图（DAG）。通过这种方式，我们可以查看块最多的DAG，而不是简单地看最长的链。Filecoin就是这样一种协议，它使用块的总数以及它们在其链选择规则中编码的存储能力。

GHOSTy协议使矿工可以参考过去观察到的所有区块，以增加其链的权重。Filecoin的共识机制建立在这种称为技巧集的变体上。如果比特币像生产最长和最有效链条的竞赛一样运作，则Filecoin的“预期共识”是基于选举的，并且可以在回合中选举多个矿工作为领导者。这又意味着可以在每个回合中创建多个有效的同级块。随着每个EPOCH的到来，可以增加新一代的家谱，称为提示集，这是我们网络独有的系统。

Filecoin中的块按EPOCH排序。每个新块都指代前一个EPOOCH中产生的至少一个块（父）。提示集由具有相同父代且在相同EPOCH中开采的有效块组成。

下图简化为不考虑底层存储能力，它以不同的颜色显示了来自同一祖父母块的3个技巧集。让我们计算这些技巧的权重。

在下面的第一个图表中，祖父母+父母+孩子给Epoch 2中的第一个提示总重量为5。

下面的第二个提示总权重为4（一个祖父母，两个父母，一个孩子）。

最后的提示集（第三个图表）的总权重为3（一个祖父母，一个父母，一个孩子）。

最终图表提供了该链的全面视图，其中在第2阶段中获得了最高的第一个提示，尽管直到下一个第一个周期才被确认。

与以太坊一样，该系统通过确保不浪费任何工作来激励协作并总体提高链吞吐量。此外，由于严格要求其所有块都具有相同的父代并且在相同的高度开采，因此在叉的情况下，链条可实现快速收敛。

最终，Filecoin权衡了提供更多存储功能的区块，因为它的核心是存储网络。随着时间的流逝，矿工们会聚在最重的链条上，那些链条正在创造价值。较轻的链条成为孤立块。

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编译者/作者：盘古开源

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