Filecoin (IPFS) マイニングの専門的な技術分析

Protocol Labs からの Filecoin 情報の継続的なリリースにより、多くのFilecoinマイニング情報が明らかになりました。 Filecoinマイニングは研究にとって非常に有意義です。投資家がFilecoinマイニングの知識を深く理解できるように、 Star ContinentのMinggeが参考のためにいくつかの知識をまとめました。

明歌は、知識の普及の観点から、マイニングのいくつかの要素と知識ポイントを分析し、マイナーの利益を最大化するための参考資料を提供します。

1.複製証明の原則

複製証明 ( PoRep ) は、ストレージ マイナーが、データがマイニング マシンにコピーされたことをユーザーや他のマイナーに納得させることを可能にする、新しいタイプのストレージ証明スキームです。この方式は、シビル攻撃、アウトソーシング攻撃、生成攻撃などのストレージ不正問題を効果的に防止できます。以下は、複製の証明のための簡略化された手順です。

1.マイナーは特定のレプリカRを作成する

マイナーがセクターを埋めると (このセクターはディスク上の物理セクターではなく、 Filecoinネットワークによって定義された論理セクターです)、セクター内のデータがマイナーの秘密鍵ペアとともに追加され、低速のシーケンシャル エンコーディングが実行されてマイナーの特定のストレージ コピーが形成され、データの各コピーがそれぞれ異なるものになります。シールの結果は、下の図に示すように、 Merkleツリー構造のデータのコピーになります。

マークルツリー構造のデータコピー図

2.マイナーはストレージデータのコピーの証明Πposを生成する

マイナーがデータを保存してシールを完了した後、中央サーバーなしでFilecoinネットワークに対して、マイナーが実際にこのコピーを保存したことをどのようにして証明できるでしょうか? Mingge は Interstellar Continent では困難を感じましたが、Protocol Labs はそれを実現しました。

ゼロ知識証明の考え方は、証明を生成するプロセスで使用されます (ゼロ知識証明は少し複雑なので、興味のある読者は関連資料を読むことができます)。つまり、検証者は、マイナーがデータを所有することなく、データのコピーを保存していると信じます。これはどうやって行うのですか?

下の図の赤い線で示されているように、ネットワーク内の他の検証ノードによって提案されたランダムチャレンジCに基づいて、たとえば、マイナーが位置8 にチャレンジしたい場合、マイナーはリーフノードD8からルートノードRootまでのパスを計算し、証明Πposを出力して、チャレンジを開始した検証ノードに返す必要があります。

マイナーが保存されたデータのコピーを生成することの証明のΠPOSグラフ

3.検証ノードはストレージマイナーの証明を検証する

検証ノードはストレージマイナーから証明を取得した後、指定された情報を通じてそれを検証できます。検証結果が1に等しい場合、マイナーが実際に特定のコピーを保存しており、検証プロセスが非常に高速であることを意味します。具体的な検証アルゴリズムについては、公式コードがリリースされた後に詳しく説明する必要があります。既存のホワイトペーパーでは十分に詳細な説明が提供されていません。

2. セクターの説明

セクター（ホワイトペーパーではセクター）とは、ストレージマイナー固有のストレージスペースを指し、実効ストレージの測定やストレージ証明の提出単位スペースとして使用されます。ストレージマイナーがセクターのデータを完全に保存すると（いっぱいでなくてもシールされる可能性がありますが、一部のストレージスペースが無駄になります）、セクターシールが実行され、シール後にレプリケーション証明が提出され、効果的なストレージが形成されます。

現在、Protocol Labs にはセクターごとに 2 つのソリューションがあります。 1 つは1Gなどの固定サイズです。 2 番目は、 1Gや10Gなど、マイナーによって指定されたサイズです。

では、ユニットセクターのサイズは何に使われるのでしょうか?ホワイトペーパーのFilecoinブロックチェーンデータ構造の説明によると、セクターIDはブロックチェーンの割り当てテーブルに保存され、1セクターは約300バイトのオンチェーンストレージスペースを消費します（このデータはStar Continentと公式との通信を通じて取得され、公開情報には表示されません）。したがって、セクターサイズが1GBであると仮定すると、一定期間後にネットワーク全体の有効ストレージが10EB ( 10240PB ) に達し、セクターがブロックチェーン上で占有する必要があるストレージスペースは約3TBであると計算できます。これには、注文とトランザクションによって占有されるブロックチェーン スペースは含まれません。つまり、 Filecoinフル ノードを維持するには、 3 TBを超えるストレージ スペースが必要です。

したがって、セクターが小さすぎると、多くのブロックスペースを占有することになります。ただし、セクターが大きすぎて密閉が困難な場合は、有効なストレージの一部が無駄になります。 Protocol Labs は、セクターの規模とブロックチェーンの領域のバランスをとる方法について非常に良い決定を下すだろうと信じています。

3. 空間と時間の証明

空間と時間の証明は、継続的な複製の証明として理解できます。つまり、マイナーは継続的に証明を生成し（ここで、Minggeは約10分かかると大胆に予測します）、送信サイクル内でストレージ証明を送信する必要があります（ 3〜5日に1回送信すると大胆に予測します。その目的は、短期間のネットワーク停止でも証明の生成と送信に影響を与えないようにすることです）。提出サイクル内で証明が継続的かつタイムリーに提出されない場合、システムによってトークンの一部が差し引かれます。

証明を生成するプロセスは、証明を複製するプロセスと非常に似ていますが、時空間証明の入力は、以前に生成された証明を入力パラメータとして使用し、証明生成の継続性を保証するという点が異なります。詳細についてはホワイトペーパーをご覧ください。

4. 時空とコンセンサスメカニズムの証明

ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムは、ブロックチェーン プロジェクトのコア要素の 1 つです。 Filecoinのコンセンサス メカニズムは、時間と空間の証明に基づいてコンセンサスに達します。このコンセンサスメカニズムはPOWと同じくらい単純かつ明確です。以下では、Star Continent の Mingge が例を挙げて説明します。

（１）ネットワーク内にAとBという２人のマイナーがいるとします。マイナーAは、ある瞬間にデータがいっぱい入った２つのセクターを封印し、時空間証明を提出し続けます。マイナーB は、この時点でデータがいっぱい入った4 つのセクターを封印し、時間空間証明を提出し続けます。

（２）この時点で、ネットワーク全体の有効記憶容量は６セクターである。

（３）マイナーAがリーダーノードに選出される確率は2/6である。

（４）マイナーBがリーダーノードに選出される確率は4/6である。

（５）つまり、ある瞬間にマイナーがリーダーノードに選出される確率＝封印されたセクター容量／ネットワーク全体の封印されたセクター容量の合計

5. マイナー、マイナーアクター、マイニングマシン

Filecoin チームが公開したデモによると、 Filecoin のマイニングの詳細は、 BTCやETHなどのデジタル通貨のマイニングとはまったく異なります。鉱夫と採掘関係者がいます。では、マイナー、マイニングアクター、マイニングマシンの関係は何でしょうか?星間大陸ミンゲの理解は、すべての鉱夫の参考までに次のとおりです。

1.鉱夫

マイナー： BTCやETHと同様のアドレスとキーのペアとして理解でき、注文を発行したり注文を完了したりするときに必要になります。マイニング収入もマイナーのアドレスに属します。

2.鉱夫俳優

マイナー アクター:各マイナーには複数のマイナー アクターが存在する場合があります。注文を出すときは、マイナーアクターが単位となります（詳細については、Star Continent が翻訳したデモ ビデオを参照してください。Juan のマイナーの入札のデモを注意深く見てください。彼はマイナーアクターのアドレスをコピーしました）。各マイナーアクターにもアドレスがあり、マイナーの複数のマイナーアクターのストレージを蓄積することができます（Ming Ge は推測しているだけです）。

3.採掘機

各マイナーアクターは物理的なマイニングマシンに対応します。

6. Filecoinマイニングプールについて

私たちの理解によれば、 Filecoin は以下の理由により、 BTCやETHのような従来の仮想マイニング プールを実現できない可能性があります。

（１）マイナーは注文を発行し証明を生成する際に鍵ペアを使用する必要がある。マイニング プール サービス プロバイダーがマイナーに秘密鍵を伝えることは非常に危険です (マイニング プール アドレスのみを構成する必要がある従来のマイニング プールとは異なります)。もちろん、これは暗号化によって実現できるかもしれませんが、現時点では具体的な可能性を判断することはできません。

（２）マイナーは保管証明を継続的に提出する必要がある。マイニングプール内の一部のマイナーが適時に証明を提出できない場合、差し引かれた担保はすべてのマイナーで共有されることになり、これは質の高いマイナーにとって非常に不公平です。

（３）マイニングプールサービスプロバイダーは、各マイナーのストレージが絶えず変化し、マイナーがすべての抵当料金を直接支払うことは不可能であるため、非常に大きなトークン抵当を提供する必要があり、これも不公平である。

まとめると、 Filecoin仮想マイニング プールの実現可能性は疑問ですが、物理的なマイニング プールを設定し、マイニング ファームまたはマイニング プール サービス プロバイダーがマイニング マシンを一元的に管理するなどの革新的な方法がないということではありません。マイナーにとっては、マイニングプールに参加するのと同じ効果が得られます。