目前，所有的區(qū)塊鏈系統(tǒng)都要圍繞這個問題運作，這是由區(qū)塊鏈本身的特點決定的。Filecoin自然也是圍繞這個問題進行的。今天咱們就來聊聊Filecoin的區(qū)塊鏈的共識機制是如何設計和實現的。

與工作量證明機制（PoW）不同，工作量證明機制中，大量算力只能用于維護網絡安全，而不能產生其他對網絡的貢獻。

Filecoin系統(tǒng)中，礦工需要時刻生成時空證明，我們也能利用時空證明，統(tǒng)計各個礦工對全網的貢獻度，進而以此設計共識機制。他的共識機制稱為期望共識（EC），而Filecoin區(qū)塊鏈實際上不是絕對意義上的鏈，而是DAG。其期望是，從數學角度來看，最佳狀態(tài)是每個時刻Filecoin只會產生一個區(qū)塊。當然也可能產生多個或者沒有。因此，在主鏈周圍會分布一些小分支，不過他們都是賬本的一部分。下面我們來詳細說明。

共識機制

Filecoin師徒設計更合理的共識機制是在確保其安全的同時，更加環(huán)保，并且對系統(tǒng)產生更大價值。有些區(qū)塊鏈項目開始探索新的方式，比如：將PoW機制中驗證先導零的工作改為發(fā)現新的素數，以太坊要求礦工在執(zhí)行工作量證明同時運行腳本程序。這些都是很有價值的改進，但是浪費巨大。

Filecoin的共識機制也目前主流的公有鏈協(xié)議比如（PoW、PoS）不同，Filecoin選舉新區(qū)塊礦工是根據它當前已用存儲空間占全網存儲空間比值決定的。它的共識機制被稱為期望共識（ExxpectedConsensus，EC）。如此一來，礦工更愿意投資在更大的存儲空間，而不是更大的計算力上。礦工提供存儲空間，同時礦工之間相互競爭更大的存儲空間，這對于維護FilecoinDSN是有利的。

共識機制要解決3個問題：

1、計算礦工存儲算力。 2、確定每個礦工的時空證明。 3、運行EC共識機制。

存儲算力：Filecoin定義挖礦存儲算力模型，主要考慮：

1、存儲算力計算透明。每個礦工的存儲算力和全網總存儲算力是公開的，任何時候都能通過區(qū)塊鏈訂單簿查看，這是完全公開的。 2、可靈驗性。礦工在特定時間段內需要生成存儲證明，因此通過驗證區(qū)塊鏈的存儲證明，任何節(jié)點都能驗證存儲算力計算是否合法。 3、靈活性。任何時候礦工都可以很容易的提交報價單增加新的存儲空間，以接受更多的訂單來增加自己的存儲算力。

雖然PoW也同樣滿足以上3個特點，但是EC機制相比于PoW機制在透明性上表現更好。

時空證明容量：每隔一定的區(qū)塊高度，礦工需要提交一次存儲證明，一次時空證明成功提交需要網絡大部分存儲算力驗證合法性。每一個新區(qū)塊生成，都會更新當前分配表，而計算時空證明容量，只需要查詢并驗證記錄即可。具體有兩種方式。

1、全節(jié)點驗證。全節(jié)點驗證會保存完整區(qū)塊鏈日志，進行全節(jié)點驗證需要區(qū)塊到當前回溯一次，再參考此時的分配表。 2、簡易存儲驗證。一部分礦工并不會保存完整的區(qū)塊數據，這些礦工或者節(jié)點被稱作輕節(jié)點。具體驗證請看下圖。

EC共識機制：Filecoin記賬節(jié)點采用類似于權益證明的方式，那些提供更大有效的存儲的節(jié)點會有更大的概率贏得競選，同時獲得下一個區(qū)塊的記賬權，這一共識機制被稱作為期望共識。礦工們需要持續(xù)生成時空證明以確保它們存儲文件的備份，每一個存儲證明同時產生下一個區(qū)塊的選票。EC共識機制有三個特性。

1、公平性。每位參與者在每次選舉時都只有一次機會，最終成功率與其存儲算力占比基本一致。在期望上，存儲算力與成功率大小是對等的，對網絡貢獻越多的節(jié)點，越有可能當選為記賬礦工。 2、不可偽造。驗證信息有礦工私鑰簽名，其他人無法偽造。 3、可驗證性。被選舉出的領導節(jié)點的時空證明會提交給其他節(jié)點驗證，確保簽名都一致，存儲證明一致，并滿足區(qū)塊產生條件。這一過程任何人都能夠簡單的進行驗證。

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