FL深度解析 |关于新的 Filecoin 挖矿方案，你需要知道这些

11月27日Protocol Labs 官方Slack 一则使用GPU “挖矿”消息被爆出，被众多“标题党”解读成CPU 矿机“全军覆没”，遭到了“灭顶之灾”。

刚看到这则消息的时候，我并没有太在意，因为在此之前的半个月左右就已经听说官方在讨论加入GPU 的方案了，但是这里需要强调的是，GPU 只是附加，并不是替代CPU。如下图所示，官方也有解释，每台机器只需要一个GPU，更多的GPU 并不会带来实际的收益提升。没想到这则消息会被一些不明所以的媒体过分解读，因此我认为有必要对Filecoin 的挖矿原理进行解释，以正视听。

Filecoin 存储类型为定向存储

首先需要强调的一点是，Filecoin 与其它去中心化存储类项目不同，在其它项目中，用户是与平台直接交互的，用户也并不知道数据被哪个矿工存储了。而Filecoin 是提供了一个类似淘宝的平台，用户是可以选择矿工进行数据存储的，也即Filecoin 采用的是定向存储。如下图所示，用户可以在存储文件的时候，自主选择负责存储的矿工。

Filecoin 的架构及运行流程

如上图所示，Filecoin 架构包括三部分，分别是存储市场、Filecoin 区块链和检索市场，相对应的矿工类型有存储矿工和检索矿工，后续可能还会出现修复矿工。顾名思义，存储矿工主要负责存储文件，同时维护Filecoin 的区块链，相应地存储矿工的收益也包括存储手续费、区块奖励以及交易费三部分。检索矿工主要的任务是检索数据，其获得的收益为检索费用。在Filecoin 主网上前期，由于存储量有限，检索需求并不多，但随着数据量的上升，检索收益可能会高于存储收益。各类矿工具体的收益来源如下图所示：

Filecoin 的共识机制

Filecoin 采用EC（Expected Consensus）共识，可以简单地将其理解为PoS共识的改版，在PoS共识中，抵押代币所代表的权益决定了矿工获得打包权的概率，而在EC 共识中，这种权益变为了有效存储，也即有效存储的多少决定了矿工获得打包权的概率。有效存储是什么呢？简单来讲，有效存储是运行过PoRep（Proof of Replication）和PoSt（Proof of Spacetime）最终生成的存储数据。PoRep和PoSt 是Filecoin 的特色，其主要作用为了防止矿工作弊或者发起某些恶意攻击。PoRep 也叫复制证明，它主要的作用是某个节点向另一个节点证明其存储了相应文件的副本。PoSt 也叫时空证明，它主要的作用是证明某个节点在一定的时间内存储了相应的文件，PoSt 是按一定周期执行的，主要目的是防止矿工在证明完成之后删除数据。如下图所示，通过以上分析可知，在Filecoin 存储过程中，决定矿工收益的核心因素是有效存储，矿工自身有效存储占全网有效存储的比例决定了其获得打包权的概率，进而决定其“挖矿”收益。如下图所示，决定有效存储的因素有很多，CPU 性能只是其中之一。

GPU 方案真的是用来替代 CPU 方案的么？

事实上，在Filecoin 上线前期，大多数矿工收益并不来自于存储订单，而是区块奖励。因此，大多数矿工会选择先用垃圾数据尽快填满自己的硬盘空间，以获得尽可能多的有效存储，最理想的状况是尽快把自有存储空间全部变为有效存储，而当有真正的存储订单产生时，再逐步的删除原来的垃圾数据，存入相应订单数据。之所以有那么多误读，主要是因为很多人对Filecoin 挖矿过程并不了解，把这个过程想当然地和比特币挖矿画了等号。比特币挖矿经历了CPU、GPU、FPGA、ASIC 几个阶段，所以很多人认为Filecoin 采用了GPU 方案后，以前的CPU 方案就都不能用了，更有甚者，认为Filecoin 会出ASIC 矿机。那官方所说的GPU 方案是什么意思呢？其实，主要原因是Protocol Labs 对PoSt 算法进行了修改，必须要在获得打包权的一个区块周期内完成PoSt 计算，此时一般CPU 的性能并不能满足这个条件，因此就需要GPU 来在一个周期内加速运算。与比特币挖矿从CPU 进化到GPU 不同，比特币从CPU 进化到GPU 的主要原因GPU 运行速度比CPU 更快，并行性更好，可以在同一时间进行更多的Hash 运算。而Filecoin 目前采用GPU 仅仅是因为GPU 的PoSt 的计算速度要快于CPU，并且PoSt 只需要获得打包权的一个区块周期内计算一次，并不存在GPU 代替CPU 的说法。Protocol Labs 官方也说明，增加更多的GPU 并不能提升收益，相反地，如果能够让一个GPU 用于多台机器，反而能够在一定程度上降低成本。

总结

通俗地讲，Filecoin挖矿并不是单纯的靠提高CPU 性能就能获得更高的挖矿收益。Filecoin 有一套非常复杂的计算流程，目前GPU 在该流程的其它环节并不能起到明显的提升效果，并且相比下来GPU 成本要高于CPU，因此采用纯GPU 方案是不划算的。目前GPU 更多的是现有方案的一种补充，而不是替代。Filecoin 的区块奖励主要取决于有效存储，因此前期参与的人会有一定的优势，会存在一定的马太效应，但是当Filecoin 矿工将自有的存储空间全部变为有效存储之后，其获得打包权的概率又会随着全网有效存储量的上升而不断被稀释，此时对性能也不会有更高的要求。因此，在存储空间饱和之后，对性能的需求会进一步下降。长远来看，Filecoin 挖矿过程中，硬件性能优化的需求也并不强烈。