一文科普Filecoin區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)知識(shí)

眾所周知，F(xiàn)ilecoin是一個(gè)區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式存儲(chǔ)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)。Filecoin協(xié)議中可以實(shí)現(xiàn)共識(shí)、消息處理、核算存儲(chǔ)并維護(hù)安全，它是連接Filecoin系統(tǒng)中的各個(gè)參與者主接口。

Filecoin區(qū)塊鏈系統(tǒng)包括：

l?一個(gè)消息池子系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)用于跟蹤和傳播礦工聲明要包含在區(qū)塊鏈中的消息。

l?用于解釋和執(zhí)行消息以更新系統(tǒng)狀態(tài)的虛擬機(jī)子系統(tǒng)。

l?狀態(tài)樹子系統(tǒng)，管理其創(chuàng)建和維護(hù)的虛擬機(jī)從給定子鏈中確定生成的狀態(tài)樹（系統(tǒng)狀態(tài)）。

l?一種鏈同步（ChainSync）susbystem，它跟蹤和傳播驗(yàn)證的經(jīng)過(guò)消息塊，維護(hù)一組候選鏈，礦工可以在這些候選鏈上進(jìn)行挖掘，并對(duì)傳入的區(qū)塊進(jìn)行語(yǔ)法驗(yàn)證。

l?一種存儲(chǔ)能力共識(shí)子系統(tǒng)，它跟蹤給定鏈的存儲(chǔ)狀態(tài)（即存儲(chǔ)子系統(tǒng)），并幫助區(qū)塊鏈系統(tǒng)選擇要擴(kuò)展的子鏈和包含在其中的區(qū)塊。

除了以上的那些之外，還有一些其他的系統(tǒng)，包括：

一種鏈管理器，它維護(hù)給定鏈的狀態(tài)，為其他區(qū)塊鏈子系統(tǒng)提供設(shè)施，這些子系統(tǒng)將查詢有關(guān)最新鏈的狀態(tài)以便運(yùn)行，并確保入鏈的區(qū)塊在包含到鏈中之前經(jīng)過(guò)語(yǔ)義驗(yàn)證。

一種區(qū)塊生成器，在成功地進(jìn)行領(lǐng)導(dǎo)人選舉時(shí)被調(diào)用，以便生成一個(gè)新的區(qū)塊，在將當(dāng)前最重的鏈轉(zhuǎn)發(fā)給同步器進(jìn)行傳播之前，該區(qū)塊將擴(kuò)展當(dāng)前最重的鏈。

從總的視角來(lái)看，Filecoin區(qū)塊鏈的發(fā)展通過(guò)連續(xù)幾輪的選舉而發(fā)展壯大，在選舉中，許多礦工被選舉產(chǎn)生區(qū)塊，從而獲得區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)。Filecoin的區(qū)塊鏈依靠存儲(chǔ)能力運(yùn)行。也就是說(shuō)，礦工通過(guò)其共識(shí)算法來(lái)確定要開采的子鏈取決于該子鏈的存儲(chǔ)量。在高層，“存儲(chǔ)功率共識(shí)”子系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)功率表，跟蹤存儲(chǔ)礦工參與者通過(guò)扇區(qū)承諾和時(shí)空證明為網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)的存儲(chǔ)量。

區(qū)塊：

區(qū)塊是Filecoin區(qū)塊鏈的主要單元，其他區(qū)塊鏈項(xiàng)目同樣如此。區(qū)塊消息直接與Tipsets鏈接，Tipsets是區(qū)塊消息的組。

Filecoin區(qū)塊鏈中的區(qū)塊結(jié)構(gòu)包括：區(qū)塊頭、區(qū)塊內(nèi)的消息列表、簽名消息三個(gè)部分組成。

注意：區(qū)塊在功能上與Filecoin協(xié)議中的區(qū)塊頭相同。雖然區(qū)塊標(biāo)題包含指向完整系統(tǒng)狀態(tài)，消息和消息回執(zhí)的Merkle鏈接，但可以將區(qū)塊視為該信息的完整集合（不僅是Merkle根，還包括狀態(tài)樹的完整數(shù)據(jù)、消息樹、收據(jù)樹等）。由于完整區(qū)塊的大小很大，因此Filecoin區(qū)塊鏈由區(qū)塊頭而不是完整區(qū)塊組成。

區(qū)塊頭是區(qū)塊的規(guī)范表示。區(qū)塊頭在礦工節(jié)點(diǎn)之間傳播，從區(qū)塊頭消息中，礦工擁有應(yīng)用關(guān)聯(lián)的FullBlock狀態(tài)和更新鏈所需的所有信息。為了能夠做到這一點(diǎn)，需要包含在區(qū)塊頭中的最小信息項(xiàng)集包括：礦工地址、票證、時(shí)空證明、IPLD DAG中此塊的父級(jí)CID，以及消息自身的CID。消息結(jié)構(gòu)必須包括源（From）和目的地（to）地址、Nonce和GasPrice。

在將消息傳遞到鏈同步邏輯之前，還將對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證 。

除了驗(yàn)證消息的簽名外，沒(méi)有對(duì)區(qū)塊中包含的消息進(jìn)行語(yǔ)義驗(yàn)證的方法。如果一個(gè)區(qū)塊中包含的所有消息在語(yǔ)法上都是有效的，那么可以執(zhí)行這些消息并生成一個(gè)回執(zhí)。

鏈同步系統(tǒng)可以分階段進(jìn)行語(yǔ)法和語(yǔ)義驗(yàn)證，以減少不必要的資源消耗。如果以上所有測(cè)試都成功，則區(qū)塊將被標(biāo)記為已驗(yàn)證。最終，無(wú)效區(qū)塊不得進(jìn)一步傳播或驗(yàn)證為父節(jié)點(diǎn)。