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Filecoin 挖礦比 Bitcoin要復雜得多,需要專業的維護

1、從共識機制開始說起

(如果僅關心挖礦,本節可以跳過)
儘管現存數字貨幣多達數千種,但占主導地位的共識機制還是 PoW(Proof of Work),也就是工作量證明。這種方式簡單公平,用戶無論算力大小,都可以參與計算,為網絡作出貢獻。這是最成熟也最廣為使用的一種機制,也是廣大用戶能夠參與的一種方式。但這種方式最受詬病的一個問題就是能源消耗,大量電力用於計算“無意義”的Hash值,儘管這種消耗保證了信任系統,但沒有直觀可見的實際用途,被認為是一種浪費。

為了減少浪費,PoS (Proof of Stake,權益證明)共識機制隨著以太坊提出而被大量研究,但是到目前為止,仍沒有達到實用階段。這其中包括安全問題,也包括公平問題。另一種類似的共識機制DPoS(委託權益證明)被EOS及其類似項目採用,這種方式採用少量的共識節點進行區塊驗證和生成,其實是半中心化的,同時,廣大用戶完全被排除在共識機制之外。

去年開始被大肆宣傳的PoC(Proof of Capacity)掀起了一波硬盤挖礦的波浪。儘管PoC避免了CPU大量消耗電力,但又引入了硬盤資源用於抵押,多數項目是對硬盤資源無意義的消耗,資源仍然沒有被真正利用。

Filecoin採用一種完全不同的共識機制,這種共識機制以硬盤的真實使用量為基礎來進行選舉和挖礦。這也是一種PoS(Proof of Storage,not Proof of Stake),在Filecoin項目裡,採用PoRep(Proof of Replication)和PoSt(Proof of Spacetime)來實現。其選舉的共識機制是EC(Expected Consensus,預期共識)。這種共識機制採用VRF(Verifiable Random Function,可驗證隨機函數),來進行秘密選舉出每一輪的領導者,獲得出塊資格和獎勵。這種選舉的方式來達成共識,可以有效地減少能源消耗,抵禦分叉。目前採用VRF機制來實現共識的還有 Snow White[1], Algorand[2] 等。另一方面,用戶被鼓勵使用硬盤存儲真正有意義的數據來獲取更大收益,資源被真正利用起來。

2、簡單的PoW挖礦

目前多數人對於挖礦的認識主要來自於比特幣挖礦,或者其他稍複雜一點的PoW 挖礦,比如採用GPU或有些項目僅能使用CPU。 PoW挖礦相對說來非常簡單。用戶可以自己購買礦機加入,也可以加入礦池。只需簡單配置,幾乎不用維護。一般的做法是,礦機到家,接上電源、網絡,開機,進行簡單配置,包括錢包地址,礦池信息等,就坐等收益了。
礦工收入來源主要來自於區塊獎勵和收取交易手續費,而成本主要是礦機折舊和電費。無論設備強大與否,只要參與,就有收益,至少不會有損失。
但是,如果這樣考慮Filecoin挖礦,就太簡單了。由於挖礦機制不同,挖礦的準備,維護的專業度,設備、網絡等多種因素都會影響到挖礦的收益,如果不能很好管理,不僅不能獲得理想收益,還可能會帶來損失。
 

3、Filecoin礦工的收益模式

要了解Filecoin挖礦,首先要了解Filecoin礦工的收益來自哪裡。大家知道,Filecoin礦工可以分為存儲礦工和檢索礦工,在網絡初期,我相信多數存儲礦工都會扮演檢索礦工的角色,因此,這裡把兩者統一考慮,簡稱為礦工。
對一個Filecoin礦工而言,其收益主要來自於以下方面:

區塊獎勵及交易費用:按一定算法固定釋放(恆量)
存儲收費:存儲用戶付給礦工的費用,按照存貯週期線性釋放 (總量隨存儲量增大而增大)
檢索收費:用戶訪問內容所付給礦工的費用,一般付給檢索礦工,檢索礦工如果需要向存儲礦工獲取,則同樣給存儲礦工付費(目前還沒有實現,但一定會實現在主網中)
可以預計,在網絡初期,這三部分獎勵中,有一段時間將以區塊獎勵費用佔整個礦工收入的主要部分。但是,隨著網絡的發展,礦工獲得的存儲費用和檢索費用比例將逐步上升,在一定規模之後,這兩部分有價值的收入將高於區塊獎勵。

這是一個必然的趨勢,其主要原因在於:區塊獎勵的分配是固定的,而Filecoin的實際價值在於數據的存儲與檢索。當網絡發展增大時,整個網路的區塊獎勵不變,那麼單位算力的獎勵就必然變小,然而,存儲和檢索的收入卻是隨著算力(具體所存儲的有效數據量)增大而增大的。

4、如何獲取最大收益?

作為一個礦工而言,總是希望這三個部分的收入都能保持相對優勢(這是完全可行的,但是面臨全網競爭)。如何做到呢?我們逐個分析。
 

4.1.如何最大化區塊獎勵

區塊獎勵是與你的算力(有效存儲量,通過PoSt證明)成正比。也就是說,你需要存的越多越好,比如說,你有100T的空間,最好100T全部存儲用戶數據,並證明給網絡看。這樣,網絡會確認你的算力為100T。簡單一句話,就是數據填得越多越好。但是,怎麼填?有兩個辦法:
找到真正願意出錢的用戶來存有效數據;
礦工不僅可以獲得算力,還可以獲得用戶的存儲費用
如果找不到有效數據,那麼自己填入垃圾數據
礦工僅獲得算力,但由於是自己填入數據,自己需要為存儲付費,這筆費用會線性釋放給礦工
注意1. 和2. 的共同點礦工都能獲得算力,但區別非常明顯,自填自挖不僅自己不能獲取存儲收益,同時自己還需要出幣來進行存儲,相當於抵押了一筆費用給網絡,逐步收回。 (自填自挖這種方式在網絡初期可能大量存在,但隨著網絡的發展會逐步消失。)

這裡,對一個礦工而言,需要問一下自己:

存儲的數據哪裡來?

  4.2.如何最大化存儲費用和檢索費用

先說如何最大化存儲費用,如果想要收取存儲費用,上一節提出的問題就只能選擇1. 找到真正願意的用戶來存儲有效數據。
要知道,在正式網絡中,系統可能提供兩種交易達成方式:1) 用戶直接與某個礦工達成交易;2)用戶通過網絡與礦工達成交易。

在系統的運行過程中,這兩種方式都會有用戶採用。當網絡持續運行足夠長的時間之後,必然有一些大礦工或高質量的大礦池出現,他們在價格,存儲保障,訪問速度等各方面更有優勢,多數用戶必然擁抱這些更有保障的礦池。同時,大礦池也更有能力和資源去開發客戶。

那麼,最大化存儲費用的一個基本要求,就是你要足夠的穩定,足夠的大,擁有足夠的資源,也就是說,最好參與到大礦池之中。

再說,如何最大化檢索費用,這個問題就不那麼簡單了。根據目前云存儲業務收入分析,檢索費用收入遠遠大於存儲費用。在Filecoin網絡的初期,當內容不多情況下, 檢索費用所佔比例相對較小。但一旦網絡發展到一定規模,檢索費用將佔整個網絡裡礦工收益的最大部分。這是,這個網絡才成為一個真正的去中心化存儲網絡。由於檢索是在鏈下進行,可以預計,會出現一些超級檢索礦工,他們不僅僅會在整個Filecoin網絡中抓取數據,而且會存儲大量的熱數據,來直接響應用戶的請求,提供更好的用戶體驗。檢索節點也會提供IPFS網絡和Filecoin網絡的橋接,利用IPFS網絡來直接提供檢索服務。

最大化檢索費用,對於礦池而言,可以方便地開發檢索礦機和檢索軟件,直接利用自身的礦池來提供高質量的檢索服務。對於一般的礦工,如果能夠拿到熱數據的訂單,相信對檢索收入也是一個不小的助力。

3.減少你的損失
除了最大化收入之外,Filecoin礦工另一個需要注意的方面就是如何減少損失。因為Filecoin網絡用於存儲真正的用戶數據,數據安全是首先要考慮的。這與其他幣種存在著本質的差別。網絡如何鼓勵保障用戶數據,很簡單,就是抵押,當一個礦工不能證明自己持續擁有承諾保存的用戶數據時,抵押將會被沒收。可以想見,只有當抵押價值高於用戶存儲的費用時,才能獲得用戶的信任,那麼這就意味著,當礦工丟失了用戶數據時,不僅不能有所收入,反而會有超額損失。
那些情況下會導致損失呢?其實有很多,列舉如下:

硬盤損壞:必然發生,視硬盤質量和使用時間長短概率不同;如果買到二手硬盤,那概率可能很高
網絡中斷:概率較小,但在家庭環境仍有較大概率
軟件故障:必然發生,概率問題
礦機硬件故障等
那麼如何減少損失?一句話,冗餘備份,對故障快速處理。硬盤可以採用RAID來構建高可用性,節點故障可以通過節點間的類RAID或EC(Eraser Coding)技術來實現冗餘。但這些,對於個人用戶而言,做起來並不容易。
 

5.個人Filecoin挖礦要注意些什麼?

綜上所述,Filecoin挖礦遠不如比特幣挖礦那麼簡單。要做到利益最大化,同時損失最小化,小礦工是絕對難以與大礦池相抗衡。當然,個人並不是不能挖礦,只要自己有能力維護,有內容資源也完全可行。但投入成本相對較高,不建議普通用戶採用。
那麼個人用戶採購礦機,加入礦池如何呢?這應該是一個思路,但這裡面仍然涉及到很多問題。比如礦池如何與礦機用戶分成,是僅僅考慮區塊獎勵呢?還是存儲檢索都考慮其中。礦池如何為礦機引流,是礦機被平等對待呢?還是根據礦機的配置不同,性能不同而有所區別?

需要注意的是,比特幣礦機能夠很容易加入礦池的一個主要原因在於,礦池可以為礦機分配計算任務,而同時,礦機的算力是能夠被時時計算並記錄的,可以做到非常公平。而Filecoin礦機則不然,算力來源於存儲的數據量,如果礦池僅僅考慮區塊獎勵,按照算力來分成,那麼礦工自己就需要考慮如何提高算力,這本身就不容易。

可以預計,Filecoin挖礦的參與模式更多地將以雲礦池為主,有礦池來為用戶提供專業的引流,算力提升,冗餘備份,系統維護,甚至可以提供抵押擔保。讓用戶真正做到放心。但這樣的礦池需要專業的設計。考慮到Filecoin測試網絡需要申請才能參加,估計Proto Labs已經考慮到這些方面,Filecoin網絡是去中心化的,但是每一個礦工節點都需要是專業的。因為這是一個真正的服務網絡,也是一個優勝劣汰的網絡,任何不專業的參與者都可能被淘汰。

參考:

[1] Snow White: Provably Secure Proofs of Stake. Iddo Bentov, Rafael Pass , Elaine Shi

[2] ALGORAND AGREEMENT Super Fast and Partition Resilient Byzantine Agreement. Jing Chen, Sergey Gorbunov, Silvio Micali, Georgios Vlachos

[3] Filecoin & IPFS Integration: https://github.com/filecoin-project/specs/issues/144

[4] Filecoin Proofs