概述

Filecoin 是建立在 IPFS网络之上，用于分布式网路储存和分享数据的补充协议层，是由 Protocol Labs 开发的去中心化数据储存网络。身为IPFS的激励层，Filecoin 负责运作其上的激励机制：用户支付Filcoin上的原生代币FIL，以在该网络上储存和寻找资讯，而提供硬碟空间协助储存和检索运算的节点则可以获得奖励。

在进一步了解 Filecoin 之前，我们有必要先认识什么是 IPFS。

IPFS

IPFS 全名 InterPlanetary File System（星际文件系统），是一个分散式、点对点的网络传输协议，透过去中心化的方式来建构资讯传递的方式。在现今的网路中，用户与网站间的资讯传递是以 HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协定）为基础，而 IPFS 协议的目标则是取代 HTTP ，成为下一代网际网路的主要传输协议。

我们可以从 IPFS 提供哪些比 HTTP 更好的优点来认识它：

存取速度

由于文件上传到IPFS系统后便会分散储存在多个伺服器中，当用户需要下载时，系统会自动从距离较近的多个伺服器中同步下载，因此能大幅增加下载速度。

储存效率

IPFS 透过将该档案或文件的内容进行加密计算给予一个独一无二的哈希值，因此只要一模一样的档案便不会重复储存（因为哈希值一样），节省了储存成本。同时一旦文件稍微改动，哈希值便会完全不同，因此也不存在同档案被篡改的问题。

安全性与抗审查

这个独一无二的哈希值将同时作为该档案在网络中的定位地址，让IPFS可以透过“内容”来寻找文件，而非如同HTTP协议那样以“位置（域名）”来寻找文件而经常造成因某伺服器故障或是文件搬家就无法取得内容的情形。

同样，如果某网站伺服器遭到天灾、恶意攻击，或者是政府审查禁止，由于文件同时分散存在世界各地许多不同地方的伺服器里，且用户是透过内容寻址来下载文件，因此单点伺服器的故障并不会造成瘫痪。一个实际的案例是2017 年土耳其政府因为政治敏感问题封锁了维基百科（Wikipedia），于是有人将土耳其语版本的维基百科复制上传至IPFS系统中，由于内容分散储存在世界各地的伺服器中，且浏览器只需要一个内容地址就可以找到文件并浏览，因此土耳其政府完全无法禁止用户存取。

IPFS储存与下载流程

1. 用户将文件上传至IPFS网络
2. IPFS将该文件分块储存并赋予独一无二的哈希值（CID, Content Identifier）
3. 文件被分散储存在不同节点中，每个节点都有一份哈希表，记录所有资料的储存资讯
4. 当其他用户要求下载文件，节点透过哈希表找到文件
5. 多个节点将该文件的不同分块同步传递给用户

IPFS 仍有限制

IPFS系统仍有一个隐藏的缺点是“储存并非永久”。也就是说有如果未来某一天突然有某个档案已经没有任何一个节点储存，并且公开允许存取，那么该档案便会在IPFS系统中完全消失。这样的问题会随着时间而出现的机率越来越高，因为随着这些储存了特定档案副本的节点清除了快取记忆体，甚至遭到关闭，这些资讯档案就会逐渐消失。

Filecoin 用途

Filecoin 建立在 IPFS 之上，旨在为长期储存创建一个分布式储存市场，为 IPFS 提供具有激励性的永久储存机制，IPFS 用户可以直接将其档案存在 Filecoin上。 Filecoin（FIL）是 Filecon 上的原生加密货币。当使用者需要透过 IPFS（InterPlanetary File System 星际文件系统）储存或是发送资讯时，必须支付矿工 FIL 才能进行。

此外，作为矿工中的储存空间提供者，除了可以将其储存容量租给用户以获得报酬，也必须提供一定量的FIL作为抵押品，以确保能够提供一定品质的储存服务。

Filecoin 历史

Filecoin 是由 Juan Benet 创立的公司 Protocol Labs 于 2014 年开发。 Benet 和团队共同建置了 Filecoin 和 IPFS，并且募集了几轮资金，其中在 2017 年该团队最大的一次代币发行中募集了约 2 亿美元。

2019 年3 月，其测试网开始运行，提供测试人员、矿工以及特定用户使用。

2019 年12 月，公开测试网运行，允许矿工和用户开始测试硬体和用户开始测试硬体要求，并提供开发人员基于 Filecoin 的应用程式资源。

2020 年 10 月 15 日，主网启动上线，正式引入文件储存网络，提供挖矿奖励，并且向投资者分发 FIL。

值得一提的是，在2020 年Filecoin曾在中国引起一波炒作风潮，众多币圈KOL（意见领袖）鼓吹以及大量的矿场、资本、投资者涌入Filecoin挖矿行列，将Filecoin炒作成“区块链3.0”、“下一个百倍币”，不过，随着2021 年面临的牛市衰退，FIL币价也持续下滑，这一波Filecoin热潮也才逐渐平息。

知名投资者

部分知名投资者及投资机构如下：

• Coinbase 共同创办人 Fred Ehrsam
• Y combinator 总裁 Sam Altman
• a16z Crypto
• zk Capital
• Y combinator
• Union Square Ventures

生态中的角色

Filecoin作为具备明确实际用途的区块链与加密货币生态系，透过其补充在IPFS网络之上的激励机制，让参与节点更有动机提供“更稳定且安全的存储环境”，将分散式储存网路协议成功运转，主要仰赖5 个Filecoin经济中的参与者：

• 用户：
• 透过使用网站、应用程式来储存和检索数据与文件的一般用户。这个角色的存在非常单却又重要：使用FIL代币来支付储存和检索文件的费用，可以说整个Filecoin区块链运行的目的即为了满足用户的储存与检索需求。
• 开发者：
• 在Filecoin上开发各种应用，创造或满足用户的各式储存与检索的需求。
• 检索服务：
• 按照用户的需求将文件传递至他们手中，并确保储存在Filecoin中的数据能够被有效率地使用。
• 储存矿工：
• 储存文件并且协助维护、更新Filecoin区块链。矿工主要透过3 种方式来获取FIL奖励：
  • 交易费用：用户支付的储存数据费用
  • 区块奖励：矿工提供Filecoin区块链长期可靠的储存服务所获得的奖励
  • 网络交易费用：用户额外支付给矿工以获得优先处理权的费用
• 代币持有者：

将FIL作为一种价值储存和交易媒介，使FIL成为有流通价值的加密货币。

共识机制与挖矿

PoRep与PoSt

不同于比特币共识机制工作量证明（Proof-of-Work）要求矿工相互竞争以解决计算成本高昂的数学问题，Filecoin采用独特的两种共识机制：PoRep以及PoSt：

参考图表来源：Filecoin.io

每一位矿工都必须提供他们持续储存用户资料的证明，以获得FIL支付及奖励。

1. 复制证明 PoR（Proof-of-Replication）：
   1. 藉由封存、渐进依序的操作流程为每个矿工生成独一无二的副本数据编码。
   2. 矿工提供“文件有被实际物理储存”的独特编码公开证明。
2. 时空证明 PoS（Proof-of Spacetime）：
   1. 随着时间的推移，将随机选择矿工进行随机资料区挑战，从中读取数据进行验证并压缩成 PoSt 证明。
   2. 矿工提供公开证明，证明数据的特定编码在一段时间内有持续被物理储存中。

储存与检索市场

Filecoin 协议中有两个激励概念：储存市场与检索市场

• 储存矿工透过为客户储存数据，并且“计算加密证明以通过证明一段时间的储存”来赚取 FIL。储存矿工获得区块奖励和交易费用的机率与矿工的储存量成正比。
• 检索矿工则依靠为用户搜寻相应文件来获得FIL。除了该文件的市场价值会决定矿工的收益，完成交易和在网络中搜寻数据的能力也会影响，换句话说，网路速度将影响检索矿工的收益。

Filecoin 虛擬機（FVM）

FVM 虚拟机将通用可编程性带到 Filecoin 储存网路，巩固了 Filecoin 作为开放数据经济最佳 L1 层协议的潜力，让 Web3 应用以类似 Web2 应用的方式运作。其能将智能合约和可验证储存的能力结合起来，这样的智能合约可以编辑储存空间、支持低抵押的储存提供者借贷市场、驱动数据 DAOs 等，为开放数据经济提供了新的动力。

智能合约的引入

FVM 为 Filecoin 网络带来了智能合约功能，这些智能合约在 Filecoin 中被称为智能角色，它们可以创造出在传统 web2 技术时代难以实现的动态存储解决方案，如分布式计算、众筹式数据集保存计划、智能存储市场、以及几代人级别的存储和永续的托管等。

计算与存储的结合

FVM 的推出不仅增强了 Filecoin 的存储能力，还为其增加了计算能力，这意味着 Filecoin 网络现在可以运行链上的状态计算和链下的数据计算，EVM 在这两个方向上都发挥着重要作用。

跨链互操作性

FVM 为跨链互操作桥的创建提供了基础，允许流动性的共享，并且可以整合已部署到其他区块链如 Ethereum、NEAR、Polygon 等应用，并由 Filecoin 网络提供存储容量和能力。

永续存储和新的存储市场原语

FVM 允许实现永续存储解决方案，用户只需存储一次数据，智能合约可以管理后续的存储交易提议创建任务，还引入了新的存储市场原语，如自动复制和修复机器人，以及保险协议等。

自 FVM 推出以来，已有超过 1100 个独特的智能合约部署在 Filecoin 网络上，超过 80,000 个钱包与之互动，显示出开发者和社区对 FVM 的极大兴趣和活跃度，Filecoin 社区仍计划继续推动 FVM 的发展，包括专注于小型存储交易、实现存储民主化、构建 dApps 和 DAO，以及探索分布式计算、数据市场和使用 LLM 和生成性 AI 的 DAO 等新领域，为去中心化云服务、数据经济和 Web3 生态系统的发展开辟了新的道路。

Filecoin V21 升级

Filecoin V21 升级，也称为 Watermelon 升级，是在特定 epoch 进行的网络升级，此次升级包括对存储提供者运营的增强功能和 Filecoin 虚拟机的改进，以及协议错误修复。

性能和效率的提升

V21 升级对 Filecoin 的底层协议进行了优化，提升了网络的整体性能和效率，包括减少状态迁移所需时间，提高区块验证速度，以及降低节点操作员在处理大量数据时的资源消耗。

存储提供者运营的增强

升级特别关注了存储提供者的需求，引入了有助于提高存储效率和降低运营成本的功能，这可能涉及改善数据存储和检索的流程，以及提供更灵活的存储交易选项。

网络升级的协调性

V21 升级展示了 Filecoin 社区在网络升级方面的协调能力，升级过程中，节点操作员、矿工、开发者和用户需要协同工作，确保升级的平稳实施，这种协调性对于维护网络的稳定性和信任至关重要。

Filecoin V21 升级体现了网络对持续创新和改进的承诺，旨在为用户提供更高效、更稳定、更易于使用的去中心化存储解决方案，不仅解决了当前的需求，也为 Filecoin 网络未来的升级和扩展奠定了基础，提供必要的技术准备，支持新功能和改进。

货币分配比例

FIL 的最大供应量为 20 亿，分配比例如下：

矿工：70%

Protocol Labs（含公司及团队个人贡献者）：15%

投资者：7.5%

未来筹款与生态发展：2.5%

Filecoin基金会：5%

应用

现在已有许多网路服务应用了Filecoin 与 IPFS协议，此处列出几个案例：

• Akasha \ 基于以太链区块链以及IPFS协议的社交网路平台，其中的数据和身份都是去中心化的。
• PeerPad \ 一款即时的线上P2P文件协作编辑器，可以直接在网页浏览器上撰写、编辑、合作和汇出文件。
• DTube \ 一个搭建在区块链上的去中心化影音平台，透过IPFS协议储存影片，并提供创作者奖励机制。
• arXiv \ 一个收集物理、数学、计算机科学、生物学等论文预印本的知名学术网站，收集超过百万篇预印本，数据利用IPFS协定储存，借以降低成本并提高安全性。
• Arbore \ 一款免费的文件共享软体，用户可以将各种档案传送给别人，透过IPFS协定直接传输给对方。
• Brave \ 第一个深度整合IPFS的网路浏览器，用户可以使用IPFS协定存取分散式网路中的内容。

除了上述几个案例，在 2021 年到 2022 年开始蓬勃发展的NFT市场，也开始大量利用 IPFS 来作为NFT的图像、文字和其他类型数据的文件储存方案，确保NFT内容的永久性与公平性。随着持续迭代更新的加密技术以及Web3上各种应用的发展，相信 Filecoin 与 IPFS将会持续扮演重要角色。