最新かつ最も包括的な Filecoin マイニング ガイド!

Filecoin テストネット ストレージ マイナー マイニング ガイドの最終バージョンを公開してから、多くのことが変わりました。当時、私たちはテストネットの最初のバージョンをリリースしたばかりで、テストネットに関する不確実性について多くの提案を受けました。テストネットに参加してくださった皆様に心より感謝申し上げます。皆様のサポートのおかげで、私たちはプロトコルと実装を急速に成熟させることができました。現在、私たちはテストネットの第 2 フェーズにおり、メインネットの立ち上げに向けて着実に進んでいます。

この投稿では、Filecoin マイニングに関する最新のガイドを提供し、成長を続ける Filecoin コミュニティのメンバー向けに最近発表されたインセンティブと機会について説明します。

Filecoin はまだ開発中であり、テストネットによって提供される実験からの新しい洞察が最終仕様に積極的に取り入れられていることにご注意ください。したがって、重要なネットワーク パラメータはメインネットの起動前に変更される可能性があり、マイナーは多額の資本を投資する前に、テスト、実験、ベンチマーク用に小規模なハードウェアを購入することをお勧めします。

Filecoinネットワークに参加する

現在、Filecoin ネットワークでは、ノードは保存と取得という2 つの主な役割を果たしています。特定の役割を遂行する専門の鉱夫が必要になると予想されます。

ストレージ市場

Filecoin ネットワークでは、ストレージ ノードは、Filecoin と引き換えに、合意した期間にわたってクライアントのデータを保存する契約を行うことができます。

Filecoin ネットワークにストレージを提供するノードは、ストレージ マイナーと呼ばれます。これらのノードには、作成したブロックで Filecoinブロックチェーンを拡張する権限が定期的に付与されます。新しいブロックを作成すると、ストレージマイナーは Filecoin 報酬を受け取り、ブロック内でメッセージを送信する他のノードに取引手数料を請求できます。

検索市場

ノードはさらに取得プロトコルに参加して、Filecoin と引き換えに指定されたファイルをクライアントに提供することもできます。これにより、高スループット、高帯域幅の接続を備えた適切な場所にあるノードがネットワークに参加するようになり、特に需要の高いファイルの広範囲かつ迅速な配布が容易になります。

その他の役割

現在、他の多くの役割（ネットワークの自己修復を促進する「修復」ノードなど）が開発されていますが、まだ実装は確定していません。ただし、これらの改善がなくてもネットワークは完全に機能します。

ストレージマイナーはどのように機能しますか?

ストレージマイナーの役割は、Filecoin ネットワークに代わってファイルを保存することです。ストレージマイナーは、ファイルを保存するという約束を果たしたことを暗号的に証明する必要があります。これは、複製証明 (PoRep) と時空間証明 (PoSt) のメカニズムを通じて実現されます。 Filecoin ネットワークへのストレージの担保には FIL が必要です。これは、ストレージ マイナーが契約上の義務を履行することを保証する担保として使用されます。

データの保存

Filecoin ネットワークでは、データは固定サイズのセクターに保存されます。通常、ストレージマイナーは、トランザクションを通じて特定の期間ストレージマイナーと契約するクライアントに代わって保存されたデータをこれらのセクターに入力しますが、ストレージマイナーはトランザクションを行うことを強制されません。ストレージマイナーが魅力的な取引提案を見つけられない場合、容量コミットメントを行い、セクターを任意のデータで埋めることを選択できます。これにより、ネットワークに代わってスペースを予約していることを示すことができます。必要に応じて、容量コミットメントとして機能するように作成されたセクターは、後で「アップグレード」して、将来のトランザクションに契約されたストレージ スペースを提供することができます。

複製の証明

セクターがいっぱいになると、複製証明によってストレージ マイナーにセクターを封印するように指示されます。シーリングは、データの一意の表現が作成される集中的な計算プロセスの結果です。データが封印されると、ストレージ マイナーはレプリケーションの証明を生成します。ゼロ知識証明を実行して証明を圧縮します。最後に、圧縮された結果をストレージコミットメントの証拠としてブロックチェーンに送信します。このプロセスを通じてネットワーク用に予約されたストレージは、プレッジと呼ばれます。

空間と時間の証明

複製証明が完了すると、ストレージマイナーは、保存することを約束したデータがまだ保存されていることを継続的に証明する必要があります。これは Proof-of-Spacetime を通じて行われます。これは、ストレージマイナーに暗号化チャレンジが発行されるプロセスであり、封印されたセクターを直接参照することによってのみ正しく回答できます。ストレージマイナーは厳しい時間制限内でこのチャレンジを完了する必要があります。封印の計算上の難しさにより、ストレージマイナーは封印されたセクターへの容易なアクセスと整合性を維持する必要があります。

Filecoin では、Proof of Replication は WindowPoSt と WinningPoSt という 2 つの異なる課題に直面しています。

ウィンドウポスト

WindowsPoSt は、ストレージ マイナーによるコミットメントを監査するためのメカニズムです。 24 時間の各期間を一連のウィンドウに分割します。したがって、各ストレージマイナーの保証されたセクターのセットは、ウィンドウごとに 1 つのサブセットに分割されます。指定されたウィンドウ内で、各ストレージマイナーは、それぞれのサブセット内の各セクターの時空間の証明を提出する必要があります。これには、チャレンジされた各セクターへのいつでもアクセスが必要であり、SNARK 圧縮の結果となる証明をブロック内のメッセージとしてブロックチェーンに公開する必要があります。その結果、コミットされた容量を作成するセクターは 24 時間ごとに少なくとも 1 回監査され、各ストレージ マイナーの継続的なコミットメントを証明する永続的で検証可能な公開記録が保持されます。

Filecoin ネットワークでは、ストレージ ファイルが継続的に利用可能であることが期待されます。要求どおりに WindowPoSt を送信できなかったセクターは失敗となり、そのセクターを提供するストレージマイナーは削減され、つまり担保の一部が没収され、有効な計算能力が低下します。ストレージマイナーは、ストレージコミットメントを完全に放棄したとみなされる前に、障害から回復するための時間が限られています。必要に応じて、ストレージマイナーは事前に障害を宣言する機能も持ち、これによりペナルティが軽減されますが、それでも妥当な時間内に解決する必要があります。

ウィニングポスト

WinningPoSt は、ストレージマイナーが貢献度に応じて報酬を受け取ることができるメカニズムです。 Filecoin ネットワークでは、時間は一連の小さな時間間隔に分散されます。ブロックチェーンの高さは、経過した期間の数に対応します。新しいブロックが作成されるたびに、新しいブロックをマイニングするために少数のマイナーが選択されます (Filecoin は、複数のブロックを同じ高さでマイニングできるようにするチップセットを使用します)。ブロックの作成に成功した選出された各マイナーは FIL 報酬を受け取り、ブロック内のメッセージを送信する他のノードに料金を請求する機会が与えられます。

ストレージマイナーが選出される確率は、そのストレージ容量に対応します。基本的な WindowPoSt に似たプロセスでは、ストレージ マイナーのタスクは、ブロックの終了前に指定されたセクターの圧縮されたストレージ証明を送信することです。必要な時間内に WinningPoSt を完了できなかったストレージマイナーは、ブロックをマイニングする機会を失いますが、完了できなかったことによるペナルティは課せられません。

ストレージ容量

Filecoin ストレージ マイナーのパワーは、ストレージ マイナーがブロックをマイニングする可能性に対応しており、ネットワークに代わって封印されたストレージの量にほぼ比例します。単純な容量コミットメントを通じて「有用な」データの保存をさらに奨励するために、ストレージマイナーには、検証済みのクライアントが提供する特別な取引を競う追加の機会があります。このようなクライアントは、意味のあるデータの保存を伴うトランザクションを提供する意図が認証され、これらのトランザクションに対してストレージ マイナーが得るパワーは乗数によって強化されます。この乗数を計算した後、特定のストレージマイナーの合計ハッシュレートは、品質調整ハッシュレートと呼ばれます。

ファイルコインの実装

Filecoin 分散ストレージ ネットワークはオープン ソースであり、複数の実装があります。

執筆時点では、最も成熟した実装はGo ベースの Lotus です(現在のテストネット実装にアクセスするにはこれを使用する必要があります) 。 Lotus クライアントは Linux および macOS で実行でき、Lotus のインストールと使用に関する詳細な手順はドキュメントで参照できます。

現在、少なくとも 3 つの他の実装が積極的に開発中です。これらには、go-filecoin （別のGoベースの実装） 、forest （ChainSafeが開発したRust実装） 、fuhon （Soramitsuが開発したC++実装）が含まれます。

ハードウェアに関する考慮事項

Filecoin ネットワークの参加者は、自らが果たそうとしている役割に対してシステムが適切に装備されていることを確認する必要があります。

マイニングなしでLotusクライアントを実行する

マイニングはしたくないが、ウォレットを保持したりネットワークに接続したりするために Lotus クライアントを実行したい場合は、2～4 個の CPU コア、8GiB の RAM、および Filecoin ブロックチェーンに十分なストレージを備えたシステムで十分です(現在のテストネット チェーンは 1 週間あたり約 12GiB 増加しており、このストレージ要件を削減するための改善が進行中です)。

ストレージマイニング

現時点では、Filecoin ストレージ マイニングには、ストレージと証明の要件を満たす強力なハードウェアが必要であることを指摘することが重要です。これらの要件は主に、Proof-of-Replication および Proof-of-Spacetime メカニズムによって課される設計上の制約と、計算の実現可能性と暗号セキュリティのバランスを取る必要性によって決まります。

Filecoin ストレージ マイニングはプルーフ オブ ワーク マイニングではありません。密封されたストレージがネットワーク上でパワーを獲得する唯一の方法ですが、許容可能な時間枠内に必要な証明を計算するには、高速で効率的なハードウェアが必要です。 Protocol Labs は現在、これらの要件を軽減する方法(たとえば、証明メカニズム自体に効率を導入する、または SNARK 計算をアウトソーシングして高価な GPU の必要性を排除するなど) を調査しています。一方、ストレージマイナーは、ハードウェアに多額の投資をする前に、システムの構成を慎重に検討し、実験して、必要なパフォーマンスが得られることを確認する必要があります。

マイニングマシンの設定パラメータ

最適なシステム構成は、設備投資や運用コストなど、ストレージマイナーの運用モデルに大きく依存します。したがって、Protocol Labs は具体的な推奨事項を提供することはできません。ただし、現在テストや小規模採掘に適したマシンの概要を含む、独自の設計の一部を公開しています。

ストレージマイナーは、ニーズに合わせて構成を調整できるようになることを期待しています。テストネットでのマイニングは代替構成を使用して可能であり、これらの構成の多くは当社独自のビルドの効率を上回ると予想されます。私たちはマイナーたちに実験を奨励し、興味のあるコミュニティメンバーに独自のベンチマークスコアを GitHub で共有するよう求めています。

一般的なハードウェアの問題

具体的なアドバイスは提供できませんが、一般的なガイダンスを提供することはできます。

CPU : 経験則として、クロック レートの高いマルチコア CPU を使用すると、シーリング プロセスが高速化され、ストレージ マイナーはストレージをより速くネットワークにオンボードできるようになります。 Protocol Labs 独自のテスト データによると、SHA 拡張機能を備えた AMD プロセッサは、他のブランドのプロセッサに比べて大きな利点があります。

GPU : 必要な時間制限内に SNARK 計算を完了するには、強力な GPU が必要です。 Lotus は現在、NVIDIA 製のチップをサポートするように設計されています。将来的には他のメーカーのカードもサポートされるようになると予想しており、当社のベンチマークは、成功したチップについての洞察を得るのに役立ちます。

RAM : 現在の Filecoin ネットワークは、32GiB および 64GiB セクターのシーリングのみをサポートしています。これらの大きなセクターで必要な計算を実行するには、それに応じて RAM を増やす必要があります。マイニング システムには少なくとも 128 GiB を搭載することをお勧めします。

ストレージ: 適切なストレージ ソリューションを選択するには多くの考慮事項がありますが、おそらく最も重要なのは、マイニング事業で採用されている特定の収益モデルです。ストレージマイナーは現在、マイニングを開始するために 1TiB の生のストレージを保証する必要がありますが、この要件以外にも、マイナーが考慮すると役立つと思われる影響要因が多数あります。

• まず、ストレージマイナーは、データ損失には厳しい罰則が科されることを念頭に置く必要があります。データビットが反転しただけでも重大なペナルティが発生する可能性があるため、ストレージマイナーはデータの冗長性を実装する必要があります。

• 検索市場への参入を目指すストレージマイナーにとっては、封印されたデータの「ホット」コピーを提供する準備として、追加のストレージを組み込むことも検討するのが賢明かもしれません。セクターを開いて元のデータを回復することは可能ですが、このユースケースをサポートする Filecoin 実装では、この計算負荷が軽減されます(これは現在 Lotus によって開発中の機能です) 。

• 考慮すべきもう 1 つの要素は、Filecoin ネットワークの高可用性への期待です。理論上は、ストレージマイナーはほとんどの汎用ハードドライブ、SSD、またはその他の非コールドストレージソリューションと統合できるはずですが、すべてのストレージソリューションがマイニングプールが24時間365日、高パフォーマンスで動作することを保証できるわけではありません。

• 現在、ストレージマイナーにはブロックチェーン自体を保存するための十分なスペースも必要です。ブロックチェーンのディスク上のフットプリントを削減することは、Lotus が積極的に開発している機能であり、Filecoin の実装では、簿記用にコミットされたストレージのごく一部に相当する追加のディスク ストレージも必要になる場合があります。

• 最後に、Protocol Labs はテストで、 RAM の量が少ない (128GiB) システムでは、NVMe ストレージをスワップ領域として使用すると補足になる可能性があることを発見しました。そうしないと、ストレージ マイナーは特定の操作中にメモリ不足の問題を経験する可能性があります(シーリングには大量のメモリが必要です)。

ネットワーク:分散型 Lotus Seal ワーカーを使用する場合は、高性能ネットワークが推奨されます(以下の「高度なマイニングの考慮事項」を参照) (10GbE+ ネットワーク カードとスイッチが推奨されます)。また、ネットワーク接続ストレージを使用する場合にも、高性能ネットワークが推奨されます。

高度な採掘ノート

前述のように、Filecoin ストレージ マイニングは主に Proof of Replication と Proof of Spacetime によって支配されています。複製証明自体はいくつかの段階と Lotus 実装で構成されており、Filecoin はこれらの段階でさまざまなマシン委任の封印を容易にして効率を最大化します。 Protocol Labs は、これらの機能を活用して大規模なマイニングを行うように設計されたサンプル アーキテクチャを開発しました。ここでは、このようなシステムを設計する際に考慮すべきさまざまなボトルネックについて説明します。

シールされた事前コミットメント フェーズ 1 : このフェーズでは、PoRep SDR エンコーディングが実行されます。このフェーズは CPU バウンドでシングル スレッドです(設計上、並列化には対応していません) 。このフェーズには数時間かかると予想されます。正確な時間は、シールするセクターのサイズと、もちろんシールを行う機械の仕様によって異なります。前述のように、Protocol Labs は、SHA 拡張機能を備えた AMD プロセッサがこのプロセスを大幅に高速化することを発見しました。より効率的な CPU を使用するとパフォーマンスも向上します。

シールされた事前コミットフェーズ 2 : このフェーズでは、 Poseidon ハッシュ アルゴリズムを使用して Merkle ツリーが生成されます。このプロセスは主に GPU に依存しており、代わりに CPU を使用することもできますが、速度が大幅に低下することが予想されます。 GPU を使用する場合、このフェーズには 45 分から 60 分かかると予想されます。

シールコミットメントフェーズ 1 : これは、証明を生成するために必要な準備作業を実行する中間フェーズです。これは CPU に依存しており、通常は数十秒で完了します。

シーリングコミットメントフェーズ 2 : 最後に、このシーリングフェーズでは、ブロックチェーンに送信する前に必要な証明を圧縮するために使用される SNARK を作成します。これは、GPU を集中的に使用するプロセスであり、完了するまでに 20 ～ 30 分かかると予想されます。