【Filecoin公式】Filecoin の違いとは？

原作者: Filecoin コミュニティ

この記事はIPFS中国コミュニティによってまとめられました

オリジナルリンク:

https://filecoin.io/blog/filecoin-proof-system/
他の大規模な技術革新と同様に、ブロックチェーンは、何十年にもわたって使用され、信頼されてきたいくつかの成熟したテクノロジーの組み合わせです。 1970 年代から研究され、1990 年代にスパム対策ツールとして開発された、いわゆるコンセンサス メカニズムにより、分散システム内のユーザーは中央の仲裁者なしで合意に達することができます。

Filecoin は Proof-of-Space のバリエーションに基づいて構築されています。これはプルーフ・オブ・ステークとも関連しています。ステーク関係はステーク関係としてのトークンだけではなく、証明されたストレージの形で存在し、マイナーがブロックを生成する確率を決定するからです。分散ストレージ ネットワークを構築する際、私たちは証明構造の構築に着手しました。この構造では、データストレージを生成することによってコンセンサスが達成されます。テストネットの立ち上げに伴い、分散型コンセンサスを実現するための新しいストレージベースの証明システムを導入します。

2017 年に Filecoin を発表したとき、私たちは強力な分散型マーケットプレイス上に構築された分散型ストレージ ネットワークの作成に着手しました。この市場を育成し、市場機能を分散化し、初期のマイナーの参加を促すために、私たちは Filecoin コンセンサスの副産物として暗号トークンを作成しました。このトークンは、有用な作業（つまり、複製の有用な証明と時空の証明）に基づいて生成されます。

これらの証拠の物語

Juan Benet 氏は最近、Zero Knowledge ポッドキャストのインタビューで、Filecoin の証明構造の歴史について調査しました。以下はインタビューからの抜粋です:

「Filecoin はさまざまな方法でブロックチェーンを進化させます。

複製証明は、ストレージマイナーが実際に保存しているものを所有しており、不正行為を行っていないことを確認するために使用される証明システムです。しかし、実際に何かを保存していて、嘘をついていないことをネットワークに対してどのように証明するのでしょうか?

Filecoin は、スループットの一貫性の向上や相互運用可能でコンテンツ アドレス指定可能なリンク データ構造など、他の興味深い問題の解決も試みています。

結局のところ、地球上の未使用のストレージスペースをすべて活用し、インセンティブを使って整理し、最も強力な計算ストレージ ネットワークを構築し、そのストレージの価格を下げることが重要です。

Filecoin の複製の証明は、ストレージの証明とスペースの証明の両方であり、それらはわずかに異なります。 Filecoin では、データの単位はいわゆるセクターに保存されます。低速のエンコード プロセスでディスク上のセクター内の特定のデータを封印し、検証をブロックチェーンに送信します。封印は労働集約的な作業です。このような証明を偽造するには、Filecoin 上のクライアントによって保存された元のデータを使用して、特定のタスクを完了する必要があります。

証明システムとは、証明者と検証者が存在する暗号化プロトコルであり、証明者は検証者に対して何かを証明します。たとえば、POW では、証明者は何らかの計算を実行したり、計算サイクルを費やしたりする必要があります。典型的な証明はハッシュです。

Proofs of Storage は、自分がデータを所有していることを証明するシンプルな証明システムです。たとえば、データ X を表示したり、データが数 GB の大きさであったりすることなく、より簡潔な方法で、データ X があることを証明できます。

それは検索可能性の証明です。 X を持っていることを証明する必要があるだけでなく、悪意があり X を隠したい場合に、これらの証明を使用して X を回復できることも証明する必要があります。

Proofs of Space は別のタイプです。一定量のストレージ スペースを消費したことは保証できます。 1 GB を保存してからランダムな GB を生成すると、このランダムな GB を保存したのであって、他の何かを保存したのではないことが証明できます。これにより、マイナーはストレージスペースを作業証明として使用できるようになります。

興味深いのは、空間の証明と通常のデータ所有の証明を組み合わせることです。X は単なるランダムな文字列ではなく、有用なものにしたいのです。最も難しいのは、有用なデータを保存するのにも使用されるスペースの証明を作成することです。これが、Filecoin ネットワークの暗号化プロトコルにおける基本的なプリミティブとしての複製証明です。

その他のストレージ証明は、データがバックアップされていることを証明できるため、より信頼性の高いクラウドを作成するように設計されています。しかし、信頼は契約に基づくものであるため、通常の集中型クラウド環境ではこれらはまったく使用されません。現在、これらは分散型空間全体で使用されています。これは、契約上の合意ではなくインセンティブ構造を使用して物事を保証するためです。

また、SNARK を使用して、大きな出力を生成する複製の実際の証明も行います。私たちは、これらの複製証明に対して多くのチャレンジを行い、それらを集約して、非常に小さくコンパクトな方法で連鎖できるようにしたいと考えています。 SNARK はこれを行うための優れた方法であり、正しさを証明する方法を提供し、この SNARK 証明をチェーン上に配置できます。その後、当事者は実際の SNARK 証明とともに最小限の入力を自ら検証し、証明が正しく生成されたことを知ることができます。

レプリケーションの証明プロセスでは、たとえば 32 GB を取得し、非常に低速なエンコードを適用して、ノードが 32 バイトのセグメントであるレイヤーにグリッドのようなグラフを作成します。グラフを生成するには、各ノードを連続的にハッシュする連続的なプロセスが必要です。ハッシュ関数のため、次々に実行する必要があります。

生成されるグラフの 1 つのタイプは DRG (Depth-Radius-Graph) であり、これはこれらの拡張グラフに接続されて複雑な格子構造を形成します。最後に、元のデータをコピーと呼ばれるものにエンコードし、値としてコミットします。同じソース データを複数回エンコードすると、複数の異なる、一意にエンコードされたコピーが作成されます。

これで、正しくエンコードされたことを証明するために、いくつかのチャレンジをサンプリングして、これを保存したことを証明できます。証明全体を通して 1000 個のチャレンジをランダムにサンプリングし、それを SNARK で計算するとします。ソースエンコードされたデータを取得してデコードし、約束したルートまで戻って表示します。これは、私たちがシンプルにしておきたい種類の証明です。そうでなければ、それは 32 バイトの「リーフ」で​​あり、ルートまで遡る Merkle チェーン全体はかなり大きなデータ量になり、1000 倍になります。証明を生成するのに 100 KB または MB かかる場合、SNARK で圧縮できますが、約 200B になると思います。

このすべての作業に関する素晴らしいストーリーは、私たちが「証明のジェットコースター」と呼んでいるものです。時間が経つにつれて、さまざまなユースケースに対応するさまざまなパラメータを持つ、さまざまな構造が大量に作成されることになります。

このパラメータの選択、Filecoin での証明の選択が、これらすべてをリリースするのに長い時間がかかった最大の理由です。構造を選択すると、特定の形状になり、特定のサイズのアーティファクトが生成され、それが適切である場合があり、その後、いくつかのパラメータを微調整して、「セクターをもう少し大きくしたい」などとします。その結果、他のいくつかのパラメータも変更する必要が生じます。

すぐに、さまざまな変数を含む非常に大きなパラメータ空間に入り、そこで 1 つを調整すると、他の多くのものも変更する必要が生じます。多くのアルゴリズムが最適化されているため、複雑さの管理は非常に困難です。こうした構造の多くは遅いコードなので、それを正当化できるほど遅く、かつコストがあまりかからない程度に速く実行する必要があります。それを適切な状態に調整し、さらにこれを効率的かつ簡潔に実行できるように特別な SNARK 構造を確立するのは、非常に困難な課題です。

これらすべてのパラメータの最適化は非常に強力かつ困難なため、実際にそれらを処理するためのソフトウェアを作成する必要があります。 Filecoin には、制約付き最適化問題、つまり証明構造とパラメータを選択するための制約ソルバーがあります。これは、他のグループが生活を楽にするために使用できる予想外の結果でしたが、私たちはこれを書かなければなりませんでした。

私たちは、Github 上にある Orient というツールを使用します。すべてがオープンソースです (Orient と Ubercalc の Filecoin のパラメータを参照してください)。特別な言語があり、特定のアルゴリズムとそれによって生成される成果物を定義し、それらをすべての変数とパラメータを使用してより大きなアルゴリズムに組み合わせることができます。次に、特定のハッシュ関数にかかる時間などの実験結果を取得したり、いくつかのパラメータにデータを入力して他のパラメータを計算したりすることができます。たとえば、このハッシュ関数と SNARK の内外で費やされた時間に基づいて、時間を最小限に抑えるか、オンチェーン フットプリントを最小限に抑えるため、これは使用したい特定の構造であり、これらすべてがこのソルバーを通じて計算されます。

ブロックチェーン技術を構築するには、その構造が非常に複雑で、個々のプリミティブとそれがチェーンにどのように組み込まれるかの両方が複雑であるため、ソフトウェアの作成を支援するこのソフトウェアが必要です。チップ製造の場合も、一定の密度に達するまでは順調に進んでいましたが、その後は手作業でチップを製造できなくなりました。チップのレイアウトにはソフトウェアの使用が必要でした。ブロックチェーンでは、私たちが行っている構造の一部には、設計を支援するソフトウェアが必要になる段階に到達したと思います。

他のネットワークではレプリケーションの証明を使用していないと思いますが、それが私たちの強みであり、私たちがこのスペースを作ったのです。これが差別化要因です。

また、当社はこの流動的な市場構造を持つ唯一の企業です。この構造は、マイナーと顧客が一緒に価格について判断し、それに基づいて取引を行うことができる、売りと買いの構造を最適化することを目的としています。

有効なストレージに裏打ちされた合意に達したのも私たちだけだと思います。他のネットワークの場合、これは Proof of Space に裏打ちされたコンセンサスになるかもしれませんが、私たちの場合は有用です。これらが Filecoin の 3 つの最大の差別化要因です。

さらに、libp2p を介した IPFS との緊密な統合や、IPFS で既に頻繁に使用されているその他の機能もあります。このデータをすべて直接 Filecoin にバックアップするのは簡単です。 IPFS はオープン ネットワークであることは言うまでもありません。他のネットワークも IPFS のサポートを開始しており、これも素晴らしいことです。このため、分離層として使用されます。 ”