【Filecoin源码仓库全解析】第三章(下):存储提供方(矿工)的配置操作

【Filecoin源码仓库全解析】第三章(下):存储提供方(矿工)的配置操作

       好了,回归正题,欢迎大家来到第三章的下篇,经过上篇 《【Filecoin源码仓库全解析】第三章(上):存储提供方(矿工)的配置操作 》的内容阅读后,我们应该能会对Filecoin存储市场机制和市场中的各角色职能有了更深刻的认知,并且可以配置自身节点角色,成为存储提供方(矿工),参与挖矿了。

        上一篇,我们讲解了如何在工程上申请存储矿工角色,本篇,我们将深度剖析存储矿工对象的源码结构,方便大家从根本上理解矿工的事务,并对存储矿工的生命周期做了一个总结。

3.6 存储矿工对象剖析

        

        首先,我们来深度剖析一个存储矿工对象的源码结构,这样便于大家从根本上理解矿工的事务。

3.6.1 StorageMinerActor

        我们在链上成功注册一个新的矿工身份后,Filecoin存储市场Actor(上帝)将调用CreateMiner()方法为我们生成一个新的存储矿工实例对象(StorageMinerActor),并返回其地址,这个新的实例对象结构如下:

  1. type StorageMinerActor interface {

  2.    //矿工向存储市场发送订单的方法。

  3.    AddAsk(price TokenAmount, expiry uint64) AskID

  4.    //提交扇区的方法。

  5.    CommitSector(commD, commR, commRStar []byte, proof SealProof) SectorID

  6.    //用于向链上提交时空证明的方法,证明矿工已实际存储了其声称的文件。

  7.    SubmitPoSt(p PoSt, faults []FailureSet, recovered SectorSet, doneSet SectorSet)

  8.    // 允许矿工为网络提供更多存储空间的方法

  9.    IncreasePledge(addspace Integer)

  10.    // 若缺乏复制证明证据,将用此方法惩罚矿工

  11.    SlashStorageFault()

3.6.2StorageMinerState

        存储矿工会有自己的链上状态,仅在创建新区块时更新,并全网同步可追溯,可以理解为这是Filecoin网络为矿工们所维护的一组状态账本:

  1. type StorageMinerState struct {

  2.    //Owner 是拥有此矿工节点的账户地址

  3.    Owner Address


  4.    //Worker 是此矿工节点的工作账号地址

  5.    Worker Address


  6.    //PeerID 是应该用于连接这个矿工节点的libp2p对等身份

  7.    PeerID peer.ID


  8.    //PublicKey是矿工用于对区块进行签名的密钥的公共部分

  9.    PublicKey PublicKey


  10.    //PledgeBytes是此矿工提供给网络的空间量

  11.    PledgeBytes BytesAmount


  12.    //被锁定的抵押金额

  13.    Collateral TokenAmount


  14.    //当前抵押金额

  15.    ActiveCollateral TokenAmount


  16.    //未提取的抵押金额

  17.    DePledgedCollateral TokenAmount


  18.    //提取抵押币的时间

  19.    DePledgeTime BlockHeight


  20.    //Sectors 扇区集合

  21.    Sectors SectorSet


  22.    //提交PoSt证明的扇区

  23.    ProvingSet SectorSet


  24.    //在上一次PoSt提交期间状态变更为“完成”的一组扇区。

  25.    NextDoneSet SectorSet


  26.    //矿工所拥有的算力算量

  27.    Power BytesAmount

  28. }

3.6.3 Owner与Worker

        存储矿工角色有两个不同的地址:

  • 一个是Worker:负责完成所有事务活动,参与Ask订单、提交证明,提交新扇区等。

  • 另一个是Owner:地址是创建矿工的地址,支付抵押品等。


        小编认为需要这样区别和设计的原因归结为八个字:各司其职,安全第一

        例如:Owner适合冷存密钥,安全级别更高,Worker常迁移和变更,安全级别更低。

        如下图所示,我们可以在~./filecoin/config.json下分别获取到worker和Owner的地址数据:

  • Worker => minerAddress

  • Owner => defaultAddress

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        注意:查询Ask订单,选择交易时一定注意用worker地址来检索


3.7 存储矿工的生命周期


        画了一个脑海中的草图,方便大家理解和记忆:

【Filecoin源码仓库全解析】第三章(下):存储提供方(矿工)的配置操作

        

        如图所示,存储矿工的生命线主要有四条:

  • 存储交易

  • 创建区块

  • 停止挖矿

  • 失责惩罚(WIP)


        下面依次来介绍其生命周期中的这几个过程:

3.7.1 存储交易

Step1:操作节点参与链上身份注册,提交抵押与存储容量,成为一个存储矿工

Step2:创建Ask订单,与用户节点交易。

Step3:密封数据并提交复制证明(PoRep)于链上,更新订单状态,完成交易,并开启PoSt证明周期(证明期是矿工必须向网络提交空间时间证明的固定时间。)

备注:这块内容可以继续深挖,后面有时间考虑单开一章节:与FilecoinProof相关

Step4:存储矿工收集证明集合,创建PoSt,计算ProveStorage和StoragePower(算力)。

备注:在证明期内,证明集会始终保持一致。在此期间系统增加的任何扇区都将顺延至下一个证明期内。

Step5:当矿工完成他们的PoSt时,调用SubmitPoSt将其提交给网络,并伴随区块更新同步状态。

3.7.2 创建区块

        当经历完存储交易的过程后,存储矿工已经具备了参与创建区块节点的竞选了,选票的生成逻辑如下所示:

  1. //这块函数体内部逻辑官方提示将改动,就不一一解析了


  2. func IsTicketAWinner(t Ticket, minersPower, totalPower Integer) bool {

  3.    return ToFloat(sha256.Sum(ticket)) * totalPower < minersPower

  4. }


  5. pTipSet := getHeaviestTipSet()


  6. smallestTicket := selectSmallestTicket(pTipSet)


  7. var tickets []Signature

  8. baseTicket := smallestTicket

  9. for {


  10.    challenge := sha256.Sum(baseTicket.Bytes())


  11.    postCount := estimator.GetPostCount(chain, pTipSet)


  12.    proof := post.Prove(storage, challenge, postCount)


  13.    ticket := minerPrivKey.Sign(sha256.Sum(proof.Bytes()))

  14.    tickets = append(tickets, ticket)


  15.    totalPower := getTotalPower(pTipSet)

  16.    ourPower := getMinerPower(pTipSet, minerID)


  17.    if IsTicketAWinner(ticket, ourPower, totalPower) {


  18.        return tickets

  19.    } else {


  20.        baseTicket = ticket

  21.    }

  22. }

        同时,为了防止女巫攻击,选票需要被其他节点验证,同时,自身也将验证其他节点的选票:

  1. //这块函数体内部逻辑官方提示将改动,就不一一解析了

  2. func VerifyTicket(b Block) error {


  3.    curTicket := selectSmallestTicket(b.Parents)


  4.    for _, ticket := range b.Tickets {

  5.        challenge := sha256.Sum(curTicket)

  6.        if !VerifyProof(b.Proof, b.Miner, challenge) {

  7.            return "Proof failed to validate"

  8.        }

  9.        pubk := getPublicKeyForMiner(b.Miner)

  10.        if !pubk.VerifySignature(ticket, sha256.Sum(b.Proof.Bytes())) {

  11.            return "Ticket was not a valid signature over the proof"

  12.        }

  13.        curTicket = ticket


  14.    }

  15.    state := getStateTree(b.Parents)

  16.    minersPower := state.getPowerForMiner(b.Miner)

  17.    totalPower := state.getTotalPower()

  18.    if !IsTicketAWinner(curTicket, minersPower, totalPower) {

  19.       return "Ticket was not a winning ticket"

  20.    }

  21.    return nil

  22. }

        创建区块之前,首先要赢得选票,令所有对等节点之间达成一致。这里涉及到预期(Expected Consensus)共识,简而言之:

        是Filecoin基于拜占庭容错基础上的改进版,策略是每一轮里选举出来一名或者多名存储矿工来创建新的区块,赢选票的可能性和矿工已分配的存储(即与上文中ProveStorage、StoragePower强相关) 成比例。

        备注:这块内容也可以继续深挖,后面有时间考虑单开一章节:与Expected Consensus相关

        当你侥幸获得一张优胜选票时,将创建新块,结构体如下所示:


  1. //这块函数体内部逻辑官方提示TODO,应该后期改动会比较大


  2. type Block struct {


  3.    Parents []*cid.Cid


  4.    Tickets []Signature


  5.    Proof post.Proof


  6.    Ticket Signature


  7.    MsgRoot *cid.Cid


  8.    ReceiptsRoot *cid.Cid


  9.    StateRoot *cid.Cid


  10.    BlockSig Signature

  11. }

        当完成区块创建之后,随之而来的是丰厚的上帝奖励(FIL分发),具体的分发策略也处于WIP状态,目前测试网阶段是1000FIL/Block。

3.7.3 停止挖矿

        如果需要停止采矿,矿工必须履行完所有存储订单(即:名下所有Ask订单状态为Poster),并在PoSt提交期间将其从证明集中删除。

        之后,可通过客户端指令调用DePledge()来取回他们的抵押品,并停止挖矿进程。

        备注:此过程也会参与链上操作。

3.7.4 失责惩罚(WIP)

        如果矿工因未能按时提交PoSt而被slashed,他们将失去所有抵押品。

        备注:官方仍在Work in Process之中,需要更多社区的建议和讨论,目前设置了多种保险和重新验证机制,可见Filecoin也非常重视矿工的利益。


参考文献:

  • https://github.com/filecoin-project/specs/blob/master/mining.md

  • https://github.com/filecoin-project/specs/blob/master/expected-consensus.md


        本章是一个基础铺垫,深挖了底层的原理,这是为了让我们对Filecoin系统的理解,不光只停留在工程指令集的操作上面。

        我们将在下一章《【Filecoin源码仓库全解析】第四章(下):存储需求方的配置操作》中重点介绍存储需求方(用户)的配置操作,并反过来验证第三章中存储矿工后续挖取新块的过程,帮助大家融会贯通,并在工程上验证整个挖矿行为的生命周期。

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