HashKey:讀懂熱門項目 Filecoin 的經濟模型與礦工經濟行為

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FIL 的供需變化及礦工收入來源決定了 Filecoin 礦工傾向長期持有 FIL。

撰文: 錢柏均, 就職于 HashK ey Capital Research _ 審校:_ 鄒傳偉,萬向區塊鏈、PlatON 首席經濟學家
隨著 Filecoin 上線日期臨近,是時候了解一下該體系的經濟機制、市場及礦工經濟行為。我們經過分析已知的經濟模式設計原理,得出的結論是,Filecoin 的 礦工 傾向長期持幣,FIL 幣價為支撐礦工 長期挖礦收益 的主要來源。
我們認為,Filecoin 經濟模型邏輯上具備可行性,并且解決兩個問題:第一是 早期礦工流失 嚴重的;第二是 存儲能力 的有效性。當然,目前 Filecoin 經濟模型尚未公布治理機制和算法參數,成效如何還須進一步觀察驗證。

讀懂 Filecoin 機制
Filecoin 究竟是什么?
Filecoin 是基于 IPFS (InterPlanetary File System) 協議的 激勵機制公鏈系統 ,IPFS 協議定義了文件在分布式系統中如何存儲、檢索和傳輸,能永久、去中心化保存和共享文件,這是一種內容可尋址、點對點分布式協議。FIL 為 Filecoin 發行之代幣,用于 激勵 Filecoin 網絡中存儲及檢索市場各個角色的行為。
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FIL 總發行量為 20 億枚, 礦工 獎勵占 70%, Protocol Labs 獲得 15%,公募及私募投資者占 10%,基金會則保留 5% 做生態發展。
FIL 發行速度分為三個部分 : 礦工獎勵 六年內 發行 50%;基金會及 Protocol Labs 六年內線性釋放;投資者一年內分發完畢。大部分的 FIL 供給量將會取決于礦工獎勵。

讀懂共識機制
Filecoin 采用混合共識機制 : 以 預期共識 (EC) 為主, 復制證明 (PoRep)時空證明 (Po St) 為輔。
預期共識每一輪選舉一名或者多名礦工來創建新的區塊, 礦工贏得選舉的可能性跟礦工當前的存儲能力成正比 。預期共識具備公平性、不可預知性及可驗證性。每一輪選舉為一個紀元 (epoch) ,預期共識機制為 Filecoin 網絡預設一個出塊的期望值,每一個紀元 (epoch) 生成區塊的期望值為 1,意味著一個紀元可能出現空塊或多個區塊產生的情況。因此在 Filecoin 區塊鏈,每個區塊高度對應到的是一個區塊集合 (Tipset) ,每個區塊集合包含數量不定的區塊。這種鏈式結構為 有向無環圖 (DAG) 。
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Filecoin 對每個生成的區塊 賦予權重 ,權重最大的鏈成為主鏈。區塊權重取決于兩個因素:一是父母塊 (Parents Block) 的數量;二是鏈的存儲能力。由于 Filecoin 有抵押機制,礦工會傾向挖父母塊最多且乘載最高存儲能力的鏈,實現有效收斂。

Filecoin 采用預期共識有兩個好處 : 第一是 交易效率高 ,礦工工作不會被浪費。第二是可以 控制分岔 。Filecoin 通過權重和抵押機制來促使礦工選擇一條最有效的鏈,對同時挖多個鏈的礦工進行懲罰。
在預期共識中,礦工贏得選舉的可能性跟礦工當前的存儲能力成正比。礦工的存儲能力則是利用 時空證明 (PoSt)復制證明 (PoRep) 來證明。時空證明可以利用證明鏈及時間戳證明礦工在一定時長內存儲數據,即使驗證者不在線,也能夠在未來去驗證礦工在該段時間內生成了證明鏈,有效防止臨時生成數據攻擊。
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復制證明可以證明數據已經在一個特定的扇區創建成功。并且防范三種攻擊 : 一是 女巫攻擊 ;二是 外部數據源攻擊 ;三是 生成攻擊 。復制證明避免讓礦工可以透過不同方法讓自身存儲數據小于承諾存儲數據,以獲得額外報酬。

理解 Filecoin 市場
Filecoin 經濟模型中存在兩大市場: 存儲檢索市場 ,兩個市場中分別存在客戶及礦工。除了上述兩個角色外,Filecoin 經濟模型生態中有開發者及投資者。開發者開發新工具、應用程序和提供概念驗證建議,優化 Filecoin 生態及存儲檢索市場。開發者提交提案可獲得 基金會津貼 。投資者在二級市場提供礦工流動性,提升 Filecoin 網絡價值。以下分別介紹 Filecoin 存儲及檢索市場。
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_ 存儲市場_
Filecoin 存儲市場是一個 可驗證的市場 ,由區塊鏈網絡來進行驗證。Filecoin 存儲市場中客戶提出存儲數據的需求,而存儲的供給方為存儲礦工,提供他們的存儲空間。一個完整的存儲周期如下:

  • 第一,存儲礦工提供自身價格及存儲要求至 訂單簿 (Order book) 。訂單薄是公開的,任何人都可以查看,存儲市場的服務價格是由市場所決定。
  • 第二,當客戶的需求價格與存儲礦工的訂單相匹配時候, 交易自動撮合 。
  • 第三,驗證者驗證礦工是否存儲有效數據,采用 零知識的非交互式證明 進行驗證,有效保護隱私。

存儲并非一次性服務,需要礦工的穩定性及持續性。礦工可以通過三個方式獲得獎勵:

  • 一是 交易費 ;
  • 二是區塊獎勵;
  • 三是 網絡交易加速費 (Networking Message Transaction Fees) 。交易費及網絡交易加速費為客戶事前支付,區塊獎勵為系統所生成。

_ 檢索市場_
Filecoin 檢索市場為 鏈下市場 ,提供客戶檢索所需要的數據,并且由檢索礦工來提供檢索服務。檢索礦工不參與區塊生成環節,直接從客戶端獲取相應服務費用。檢索礦工數據來源可以是來自其他客戶端、存儲礦工或是 IPFS 網絡。
一個完整的 檢索周期 如下 : 第一,客戶及礦工廣播出價單及報價單,如發現訂單匹配,則在鏈下訂單簿發起交易。第二,達成交易后,雙方建立鏈下支付及數據傳輸信道完成交易。第三,交易完成后,訂單及交易提交至區塊鏈記錄及驗證交易結果。整個過程類似 比特幣閃電網絡 。
存儲市場及檢索市場有四個差別 : 第一,檢索礦工存儲數據沒有時間要求,也不需要生成存儲證明。第二,網絡中的 任何用戶 都可以通過為客戶提供 數據檢索服務 ,不需要質押 FIL。第三,檢索礦工對 寬帶帶寬 要求高,需要快速進行支付及數據傳輸,存儲礦工則對存儲能力要求較高。第四,存儲礦工可以獲得區塊獎勵、交易費及網絡加速費,檢索礦工只能獲得 檢索交易費 。

剖析 Filecoin 經濟模型
區塊獎勵
Filecoin 礦工在存儲市場中,根據其 存儲能力高低 獲得區塊獎勵。存儲能力的衡量方式為礦工在 Filecoin 網絡中提供多少單位有效存儲空間及能夠存儲的時長。Filecoin 中礦工的存儲能力相當于比特幣網絡中礦工的算力。礦工獲得的區塊獎勵取決于其存儲能力 占全網存儲能力 的比例。例如,一個礦工在網絡大小為 100 PB 的情況下提供了 1 PB 的存儲算力,那其將獲得相應時間內區塊獎勵的百分之一。
Filecoin 與比特幣網絡不同的地方主要在于提供服務性質差異 : 存儲是長時間的服務,Filecoin 需要礦工 長時間維持網絡的穩定 ,而非像比特幣網絡一樣,礦工可以自由進出。因此 Filecoin 采用 網絡基準獎勵模型 (Network Baseline s) 而非時間指數衰減模型。網絡基準模型有兩個機制:

  • 第一,長期而言區塊獎勵 按時間指數衰減 。
  • 第二, 每個區塊高度會對應到一個全網存儲能力標準。如果區塊獎勵生成時,全網存儲能力未達標準,會有部分區塊獎勵遞延,直到全網存儲能力達到標準,獎勵才會釋出。

網絡基準獎勵模型對 Filecoin 網絡有兩個好處:

  • 一是將區塊獎勵與 存儲市場成長性掛勾 ,避免礦工得到較大的早期獎勵后退出網絡。
  • 二是 平滑化指數衰減模型 ,避免系統因獎勵減半而發生全網存儲能力大規模變動。

質押機制
質押機制是一個 礦工懲罰機制 ,目的是保障 Filecoin 存儲市場客戶的數據不被丟失。每一筆用戶與礦工的存儲協議中,存儲市場礦工會將客戶提供的數據存放于網絡中,稱為扇區 (Sector) 。每個礦工添加的扇區會包含存儲文件內容及承諾存儲時長,確??蛻粼诩s定存儲時長中,可以自由運用自身存儲的數據。當礦工添加一個扇區至 Filecoin 網絡時,礦工需要質押一筆鎖定資金。

鎖定資金由兩個部分組成: 礦工自身的 FIL 代幣 以及 部分區塊獎勵 。如果礦工在承諾的存儲時長中離線,他會損失一部分的鎖定資金。如果礦工完全停止存儲行為,他可能將失去所有鎖定代幣。鎖定資金會在礦工履行存儲協議后解鎖,礦工可以在短暫的鎖定期后收回所有資金。抵押部分區塊獎勵有兩個好處 : 第一是可以避免早期情況下,FIL 在二級市場流動性短缺。第二是降低礦工的進入成本。

激勵機制怎么樣?
Filecoin 存儲市場中,各方角色以 動態平衡 方式運行。早期階段存儲的需求與供給并無法完全匹配。當 Filecoin 生態存儲需求低于供給時,礦工有兩個選擇 : 一是 閑置設備 等待客戶交易到來 ; 二是 存儲無用數據 尋求區塊獎勵。
Filecoin 利用兩個機制來解決存儲市場供需不平衡的情況。
承諾容量 Committed Capacity
承諾容量是一個讓礦工 避免設備閑置 的機制。當礦工因為客戶存儲需求不足而出現設備閑置時,可以向 Filecoin 網絡提供承諾容量扇區。通過 Filecoin 網絡證明礦工具備 有效存儲能力 ,能夠為用戶提供存儲服務,礦工即可獲得區塊獎勵。而后當出現客戶存儲需求時,礦工承諾容量扇區可以立即升級為有效存儲扇區,存儲客戶數據并獲得交易費用。這個機制可以避免礦工藉由存儲無效數據獲得區塊獎勵的行為,增加全網有效存儲能力。
驗證數據庫 Verified Datasets
驗證數據庫機制 激勵礦工存取有效數據 ,主要目的是避免礦工通過無效數據攻擊獲得收益,消耗全網存儲能力??蛻舸鎯Φ臄祿ㄟ^ Filecoin 網絡驗證過后,成為有效數據。礦工及客戶均有動力驗證數據,礦工存儲驗證過后的有效數據可以獲得 較高額的區塊獎勵 ,而客戶也會因為提供驗證過數據而提升礦工處理自身交易的優先級。
總而言之,Filecoin 存儲市場中存在三種礦工 : 一是 有存儲能力 的礦工 ; 二是 已存儲數據 的礦工 ; 三是 已存儲有效數據 的礦工。第一類礦工可以獲得區塊獎勵,第二類礦工可以獲得區塊獎勵及交易費,第三類礦工可以獲得額外區塊獎勵及交易費。由前文可知第三類礦工越多,Filecoin 生態的健康性越高。
而影響礦工存儲有效數據的因素有兩個 : 第一是 系統區分有效數據 的能力。第二是 交易費占區塊獎勵比例 。由于礦工存取無效數據的成本低于存取有效數據的成本,包含電費、設備損耗的差異。當二者成本差距大于交易費時,礦工可能會忽視存取有效數據帶來的增益,而持續存取自己生成的無效數據獲得區塊獎勵,造成全網有效存儲能力下滑。Filecoin 尚未公布有效數據的判斷方式,假設算法不夠精確或是由人為主觀判斷,市場都會存在礦工詐欺行為的可能性。

FIL 價格與礦工行為全分析
存儲市場供需
Filecoin 存儲市場的需求主要來自于用戶 去中心化存儲需求 ,去中心化存儲相較中心化存儲有四個優勢:

  • 一是 數據價值化
  • 二是數據 安全性 較高:
  • 三是數據 備份成本較低
  • 四是避免運營商倒閉風險造成數據丟失。

Filecoin 存儲市場供給方為 存儲礦工 。傳統中心化運營商如 Amazon 或 Google 具有顯著的規模及技術成本優勢,Filecoin 等去中心化存儲礦工難以企及。依照市場供需理論,礦工的報價需要比中心化存儲低才能在存儲市場生存。因此綜合供給面與需求面我們可以發現兩個點:

  • 第一,早期而言,Filecoin 存儲市場客戶和中心化存儲的客戶是有區隔的,Filecoin 市場需求以 隱私敏感性高成本敏感性高 的中小型客戶為主。長期而言,低報價意味著 Filecoin 存儲需求將會逐步增長。
  • 第二,礦工的低報價與高成本意味著低利潤率或虧損,礦工獲益的來源將會從交易費轉變為 FIL 價格的上漲 。存儲礦工最優策略為適當地降低報價,以獲得更多的存儲訂單,使獲得出塊機會的概率提高。

檢索市場供需
Filecoin 檢索市場需求早期主要來自 有價值化信息需求 的區塊鏈用戶。早期 IPFS 網絡存儲的內容尚未規?;?,檢索服務相較中心化網絡較無優勢。無論礦工交易費是否有競爭力, 系統存儲的內容量 是市場是否采用的關鍵因素。隨著 IPFS 存儲市場逐漸規?;?,可供用戶檢索的文件越來越多,檢索礦工的重要性及收益也會逐步提升。FIL 的價格對檢索礦工影響不大,檢索礦工收益只有交易費,并不包含區塊獎勵。
檢索礦工最優策略是 同時成為存儲礦工 ,并適當降低報價,以獲得更多的檢索訂單,同時提高網絡帶寬利用率。在這個情況下,檢索礦工可以直接從客戶端獲取數據。如果需要檢索的數據過多,他們也可以從其他存儲礦工中檢索文件。檢索市場為脫鏈運營,當 IPFS 生態發展到一定程度時,檢索礦工可以憑借豐富的存儲資源,高效運作檢索市場。
FIL 供需
由于礦工需要 質押 FIL 以獲得區塊獎勵,且 FIL 代幣為線性逐步釋放,因此預期供給端緩慢增長而增長率指數遞減。需求端則因為服務需求逐步增長,決定了市場各參與方必須持續購買 FIL。
由于要維持服務價格的穩定性,無論 FIL 上漲或下跌,存儲及檢索交易費的價格需錨定法幣或穩定幣。當 FIL 價格上漲時,客戶會支付較少 FIL 單位的交易費及網絡加速費,礦工區塊獎勵占收益比例上升。當 FIL 價格下跌時,客戶會支付較高 FIL 單位的交易費及網絡加速費,礦工區塊獎勵占收益比例下降。假設只考慮服務需求因素,FIL 價格上漲時,客戶在二級市場購買 FIL 的速率會趨緩,FIL 價格下跌時,客戶在二級市場購買 FIL 的速率會上升,達到調節二級市場的功能。
綜合而言,礦工最優策略為 長期持有 FIL ,原因有兩個 : 第一,挖礦需要質押 FIL,減少 FIL 供給并增加 FIL 需求。第二,幣價漲幅決定了礦工收益率,交易費無法覆蓋挖礦成本。

簡單了解 Filecoin 應用層
彈性數據備份
Filecoin 提供客戶數據備份的多重選擇??蛻艨梢?無上限的備份數據 至不同節點,并且可以 隨時驗證 任一節點的存儲狀況。相較中心化存儲成本較高的分散備份及驗證,Filecoin 存儲協議較有彈性。
鏈外數據轉移
Filecoin 提供 鏈外數據轉移 的機制??蛻艨梢詫n案較大的數據存在硬盤,并用鏈外的方式把硬盤直接放到礦工的存儲服務器上,并持續驗證文件是否被安全地存儲。此機制可以解決大型檔案上傳速度過慢且費用昂貴的問題。

 

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