Filecoin原理與實現

焜耀研究院
成立於2018年，致力於Web 3.0與分佈式存儲的生態研究與技術研發，
遵循“綜合性、研究型、國際化”的理念，聚焦變革性、顛覆性創新技術的研究。
焜耀研究院通過生態研究、技術研發、著作翻譯、社區和技術沙龍組織、行業研究報告撰寫等多種方式推動行業發展，
注重多賽道、跨領域基礎設施的運用，加強創新科技與產品的結合，
並一直積極參與Filecoin的設計和建設過程，是核心開發者之一。

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致　謝
原理篇Filecoin原理與設計
第1章 Filecoin基礎2
1.1 Filecoin簡介2
1.2 Filecoin的使命4
1.3 Filecoin網絡基礎和基本概念6
1.4 本章小結9
第2章 Filecoin的技術發展10
2.1 站在巨人的肩膀上10
2.2 《Filecoin白皮書》和技術演進14
2.2.1 《Filecoin白皮書》 14
2.2.2 Filecoin證明系統14
2.2.3 重構共識機制15
2.3 主網啟動16
2.4 本章小結17
第3章 Filecoin的證明算法系統18
3.1 分佈式存儲的安全性18
3.1.1 世紀存儲的挑戰19
3.1.2 去中心化存儲的優勢20
3.1.3 去中心化存儲網絡中可能
存在的作弊行為21
3.2 Filecoin的複制證明21
3.2.1 前置概念21
3.2.2 複製證明的實現22
3.3 時空證明系統25
3.3.1 前置概念25
3.3.2 時空證明的實現25
3.4 本章小結29
第4章 Filecoin經濟系統30
4.1 海島經濟模型30
4.1.1 數據市場31
4.1.2 出口經濟31
4.1.3 市場參與者32
4.2 基礎設計原則34
4.3 Filecoin經濟模型中的反饋機制35
4.4 初始參數37
4.5 已驗證的客戶38
4.6 本章小結39
第5章 Filecoin中的共識算法40
5.1 共識技術基礎40
5.1.1 共識機制—領導人選舉41
5.1.2 秘密單個領導人選舉41
5.2 Filecoin共識機制的模型設計42
5.2.1 Filecoin共識42
5.2.2 模型化創建區塊存力42
5.2.3 用時空證明保障數據的
安全性43
5.2.4 使用存力達成共識43
5.3 預期共識算法的實現44
5.3.1 預期共識中的Ticket 45
5.3.2 秘密領導人選舉45
5.3.3 生成選舉證明47
5.3.4 分佈函數的選擇49
5.4 一些實現細節51
5.4.1 生成選舉證明51
5.4.2 領導人選舉核查52
5.4.3 鏈的選擇52
5.4.4 共識錯誤54
5.5 本章小結55
第6章 Filecoin的其他基礎組件56
6.1 加密原語56
6.1.1 消息及簽名57
6.1.2 ECDSA簽名58
6.1.3 BLS簽名58
6.2 可驗證隨機函數59
6.2.1 隨機數60
6.2.2 從VRF中抽取票據61
6.2.3 使用隨機數62
6.3 Filecoin引用的第三方庫63
6.3.1 Drand 63
6.3.2 IPFS協議66
6.3.3 IPLD協議66
6.3.4 libp2p協議68
6.4 本章小結68
第7章 Filecoin的存儲和檢索70
7.1 存儲的基礎數據及構成70
7.1.1 基礎數據類型70
7.1.2 存儲市場合約72
7.1.3 鏈上訂單狀態流轉74
7.1.4 存儲及檢索的數據流
傳輸模型76
7.2 存儲市場78
7.2.1 存儲市場運作概述78
7.2.2 存儲客戶端79
7.2.3 存儲服務提供者80
7.2.4 存儲過程中的抵押及其意義81
7.2.5 存儲過程中的狀態變化82
7.3 檢索市場84
7.3.1 檢索市場運作概述84
7.3.2 檢索客戶端85
7.3.3 檢索服務商86
7.3.4 檢索過程中的信任建立87
7.3.5 檢索過程中的狀態變化88
7.4 本章小結89
實現篇Filecoin的基礎技術和實現
第8章 Filecoin區塊鏈的節點實現92
8.1 節點類型92
8.2 節點本地存儲94
8.2.1 私鑰存儲94
8.2.2 IPLD存儲95
8.3 節點的網絡協議96
8.4 節點的接口協議97
8.5 節點的時鐘98
8.6 本章小結99
第9章 Filecoin區塊鏈的文件與
數據100
9.1 Filecoin的本地文件存儲100
9.2 Filecoin的數據片101
9.2.1 數據片的數據結構101
9.2.2 數據片表示102
9.2.3 PieceStore抽象104
9.3 Filecoin的數據傳輸104
9.3.1 數據傳輸模塊105
9.3.2 術語106
9.3.3 請求流程106
9.3.4 數據結構107
9.3.5 數據流實現樣例109
9.4 Filecoin的數據格式和序列化114
9.5 本章小結115
第10章 Filecoin區塊鏈116
10.1 Filecoin區塊鏈系統的組成116
10.2 區塊117
10.2.1 區塊的結構117
10.2.2 TipSet 119
10.2.3 鏈管理器120
10.2.4 區塊生產者120
10.3 消息池121
10.4 鏈同步122
10.4.1 鏈同步概述123
10.4.2 鏈同步術語123
10.4.3 鏈同步狀態機124
10.4.4 對等節點發現125
10.4.5 步進區塊驗證125
10.5 存儲算力共識127
10.5.1 存儲服務提供者128
10.5.2 區塊生產者128
10.5.3 算力128
10.5.4 信標項129
10.5.5 隨機票130
10.5.6