HashKey：讀懂熱門項目 Filecoin 的經濟模型與礦工經濟行為_COI

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HashKeyCapitalResearch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(InterPlanetaryFileSystem)協議的激勵機制及公鏈系統，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。

FIL總發行量為20億枚，礦工獎勵占70%，ProtocolLabs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ProtocolLabs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)及時空證明(PoSt)為輔。

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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)。

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(ParentsBlock)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)及復制證明(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：存儲及檢索市場，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。

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(Orderbook)。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：

Glassnode：比特幣每單位算力收入已回升至每Exahash算力38萬美元:金色財經報道，據Glassnode最新分析顯示，比特幣14天算力中值已經恢復到128 EH/s，比歷史最高值低了約29%，全網算力相對于從7月低點恢復了42%。挖礦算力的增加原因或包括：舊硬件獲得重生，中國的礦工成功搬遷、重建或重新安置他們的挖礦硬件和業務。

目前比特幣挖礦市場對2020年以來爬升的幣價反應緩慢，在更高價格的比特幣情況下，只有更少的機器在競爭相同產出數量的比特幣，每單位算力的美元計價收入現在已經回升到2019年7月的水平，即每Exahash算力 38萬美元，從歷史基礎來看，目前正在運營的礦工利潤非常高。[2021/9/10 23:14:55]

一是交易費；二是區塊獎勵；三是網絡交易加速費(NetworkingMessageTransactionFees)。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。

動態 | 融資1.2億美元的公鏈項目Hashgraph或將上線OKEx交易所:OKEx官方推特日前發布消息“Hello Future”，并@了公鏈項目Hashgraph（哈希圖）。據此前消息，韓國交易所Upbit 8月27日發布公告稱將上線Hedera Hashgraph，將會率先開放HBAR/KRW交易對，交易時間待定。 據了解，Hedera Hashgraph在2018年融資近1.2億美元，Hedera Hashgraph代幣HBAR 的私募價格為0.12美元。此前加密交易平臺Liquild也曾宣布將上線 Hedera Hashgraph。 Hedera Hashgraph預計將于9月16日推出主網測試版本。[2019/9/10]

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100PB的情況下提供了1PB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(NetworkBaselines)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：

動態 | Hedera Hashgraph將于9月16日推出主網測試版:企業公共網絡Hedera Hashgraph宣布，FIS Global將成為其39個成員的理事會中的第九個新增成員。Hedera還宣布，它打算在9月16日推出其主網測試版。（Coindesk）[2019/8/29]

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，確保客戶在約定存儲時長中，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CommittedCapacity

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VerifiedDatasets

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。客戶存儲的數據通過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及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模化，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存儲市場逐漸規模化，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。客戶可以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。客戶可以將檔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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