【Filecoin】为什么要抢算力排名？

周五（6月19日）晨 8:00，Filecoin 测试网按计划重置了。这次重置是因为很多改变与原实现不兼容，为了节省时间，不通过兼容原链利用分叉的方式进行升级，而是直接重置。好处是节省时间，这也是为了让开发团队集中精力在实现奖励阶段的实现上，而不用花很多时间来进行链的维护。

我们仍然看到，重置之后不少团队的宣发，主要还是集中在：1）算力排名；2）出块效率；3）Seal速度。可以理解，大家都需要做市场，做宣传，推动生态发展。总要宣传点什么。

但是，在目前阶段仅关注这几个方面，可能进行一些误导。一方面是广大受众并不一定能有一个准确的判断，另一方面，信息也并不一定准确。之所以这么说，是因为就目前的实现而言：

1. 算力占比过高，实际上代币收益是吃亏的

2. 在现在的网络中，算力占比较小者理论上更占优势，但与网络状况和同步效率关系较大

3. Seal 速度展示了一定的优化能力，但是有时候和效率是相悖的。同时，Seal速度的展示是可以伪造的*（具体怎么造请参考第二阶段刚上线的时候的一些讨论，当然也可以通过第三方进行挑战的方式进行证明）。

*注：这里并不是说一定有人伪造，只是说技术上可行。我们当然希望看到大家都能够尽可能地提升性能。

那问题来了，为什么这个阶段大家还抓住这些点不放呢？重复之前的各种指标。可能是因为节奏被带成这个样子了。然而，可惜的是这次没人带新节奏。

为什么说算力占比过高，实际上代币收益是吃亏的。因为测试网第二阶段开始，算法又变了。判断一个矿工能否赢得一轮挖矿权利依靠下面一个简单判断：

这里 h(vrfout) 是一个随机数；e 是预期每个高度的区块数，目前设置为 5；myPower/totalPower 是矿工的算力占比。

上面公式的意思是：如果你的算力占比是 r = myPower/totalPower，那么你获得选举的概率就是 r*e。问题来了，因为 e=5，因此当你的算力超过20%时，你一定能够赢得出块权。超过多少无所谓。

也就是说，无论你的算力是20%， 还是21%， 还是60%， 80%，理论上你都应该每一轮都能够出块，获得区块奖励。这样的话，超出20% 部分的算力就没有意义了。

相反，如果你拥有 10% 的算力，理论上你应该拥有 50% 的出块权，也就是有一半的机会出块。大家可以自己权衡一下，是否达到了这个指标。一般说来，因为受到各种因素的干扰，实际成功出块并加入最重链的几率要小于理论出块权的。

为什么改成现在这个样子呢？一句话，为了稳定和安全作出的权衡。这里主要考虑如下几个因素：

• 区块奖励和算力占比成正比 - 公平性

• Filecoin网络出块更稳定，消息打包更完备 - 可扩展性

• 系统安全性提升 - 安全性

为达到这些目的，Filecoin团队做了不少的探索。在最初的设计和去年的开发网阶段，基本上是考虑每一个高度平均一个区块。这样比较容易实现出块和奖励的公平性，但是有一个让人很不舒服的问题，空块的轮次太多了，我们在理论上做过计算，在一个正常的泊松分布的模式下，空轮比例达到30% （1/e）以上。

怎么办呢？在测试网第一阶段做出了一个简单的有意思的改进：增大每一个矿工的出块率。推出一个新概念：ExpectedBlocksPerEpech，也就是 e，目前这个值设为 5，也就是说每一轮的出块数为 5。并在其中采用了复杂的 GenerateCandidates 机制，按照sector的固定比例来计算，推出选票制，按照选票来计算区块奖励。如论一个矿工赢得几张选票，出一个区块就可以了。这个机制比较复杂。但是还是非常公平的。

据测算，在采用选票制的情况下，每一轮理论的区块数并不能达到 e (5)，而是选票数平均为 e。平均出块数大概在 3.8 左右，根据不同的分布有差异。

但是，这种算法仍然隐含着问题，主要是在算力增大的情况下，在一个区块时间内的计算量呈线性增加，然而，区块时间是固定的，计算量逐步增大不合理。

因此，测试网第二阶段开始前，算法进一步改进。主要的改进就是简化，也就是当前的算法。前面讲到了，算法很简单，去掉了选票制。每一个矿工出块奖励都一样。但是，这里出现了一个 20% 上限的问题。

20% 上限，看起来不公平，因为对于大于20%算力的矿工而言肯定是吃亏了。但是，这重要吗？不重要。因为它对于算力小于20% 的矿工而言是公平的。如果全网每一个矿工的算力都小于 20%，就公平了。

也就是说，这个算法，实际上是设置了一条算力的软上限。你可以超越这条线，但没有一丝好处。这样的设置，对于去中心化而言反而是有帮助的。所以团队在设计时对此并不在意。但是矿工不可不在意。但确实，这个上限确实被不少矿工有意无意地忽视了。

既然如此，这个算法是否就没问题了？其实不然。

这个算法有一个很大的问题，没有秘密了。区块链出块的一个重要的安全因素就是随机性和不可预测性，也就是秘密选举。但是，在目前的算法中，一个算力达到20%以上的矿工每一轮理论上都可以赢得选举，这就没有秘密可言了。没有秘密，那好多事就好办了。比如几个大矿工一起做点什么坏事就太简单了。

Filecoin的出块权选举是POS机制，相对于POW而言，POS在权益比例方面已经没有秘密了，都是公开的。这个POW完全不同，POW的工作量是实现不知道的，没有状态记录，只有通过时候的统计来进行判断，而且出块也是完全随机的。而POS的权益比例已经公开了，在这个秘密选举的世界，公开的信息越多就越容易被利用。那么如果一个算法能够被利用来推算出谁能够肯定赢得选举，这就不太妥当了。

没有秘密的选举，缺失了随机性，就增加了一份危险。

是的，我们需要更好的算法。更安全，更随机地选举机制，来保证链的安全。这个问题一旦提出，大家头脑风暴一番，方案可能不少。比如：

• 还是加入选票制，减小大矿工的出块几率，提高选票权重来调节出块奖励

• 另外设置一个出块权概率的上限（也就是把上面的软上限进一步降低）

• 让每一个矿工在每一个高度进行多轮选举

我个人倾向于简单地设置上限的方式来解决问题，这样代码改变较小，可以兼顾效率和工程实现。但出块权不是小事，一定要慎重考虑和分析。

期待下一次的改进吧，应该很快就会发生了。

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