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来源：原教旨实验室
11月27日，Protocol Labs官方Slack用GPU“挖矿”的消息爆出，被不少“标题党”解读为CPU挖矿机“全军覆没”，遭遇“灭顶之灾”。
第一次看到这个消息的时候，我并没有太关注，因为在此之前大概半个月的时候，我就已经听说了官方正在讨论加入GPU的计划，但是这里需要强调的是，GPU只是一个加法，并不是CPU的替代品。如下图，官方的解释是每台机器只需要一个GPU，多了GPU也不会带来实际的营收提升。没想到这个消息被某些媒体不明所以的过度解读，所以我觉得有必要解释一下Filecoin的挖矿原理，以正视听。
Filecoin存储类型是定向存储。
首先需要强调的是，Filecoin不同于其他的去中心化存储项目。在其他项目中，用户直接与平台交互，用户不知道哪些矿工存储了数据。Filecoin提供了一个类似淘宝的平台，用户可以选择矿工来存储数据，也就是Filecoin采用定向存储。如下图所示，用户可以独立选择负责存储文件的矿工。
Filecoin的体系结构和运行过程
如上图所示，Filecoin架构包括三个部分，即存储市场、Filecoin区块链和检索市场。对应的矿工是存储矿工和检索矿工，未来可能还有修复矿工。顾名思义，存储矿工主要负责存储文件和维护Filecoin的区块链。相应的，仓储矿工的收入也包括仓储费、区块奖励和交易费。搜索矿工的主要任务是搜索数据，获得的收入就是搜索成本。Filecoin主网前期由于存储有限，对检索的需求并不大，但随着数据量的增加，检索收入可能会高于存储收入。各矿工的具体收入来源如下图所示：
Filecoin的共识机制
Filecoin采用EC(期望共识)共识，可以简单理解为PoS共识的修订。在PoS共识中，抵押代币所代表的权利决定了矿工打包权的概率，而在EC共识中，这种权利变成了有效存储量，即有效存储量决定了矿工打包权的概率。什么是有效存储？简单来说，有效存储就是PoRep(复制证明)和PoSt(时空证明)最终生成的存储数据。PoRep和PoSt是Filecoin的特点，主要作用是防止矿工作弊或者发动一些恶意攻击。PoRep也称为复制证明。它的主要功能是一个节点向另一个节点证明它已经存储了相应文件的副本。PoSt也叫时空证明。其主要作用是证明某个节点在一定时间内存储了相应的文件。PoSt是按照一定周期执行的，主要目的是防止矿工在证明完成后删除数据。如下图所示，通过上面的分析可以看出，在Filecoin存储的过程中，决定矿工收入的核心因素是有效存储，矿工自身的有效存储在整个网络中所占的比例决定了他们获得打包权的概率，进而决定了他们的“挖矿”收入。如下图所示，决定有效存储的因素有很多，CPU性能只是其中之一。
GPU真的是用来代替CPU的吗？
事实上，在Filecoin推出初期，大部分矿工的收入并不是来自存储订单，而是来自块奖励。因此，大多数矿工会选择尽快用垃圾数据填满自己的硬盘空间，以获得尽可能多的有效存储。最理想的情况是尽快把自己所有的存储空间都变成有效存储。当一个真实的存储订单生成后，原来的垃圾数据会被逐渐删除，存储在对应的订单数据中。之所以有这么多误解，主要是很多人对Filecoin的挖矿过程不太了解，把这个过程想当然，和比特币挖矿划上了等号。比特币挖矿经历了CPU、GPU、FPGA、ASIC几个阶段，所以很多人认为Filecoin采用GPU方案后，之前的CPU方案就不能用了。更有甚者，他们认为Filecoin会出ASIC矿机。官方的GPU方案是什么意思？其实主要原因是Protocol Labs修改了PoSt算法，需要在获得打包权的一个block周期内完成PoSt计算。此时一般CPU的性能无法满足这个条件，需要GPU在一个周期内加快运算速度。与比特币挖矿从CPU进化到GPU不同，比特币从CPU进化到GPU的主要原因是GPU比CPU运行速度更快，并行性更好，可以同时进行更多的哈希运算。目前Filecoin使用GPU只是因为GPU的PoSt的计算速度比CPU快，在获得打包权的一个block周期内PoSt只需要计算一次。不存在GPU取代CPU这种说法。根据Labs官方的说法，增加更多的GPU并不能增加收入。相反，如果一个GPU可以用于多台机器，可以在一定程度上降低成本。
摘要
总的来说，Filecoin挖矿并不是简单的通过提高CPU性能来获得更高的挖矿收入。Filecoin的计算过程非常复杂。目前GPU还不能在这个过程的其他环节发挥显著作用，而且GPU的成本高于CPU，所以采用纯GPU方案并不划算。目前GPU更多的是对现有方案的补充，而不是替代。Filecoin的块奖励主要看有效存储，所以前期参与的人会有一定的优势和马太效应。而当Filecoin矿工把自己的存储空间全部换成有效存储时，获得打包权的概率会随着全网有效存储的增加而不断稀释，此时对性能不会有更高的要求。所以存储空间饱和后，对性能的需求会进一步降低。长期来看，Filecoin在挖矿期间，对硬件性能优化的需求并不强烈。