引言

Filecoin 是一個去中心化存儲網絡，通過區塊鏈技術為用戶提供安全高效的數據存儲、檢索和共享服務。與傳統雲存儲系統不同，Filecoin 作為一個分佈式市場運行，用戶可以出租閒置的存儲空間，或者使用其原生加密貨幣 FIL 支付數據存儲和檢索服務。這種去中心化模式降低了對中心化實體的依賴，提高了數據的安全性、彈性及成本效益。

區塊鏈系統的一個關鍵組成部分是交易的最終性（finality），即確認交易並使其不可逆所需的時間。目前，Filecoin 網絡的最終性約為 7.5 小時（900 個 epoch），對於許多使用場景已足夠，但對需要實時響應的應用而言並不實用。為了解決這些限制，Filecoin 引入了快速確定性（F3）升級，該升級旨在將最終性時間縮短至僅幾分鐘。F3 是網絡的一次變革性升級，提升了其效率、可擴展性以及對時間敏感型應用的適用性。

什麼是快速確定性（F3）？

來源：fil.org

快速確定性（F3）是一項旨在顯著縮短 Filecoin 網絡交易最終性時間的升級。通過引入 GossiPBFT（基於 Gossip 的拜占庭容錯協議），一種新型共識機制，F3 補充了現有的期望共識（Expected Consensus, EC）。通過減少對長鏈區塊確認的依賴，GossiPBFT 實現了節點間的快速一致，從而將最終性時間縮短到幾分鐘。

這一增強提高了網絡的響應速度，使 Filecoin 成為去中心化金融（DeFi）應用、實時遊戲和物聯網（IoT）服務更具吸引力的平臺。通過集成 GossiPBFT，F3 確保在加速最終性的同時不犧牲 Filecoin 的去中心化、安全性或容錯性。

快速確定性（F3）的技術概覽

來源：Documentation

快速確定性（F3）顯著增強了 Filecoin 網絡的共識機制，以實現更快的交易最終性。本節將詳細介紹 F3 的運行原理，重點分析其新共識協議的集成及其與現有 Filecoin 架構的交互。

當前共識機制：期望共識（Expected Consensus, EC）

來源：github

Filecoin 目前採用期望共識（Expected Consensus, EC），通過激勵存儲提供者（礦工）的誠信參與來保障網絡安全。在 EC 中，礦工通過證明已分配了一定數量的存儲空間來競爭提出新區塊。區塊內的交易經過驗證，但為了確保網絡安全並防止重組攻擊，實現最終性需要多個區塊確認。

雖然 EC 在維護安全性和可擴展性方面效果顯著，但其對長時間確認的依賴導致了交易最終性的延遲。這使得它在時間敏感型應用和高頻操作中表現不佳。

GossiPBFT 的引入

為了應對 EC 的侷限性，F3 集成了 GossiPBFT（基於 Gossip 的拜占庭容錯協議）作為輔助共識機制。GossiPBFT 旨在以遠短於 EC 的時間實現確定性最終性。它通過基於 gossip 的通信引入更快的決策流程，使節點能夠並行而非順序地達成共識。

在 GossiPBFT 中，節點通過網絡交換和驗證消息，確保所有參與者對交易的有效性達成一致。這種方法減少了所需確認的數量，使最終性從數小時縮短到幾分鐘。

GossiPBFT 的無領導設計

GossiPBFT 採用無領導設計，消除了對單一節點提出區塊的依賴。在傳統的 BFT 協議中，領導者可能成為單點故障，使系統易受定向攻擊。通過將共識責任分散到所有參與節點，GossiPBFT 提高了網絡的彈性，即使在存在惡意行為者的情況下也能確保達成最終性。

容錯性與安全性

GossiPBFT 可容忍多達三分之一的故障或惡意節點，同時保持網絡的完整性。這符合拜占庭容錯（BFT）模型，確保在對抗性環境中也能達成共識。GossiPBFT 和 EC 的結合在速度與安全性之間實現了平衡，後者繼續為防止雙花及其他形式的網絡操縱提供強有力的保護。

與 Filecoin 協議的集成

F3 並未取代 EC，而是與之協同工作。GossiPBFT 的引入旨在實現無縫集成，使兩種共識機制相輔相成。EC 繼續負責區塊生成和鏈安全，而 GossiPBFT 用於快速完成交易。這種雙層架構在顯著提升網絡響應速度的同時，保留了網絡的去中心化和可擴展性。

與現有基礎設施的兼容性

F3 升級通過 Lotus 軟件實現，這是 Filecoin 協議的主要實現方式。運行 Lotus 的節點將更新以支持 GossiPBFT，從而確保整個網絡的兼容性。這種升級過程平穩，無需對現有基礎設施進行重大改動。

對網絡吞吐量的影響

GossiPBFT 的集成減少了與交易驗證相關的計算和時間開銷，使網絡能夠在更短時間內處理更高數量的交易。這一改進增強了 Filecoin 的可擴展性，使其更適合實時數據處理應用。

快速確定性（F3）的實施過程

F3 的部署採用分階段策略，確保最小化干擾並實現穩健驗證。

NV23 Waffle 升級：被動測試

來源：fil.org

NV23 Waffle 升級以被動模式將 GossiPBFT 引入網絡。這樣，開發者可以在不影響當前操作的情況下監控其性能。通過分析真實場景中的數據，協議得到了進一步優化，為其積極部署做好準備。

NV24 升級：積極部署

計劃於 2025 年第一季度進行的 NV24 升級將激活 GossiPBFT，並正式縮短最終性時間。這一階段需要更新所有參與節點，包括由存儲提供者和檢索礦工運營的節點。激活後，F3 將負責處理最終性，而 EC 繼續管理區塊生成。

Lotus 的角色

Lotus 作為 Filecoin 協議的主要實現方式，在 F3 的部署中發揮了關鍵作用。升級後的 Lotus 版本確保節點能夠無縫採用新協議，在實現更快最終性的同時保持與現有基礎設施的兼容性。

快速確定性（F3）的主要優勢

F3 的引入標誌著 Filecoin 網絡的一項重大改進，解決了交易速度的限制，併為新的使用場景打開了大門。通過將最終性時間從數小時縮短至數分鐘，F3 為生態系統帶來了多個關鍵優勢，顯著提升了整體功能和用戶體驗。

縮短交易最終性時間

F3 最顯著的優勢之一是大幅縮短交易最終性時間。在當前共識機制下，完成交易和存儲協議的最終性需要約 7.5 小時（900 個 epoch）。F3 將這一時間縮短至僅幾分鐘，從而加快了存儲協議、數據檢索交易及其他操作的確認速度。這一改進提升了網絡效率，使其更適合實時使用場景。

改善用戶體驗

F3 通過最小化交易處理延遲，顯著改善了用戶和存儲提供者的體驗。用戶無需長時間等待，即可確認其數據存儲或檢索交易已完成。這種高響應性使網絡更具用戶友好性，對依賴快速交互的行業更具吸引力。

支持時間敏感型應用

隨著最終性時間的縮短，F3 使 Filecoin 能夠支持需要低延遲和快速交易確認的應用。這包括金融應用、去中心化遊戲平臺，以及物聯網（IoT）或基於傳感器的實時數據服務。更快的確認時間使 Filecoin 成為開發需要近乎即時交互的去中心化應用（dApps）的開發者的理想選擇。

提高可擴展性

通過簡化共識過程，F3 提升了網絡的可擴展性。更快的最終性允許網絡在沒有瓶頸的情況下處理更高數量的交易和存儲操作。這一改進使 Filecoin 能夠支持不斷增長的用戶群體，並滿足隨著採用率提升而增加的存儲需求。

促進跨鏈互操作性

快速確定性（F3）是高效跨鏈交互的關鍵要求。區塊鏈橋接和互操作性解決方案通常依賴於快速交易確認來同步網絡數據。通過縮短最終性時間，F3 提高了 Filecoin 與其他區塊鏈生態系統的兼容性，實現了無縫集成，並擴展了其使用場景。

加強生態系統參與

更快的交易處理鼓勵了用戶和存儲提供者的更多參與。由於獎勵和交易確認速度加快，存儲提供者會更積極地提供服務。同樣，終端用戶也能享受更流暢、更快捷的體驗，從而推動 Filecoin 生態系統內的更高參與度。

提升網絡吞吐量

F3 的引入減少了與長確認過程相關的計算開銷。這一優化使網絡能夠在更短時間內處理更多交易，從而提升整體吞吐量。更高效的網絡使 Filecoin 能夠在快速發展的去中心化存儲和區塊鏈解決方案領域保持競爭力。

對 Filecoin 生態系統的影響

來源：filecoin.io

對存儲提供者的影響

存儲提供者將從更快的交易確認中受益，使他們能夠更高效地接入客戶。這減少了閒置時間，提高了盈利能力，從而激勵更多參與者加入網絡。

對開發者的影響

開發去中心化應用的開發者可利用支持低延遲交互和實時數據處理的網絡。F3 還與 Filecoin 虛擬機（FVM）相輔相成，支持高性能智能合約和去中心化應用（dApps）。

對客戶的影響

終端用戶將享受到更高的可靠性和可訪問性，存儲和檢索操作的速度提升使 Filecoin 對個人和企業用例更具吸引力。

推動生態系統的整體增長

通過支持新的用例並擴大互操作性，F3 加強了生態系統，推動了創新和採用。它使 Filecoin 成為去中心化存儲和 Web3 領域的關鍵參與者。

挑戰與考量

集成複雜性

引入 GossiPBFT 並與 EC 協同需要小心集成，以確保兼容性和安全性。雙重共識模型必須無縫運行，以避免中斷。

資源需求

GossiPBFT 可能會增加節點的計算需求，這對較小的存儲提供者來說可能構成挑戰。平衡資源需求與網絡包容性是一個關鍵問題。

利益相關者的協調

F3 的成功依賴於生態系統中所有參與者的協調升級。為了避免網絡碎片化，所有參與方必須升級其基礎設施。

期望管理

雖然 F3 顯著提升了交易速度，但可能無法解決所有網絡挑戰。利益相關者需要對其優勢和侷限性抱有現實的期望。

結論

快速確定性（F3）是 Filecoin 在成為更高效、可訪問的去中心化存儲網絡之路上的一個重要里程碑。通過縮短最終性時間，此次升級改善了用戶體驗，擴大了應用潛力，並推動了生態系統的增長。儘管挑戰仍然存在，但 Filecoin 團隊的周密規劃和執行確保了平穩過渡，同時保留了網絡在安全性和去中心化方面的核心原則。隨著 F3 準備全面部署，它標誌著 Filecoin 網絡在性能和能力上的一個新時代的開啟。

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