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，就職於HashKey Capital Research
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，是時候瞭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，並且解決兩個問題：第一是早期礦工流失嚴重的；第二是儲存能力的有效性。當然，目前 Filecoin 經濟模型尚未公佈治理機制和演算法引數，成效如何還須進一步觀察驗證。
讀懂 Filecoin 機制
Filecoin 究竟是什麼？
Filecoin 是基於 IPFS (InterPlanetary File System) 協議的激勵機制及公鏈系統，IPFS 協議定義了檔案在分散式系統中如何儲存、檢索和傳輸，能永久、去中心化儲存和共享檔案，這是一種內容可定址、點對點分散式協議。FIL 為 Filecoin 發行之代幣，用於激勵 Filecoin 網路中儲存及檢索市場各個角色的行為。
FIL 總髮行量為 20 億枚，礦工獎勵佔 70%，Protocol Labs 獲得 15%，公募及私募投資者佔 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 Protocol Labs 六年內線性釋放；投資者一年內分發完畢。大部分的 FIL 供給量將會取決於礦工獎勵。
讀懂共識機制
Filecoin 採用混合共識機制 : 以預期共識 (EC) 為主，複製證明(PoRep) 及時空證明(PoSt) 為輔。
預期共識每一輪選舉一名或者多名礦工來建立新的區塊，礦工贏得選舉的可能性跟礦工當前的儲存能力成正比。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 網路預設一個出塊的期望值，每一個紀元（epoch）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。區塊權重取決於兩個因素：一是父母塊 (Parents Block) 的數量；二是鏈的儲存能力。由於 Filecoin 有抵押機制，礦工會傾向挖父母塊最多且乘載最高儲存能力的鏈，實現有效收斂。
Filecoin 採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 透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儲存能力成正比。礦工的儲存能力則是利用時空證明 (PoSt) 及複製證明 (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記憶體儲資料，即使驗證者不線上，也能夠在未來去驗證礦工在該段時間內生成了證明鏈，有效防止臨時生成資料攻擊。
複製證明可以證明資料已經在一個特定的扇區建立成功。並且防範三種攻擊 : 一是女巫攻擊；二是外部資料來源攻擊；三是生成攻擊。複製證明避免讓礦工可以透過不同方法讓自身儲存資料小於承諾儲存資料，以獲得額外報酬。
理解 Filecoin 市場
Filecoin 經濟模型中存在兩大市場：儲存及檢索市場，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、應用程式和提供概念驗證建議，最佳化 Filecoin 生態及儲存檢索市場。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 網路價值。以下分別介紹 Filecoin 儲存及檢索市場。
儲存市場
Filecoin 儲存市場是一個可驗證的市場，由區塊鏈網路來進行驗證。Filecoin 儲存市場中客戶提出儲存資料的需求，而儲存的供給方為儲存礦工，提供他們的儲存空間。一個完整的儲存週期如下：
第一，儲存礦工提供自身價格及儲存要求至訂單簿 (Order book)。訂單薄是公開的，任何人都可以檢視，儲存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儲存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儲存有效資料，採用零知識的非互動式證明進行驗證，有效保護隱私。
儲存並非一次性服務，需要礦工的穩定性及持續性。礦工可以透過三個方式獲得獎勵：
一是交易費；
二是區塊獎勵；
三是網路交易加速費 (Networking Message Transaction Fees)。交易費及網路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資料，並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。檢索礦工資料來源可以是來自其他客戶端、儲存礦工或是 IPFS 網路。
一個完整的檢索週期如下 : 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，達成交易後，雙方建立鏈下支付及資料傳輸通道完成交易。第三，交易完成後，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路。
儲存市場及檢索市場有四個差別 : 第一，檢索礦工儲存資料沒有時間要求，也不需要生成儲存證明。第二，網路中的任何使用者都可以透過為客戶提供資料檢索服務，不需要質押 FIL。第三，檢索礦工對寬頻頻寬要求高，需要快速進行支付及資料傳輸，儲存礦工則對儲存能力要求較高。第四，儲存礦工可以獲得區塊獎勵、交易費及網路加速費，檢索礦工只能獲得檢索交易費。
剖析 Filecoin 經濟模型
區塊獎勵
Filecoin 礦工在儲存市場中，根據其儲存能力高低獲得區塊獎勵。儲存能力的衡量方式為礦工在 Filecoin 網路中提供多少單位有效儲存空間及能夠儲存的時長。Filecoin 中礦工的儲存能力相當於比特幣網路中礦工的算力。礦工獲得的區塊獎勵取決於其儲存能力佔全網儲存能力的比例。例如，一個礦工在網路大小為 100 PB 的情況下提供了 1 PB 的儲存算力，那其將獲得相應時間內區塊獎勵的百分之一。
Filecoin 與比特幣網路不同的地方主要在於提供服務性質差異 : 儲存是長時間的服務，Filecoin 需要礦工長時間維持網路的穩定，而非像比特幣網路一樣，礦工可以自由進出。因此 Filecoin 採用網路基準獎勵模型 (Network Baselines) 而非時間指數衰減模型。網路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儲存能力標準。如果區塊獎勵生成時，全網儲存能力未達標準，會有部分割槽塊獎勵遞延，直到全網儲存能力達到標準，獎勵才會釋出。
網路基準獎勵模型對 Filecoin 網路有兩個好處：
一是將區塊獎勵與儲存市場成長性掛勾，避免礦工得到較大的早期獎勵後退出網路。
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儲存能力大規模變動。
質押機制
質押機制是一個礦工懲罰機制，目的是保障 Filecoin 儲存市場客戶的資料不被丟失。每一筆使用者與礦工的儲存協議中，儲存市場礦工會將客戶提供的資料存放於網路中，稱為扇區 (Sector)。每個礦工新增的扇區會包含儲存檔案內容及承諾儲存時長，確保客戶在約定儲存時長中，可以自由運用自身儲存的資料。當礦工新增一個扇區至 Filecoin 網路時，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 代幣以及部分割槽塊獎勵。如果礦工在承諾的儲存時長中離線，他會損失一部分的鎖定資金。如果礦工完全停止儲存行為，他可能將失去所有鎖定代幣。鎖定資金會在礦工履行儲存協議後解鎖，礦工可以在短暫的鎖定期後收回所有資金。抵押部分割槽塊獎勵有兩個好處 : 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。
激勵機制怎麼樣？
Filecoin 儲存市場中，各方角色以動態平衡方式執行。早期階段儲存的需求與供給並無法完全匹配。當 Filecoin 生態儲存需求低於供給時，礦工有兩個選擇 : 一是閒置裝置等待客戶交易到來 ; 二是儲存無用資料尋求區塊獎勵。
Filecoin 利用兩個機制來解決儲存市場供需不平衡的情況。
承諾容量 Committed Capacity
承諾容量是一個讓礦工避免裝置閒置的機制。當礦工因為客戶儲存需求不足而出現裝置閒置時，可以向 Filecoin 網路提供承諾容量扇區。透過 Filecoin 網路證明礦工具備有效儲存能力，能夠為使用者提供儲存服務，礦工即可獲得區塊獎勵。而後當出現客戶儲存需求時，礦工承諾容量扇區可以立即升級為有效儲存扇區，儲存客戶資料並獲得交易費用。這個機制可以避免礦工藉由儲存無效資料獲得區塊獎勵的行為，增加全網有效儲存能力。
驗證資料庫 Verified Datasets
驗證資料庫機制激勵礦工存取有效資料，主要目的是避免礦工透過無效資料攻擊獲得收益，消耗全網儲存能力。客戶儲存的資料透過 Filecoin 網路驗證過後，成為有效資料。礦工及客戶均有動力驗證資料，礦工儲存驗證過後的有效資料可以獲得較高額的區塊獎勵，而客戶也會因為提供驗證過資料而提升礦工處理自身交易的優先順序。
總而言之，Filecoin 儲存市場中存在三種礦工 : 一是有儲存能力的礦工 ; 二是已儲存資料的礦工 ; 三是已儲存有效資料的礦工。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。
而影響礦工儲存有效資料的因素有兩個 : 第一是系統區分有效資料的能力。第二是交易費佔區塊獎勵比例。由於礦工存取無效資料的成本低於存取有效資料的成本，包含電費、裝置損耗的差異。當二者成本差距大於交易費時，礦工可能會忽視存取有效資料帶來的增益，而持續存取自己生成的無效資料獲得區塊獎勵，造成全網有效儲存能力下滑。Filecoin 尚未公佈有效資料的判斷方式，假設演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
儲存市場供需
Filecoin 儲存市場的需求主要來自於使用者去中心化儲存需求，去中心化儲存相較中心化儲存有四個優勢：
一是資料價值化：
二是資料安全性較高：
三是資料備份成本較低：
四是避免運營商倒閉風險造成資料丟失。
Filecoin 儲存市場供給方為儲存礦工。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 等去中心化儲存礦工難以企及。依照市場供需理論，礦工的報價需要比中心化儲存低才能在儲存市場生存。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 儲存市場客戶和中心化儲存的客戶是有區隔的，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 儲存需求將會逐步增長。
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。儲存礦工最優策略為適當地降低報價，以獲得更多的儲存訂單，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資訊需求的區塊鏈使用者。早期 IPFS 網路儲存的內容尚未規模化，檢索服務相較中心化網路較無優勢。無論礦工交易費是否有競爭力，系統儲存的內容量是市場是否採用的關鍵因素。隨著 IPFS 儲存市場逐漸規模化，可供使用者檢索的檔案越來越多，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，並不包含區塊獎勵。
檢索礦工最優策略是同時成為儲存礦工，並適當降低報價，以獲得更多的檢索訂單，同時提高網路頻寬利用率。在這個情況下，檢索礦工可以直接從客戶端獲取資料。如果需要檢索的資料過多，他們也可以從其他儲存礦工中檢索檔案。檢索市場為脫鏈運營，當 IPFS 生態發展到一定程度時，檢索礦工可以憑藉豐富的儲存資源，高效運作檢索市場。
FIL 供需
由於礦工需要質押 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。
由於要維持服務價格的穩定性，無論 FIL 上漲或下跌，儲存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 單位的交易費及網路加速費，礦工區塊獎勵佔收益比例上升。當 FIL 價格下跌時，客戶會支付較高 FIL 單位的交易費及網路加速費，礦工區塊獎勵佔收益比例下降。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 供給並增加 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。
簡單瞭解 Filecoin 應用層
彈性資料備份
Filecoin 提供客戶資料備份的多重選擇。客戶可以無上限的備份資料至不同節點，並且可以隨時驗證任一節點的儲存狀況。相較中心化儲存成本較高的分散備份及驗證，Filecoin 儲存協議較有彈性。
鏈外資料轉移
Filecoin 提供鏈外資料轉移的機制。客戶可以將檔案較大的資料存在硬碟，並用鏈外的方式把硬碟直接放到礦工的儲存伺服器上，並持續驗證檔案是否被安全地儲存。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。
