Filecoin：使用时间戳来达成共识如何？

欢迎关注IPFS原力区，与你共同进步

在没有实现VDF（Verifiable Delay Function）的情况下，还处于开发期间的 Filecoin 网络0.2.2版本很快被找出可以快速出块的方法。当然，这个问题的发现是意料之中的。在VDF的整体实现还需要一段时间的情况下， 开发社区同意采用时间戳方案还重启开发网络，以实现早期测试的目的。

那么，时间戳方案到底是怎么一回事呢？它是不是可以用于区块链的共识机制。本文进行简单探讨。

1

意料之中，网络遭遇攻击

5月20日前后，Filecoin用于社区测试的开发网络遭到个别矿工的攻击和控制。具体的攻击方法我已经在对Filecoin-0.2.2开发网络的攻击手法的分析一文中进行了详细的说明，这里不再赘述。只列出攻击者所做的关键几点如下：

不遵循现在版本中30秒一个区块的规则，大大降低自己产生区块的时间，以实现比他人更快地出块；（这是利用当前版本没有严格进行时间戳检查的漏洞）

过滤掉与自己无关的消息，只接受与自己有关的消息。（这个相当恶劣，使得其他人没有增加算力的机会。）

不断地利用空块来变化 ticket 值，以保证下一个有效区块的 ticket 能够保证自己能够再次出块；（仍然是利用没有验证delay 和 VDF没有实现的漏洞）

有意思的是，当本人对攻击方法的分析与协议实验室讨论并（在达成共识后）公之于众，很多人也慢慢学会了，随后产生了更多的攻击。直至当前，网络仍处于不可用状态。

协议实验室经过慎重考虑，在本着希望更多的人参与社区，参与测试的情况下， 决定在VDF完全实现之前，采用时间戳的方案来部分解决这个问题。

2

时间戳方案是什么？

从前面的分析可以看出，攻击的关键在于不遵守30秒出块的规则。但是区块链本身的规则靠共识来维护，也就是说不能靠个人的自觉性。如果有矿工出块时打破30秒出块规则，那么其出块就应该被其他矿工拒绝，这样的话，这种攻击就不成立。

这对于非区块链专业人士来说，答案非常简单。那就是，每一个区块上加一个时间戳，这样，只需要比较两个相邻高度的区块的时间差就好了，如果时间差小于30秒，那么就违规了，那么这两个区块就不能同时存在于链当中。

简单吗？很简单。但是问题来了，矿工都是趋利的，我们的设计要求在多数矿工遵守规则（共识）的情况下，作恶矿工不能得逞。那么作恶矿工为了让自己的区块能够被认可，他可以设定自己出块的时间戳的值，也就是说，不一定要遵循网络时间。避免这种情况其实也不难，验证区块的矿工采用如下规则就可以了：

主动跟随网络标准时间；

如果收到的区块的时间戳所表示的是一个将来的时间，不合规，直接丢弃；

如果收到的区块的时间戳与其父区块的时间戳相差不到30秒，不合规，丢弃

注：由于 Filecoin目前实际上是 tipset链，每一个tipset里可以有多个区块，不同高度间也可能有空块，因此，上面的最后一条要稍作改动，改为：每个区块的时间戳与其父tipset中区块时间戳中最小者的差值要不小于 30秒 * 区块高度差。

看起来，似乎完美地解决了问题，两个区块之间的时间间隔要不小于30秒，而且，矿工很难在时间上进行欺诈。那么接下来问题又来了，既然如此，时间戳可以很好地解决这个问题，为什么鲜有区块链项目采用时间戳的比较的方式来实现共识呢？尤其是PoS共识，这不是很好吗？设计VDF干什么？

3

时间戳并不可信

问题出在前面的第一条规则：主动跟随网络标准时间。这在一个去信任的区块链环境中是一个大大的问题。什么是网络标准时间？到底谁是标准？世界上有很多时间服务器，他们最终都跟随世界协调时间，有专门的组织负责维护和校准。

但是，在整个世界里，网络时间的跟随并不容易，不同的服务器有不同的时钟级别，精度也不一样，误差有时候可以以秒计。在这样的精度之下，可想而知，有些时候可能会被误判。

但这并不是时间戳不能被采用的根本原因。其真正原因其实不言而喻：这是一个中心化的系统。对于任何一个矿工而言，可以去跟随一个自认为可信的网络时钟，但是，这是不能用于共识的基础的，因为这是可以被控制的，当利益足够大的时候，也是完全有可能被利用的。

4

那为什么开发网还会采用这种方式？

根据上面的分析，我们知道，利用时间戳来达成共识不会是正式的方式，但Filecoin开发网络在下一版本中，仍然会采用这种方式来实现共识，以备大家运行和测试网络。

这样做，在网络的开发和测试阶段，基本上不会有什么问题，一方面是绝大多数网络服务器都是可信的，而且已经几乎被现在的所有中心化服务器广泛使用。其二，在开发和测试网络中，没有直接的经济激励，而改变网络时间的成本太高，不值得去做，因此可以被看成一个自然标准，不受认为控制。

区块链的激励机制的最本质的原则就是，相信大多数人不会不计成本、不顾利益地去破坏网络。在这种情况下，采用时间戳可以是一个暂行的办法。采用时间戳，并不是为了测试区块产生的规则是否被遵守，而是利用时间戳的检查暂时代替VDF，而使得其他已经完成的部分能够得到充分测试，这些重要的部分包括：

性能改进的复制证明

正在实现中的时空证明

矿工的抵押和惩罚机制

链同步的效率和收敛性

接发单和数据存取效率

......

当然 VDF 还是共识机制中特别重要的部分，整个工作还在进行之中。等这一部分完成，整个网路的完整测试就可以开始，并可以准备迎接主网上线了。

IPFS原力区