引言Filecoin 是一个去中心化存储网络，通过区块链技术为用户提供安全高效的数据存储、检索和共享服务。与传统云存储系统不同，Filecoin 作为一个分布式市场运行，用户可以出租闲置的存储空间，或者使用其原生加密货币 FIL 支付数据存储和检索服务。这种去中心化模式降低了对中心化实体的依赖，提高了数据的安全性、弹性及成本效益。
区块链系统的一个关键组成部分是交易的最终性（finality），即确认交易并使其不可逆所需的时间。目前，Filecoin 网络的最终性约为 7.5 小时（900 个 epoch），对于许多使用场景已足够，但对需要实时响应的应用而言并不实用。为了解决这些限制，Filecoin 引入了快速确定性（F3）升级，该升级旨在将最终性时间缩短至仅几分钟。F3 是网络的一次变革性升级，提升了其效率、可扩展性以及对时间敏感型应用的适用性。
什么是快速确定性（F3）？来源：fil.org
快速确定性（F3）是一项旨在显著缩短 Filecoin 网络交易最终性时间的升级。通过引入 GossiPBFT（基于 Gossip 的拜占庭容错协议），一种新型共识机制，F3 补充了现有的期望共识（Expected Consensus, EC）。通过减少对长链区块确认的依赖，GossiPBFT 实现了节点间的快速一致，从而将最终性时间缩短到几分钟。
这一增强提高了网络的响应速度，使 Filecoin 成为去中心化金融（DeFi）应用、实时游戏和物联网（IoT）服务更具吸引力的平台。通过集成 GossiPBFT，F3 确保在加速最终性的同时不牺牲 Filecoin 的去中心化、安全性或容错性。
快速确定性（F3）的技术概览来源：Documentation
快速确定性（F3）显著增强了 Filecoin 网络的共识机制，以实现更快的交易最终性。本节将详细介绍 F3 的运行原理，重点分析其新共识协议的集成及其与现有 Filecoin 架构的交互。
当前共识机制：期望共识（Expected Consensus, EC）来源：github
Filecoin 目前采用期望共识（Expected Consensus, EC），通过激励存储提供者（矿工）的诚信参与来保障网络安全。在 EC 中，矿工通过证明已分配了一定数量的存储空间来竞争提出新区块。区块内的交易经过验证，但为了确保网络安全并防止重组攻击，实现最终性需要多个区块确认。
虽然 EC 在维护安全性和可扩展性方面效果显著，但其对长时间确认的依赖导致了交易最终性的延迟。这使得它在时间敏感型应用和高频操作中表现不佳。
GossiPBFT 的引入为了应对 EC 的局限性，F3 集成了 GossiPBFT（基于 Gossip 的拜占庭容错协议）作为辅助共识机制。GossiPBFT 旨在以远短于 EC 的时间实现确定性最终性。它通过基于 gossip 的通信引入更快的决策流程，使节点能够并行而非顺序地达成共识。
在 GossiPBFT 中，节点通过网络交换和验证消息，确保所有参与者对交易的有效性达成一致。这种方法减少了所需确认的数量，使最终性从数小时缩短到几分钟。
GossiPBFT 的无领导设计GossiPBFT 采用无领导设计，消除了对单一节点提出区块的依赖。在传统的 BFT 协议中，领导者可能成为单点故障，使系统易受定向攻击。通过将共识责任分散到所有参与节点，GossiPBFT 提高了网络的弹性，即使在存在恶意行为者的情况下也能确保达成最终性。
容错性与安全性GossiPBFT 可容忍多达三分之一的故障或恶意节点，同时保持网络的完整性。这符合拜占庭容错（BFT）模型，确保在对抗性环境中也能达成共识。GossiPBFT 和 EC 的结合在速度与安全性之间实现了平衡，后者继续为防止双花及其他形式的网络操纵提供强有力的保护。
与 Filecoin 协议的集成F3 并未取代 EC，而是与之协同工作。GossiPBFT 的引入旨在实现无缝集成，使两种共识机制相辅相成。EC 继续负责区块生成和链安全，而 GossiPBFT 用于快速完成交易。这种双层架构在显著提升网络响应速度的同时，保留了网络的去中心化和可扩展性。
与现有基础设施的兼容性F3 升级通过 Lotus 软件实现，这是 Filecoin 协议的主要实现方式。运行 Lotus 的节点将更新以支持 GossiPBFT，从而确保整个网络的兼容性。这种升级过程平稳，无需对现有基础设施进行重大改动。
对网络吞吐量的影响GossiPBFT 的集成减少了与交易验证相关的计算和时间开销，使网络能够在更短时间内处理更高数量的交易。这一改进增强了 Filecoin 的可扩展性，使其更适合实时数据处理应用。
快速确定性（F3）的实施过程F3 的部署采用分阶段策略，确保最小化干扰并实现稳健验证。
NV23 Waffle 升级：被动测试来源：fil.org
NV23 Waffle 升级以被动模式将 GossiPBFT 引入网络。这样，开发者可以在不影响当前操作的情况下监控其性能。通过分析真实场景中的数据，协议得到了进一步优化，为其积极部署做好准备。
NV24 升级：积极部署计划于 2025 年第一季度进行的 NV24 升级将激活 GossiPBFT，并正式缩短最终性时间。这一阶段需要更新所有参与节点，包括由存储提供者和检索矿工运营的节点。激活后，F3 将负责处理最终性，而 EC 继续管理区块生成。
Lotus 的角色Lotus 作为 Filecoin 协议的主要实现方式，在 F3 的部署中发挥了关键作用。升级后的 Lotus 版本确保节点能够无缝采用新协议，在实现更快最终性的同时保持与现有基础设施的兼容性。
快速确定性（F3）的主要优势F3 的引入标志着 Filecoin 网络的一项重大改进，解决了交易速度的限制，并为新的使用场景打开了大门。通过将最终性时间从数小时缩短至数分钟，F3 为生态系统带来了多个关键优势，显著提升了整体功能和用户体验。
缩短交易最终性时间F3 最显著的优势之一是大幅缩短交易最终性时间。在当前共识机制下，完成交易和存储协议的最终性需要约 7.5 小时（900 个 epoch）。F3 将这一时间缩短至仅几分钟，从而加快了存储协议、数据检索交易及其他操作的确认速度。这一改进提升了网络效率，使其更适合实时使用场景。
改善用户体验F3 通过最小化交易处理延迟，显著改善了用户和存储提供者的体验。用户无需长时间等待，即可确认其数据存储或检索交易已完成。这种高响应性使网络更具用户友好性，对依赖快速交互的行业更具吸引力。
支持时间敏感型应用随着最终性时间的缩短，F3 使 Filecoin 能够支持需要低延迟和快速交易确认的应用。这包括金融应用、去中心化游戏平台，以及物联网（IoT）或基于传感器的实时数据服务。更快的确认时间使 Filecoin 成为开发需要近乎即时交互的去中心化应用（dApps）的开发者的理想选择。
提高可扩展性通过简化共识过程，F3 提升了网络的可扩展性。更快的最终性允许网络在没有瓶颈的情况下处理更高数量的交易和存储操作。这一改进使 Filecoin 能够支持不断增长的用户群体，并满足随着采用率提升而增加的存储需求。
促进跨链互操作性快速确定性（F3）是高效跨链交互的关键要求。区块链桥接和互操作性解决方案通常依赖于快速交易确认来同步网络数据。通过缩短最终性时间，F3 提高了 Filecoin 与其他区块链生态系统的兼容性，实现了无缝集成，并扩展了其使用场景。
加强生态系统参与更快的交易处理鼓励了用户和存储提供者的更多参与。由于奖励和交易确认速度加快，存储提供者会更积极地提供服务。同样，终端用户也能享受更流畅、更快捷的体验，从而推动 Filecoin 生态系统内的更高参与度。
提升网络吞吐量F3 的引入减少了与长确认过程相关的计算开销。这一优化使网络能够在更短时间内处理更多交易，从而提升整体吞吐量。更高效的网络使 Filecoin 能够在快速发展的去中心化存储和区块链解决方案领域保持竞争力。
对 Filecoin 生态系统的影响来源：filecoin.io
对存储提供者的影响存储提供者将从更快的交易确认中受益，使他们能够更高效地接入客户。这减少了闲置时间，提高了盈利能力，从而激励更多参与者加入网络。
对开发者的影响开发去中心化应用的开发者可利用支持低延迟交互和实时数据处理的网络。F3 还与 Filecoin 虚拟机（FVM）相辅相成，支持高性能智能合约和去中心化应用（dApps）。
对客户的影响终端用户将享受到更高的可靠性和可访问性，存储和检索操作的速度提升使 Filecoin 对个人和企业用例更具吸引力。
推动生态系统的整体增长通过支持新的用例并扩大互操作性，F3 加强了生态系统，推动了创新和采用。它使 Filecoin 成为去中心化存储和 Web3 领域的关键参与者。
挑战与考量集成复杂性引入 GossiPBFT 并与 EC 协同需要小心集成，以确保兼容性和安全性。双重共识模型必须无缝运行，以避免中断。
资源需求GossiPBFT 可能会增加节点的计算需求，这对较小的存储提供者来说可能构成挑战。平衡资源需求与网络包容性是一个关键问题。
利益相关者的协调F3 的成功依赖于生态系统中所有参与者的协调升级。为了避免网络碎片化，所有参与方必须升级其基础设施。
期望管理虽然 F3 显著提升了交易速度，但可能无法解决所有网络挑战。利益相关者需要对其优势和局限性抱有现实的期望。
结论快速确定性（F3）是 Filecoin 在成为更高效、可访问的去中心化存储网络之路上的一个重要里程碑。通过缩短最终性时间，此次升级改善了用户体验，扩大了应用潜力，并推动了生态系统的增长。尽管挑战仍然存在，但 Filecoin 团队的周密规划和执行确保了平稳过渡，同时保留了网络在安全性和去中心化方面的核心原则。随着 F3 准备全面部署，它标志着 Filecoin 网络在性能和能力上的一个新时代的开启。
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