Spacemesh投研報告：POW後時代探索者，採用時空證明的新型公鏈

項目簡介

Spacemesh是一個基於區塊鏈技術的去中心化共識協議。它旨在實現高度分散化、高吞吐量和高安全性的區塊鍊網絡。 Spacemesh協議使用了一種稱為“空間時間”的資源作為其基礎，通過構建一個網狀結構來存儲和驗證交易。其核心是一個經過數學驗證的新共識協議，它用時空證明(PoST) 代替工作證明(PoW)，並用高度激勵兼容的網格代替鏈。該協議允許高度分佈式，允許頻繁獎勵獨立礦工，同時擁有高吞吐量，通過並行發布多個區塊提高交易處理速度，從而構建了一個可擴展、安全和公平的區塊鍊網絡，為用戶提供高效、去中心化的交易和應用平台。

作者：

Elma Ruan，WJB資深投研員，擁有常春藤盟校市場/金融雙碩士學位，5年WEB3經驗,擅長DeFi,NFT等多個賽道，進入加密行業前，曾就職某大型證券公司任職投資經理。

1. 研究要點

1.1 核心投資邏輯

區塊鏈的初衷是建立一個去中心化的貨幣體系。儘管以太坊成功地從工作量證明（PoW）向權益證明（PoS）過渡，將PoS變為主流共識機制，被認為是一種更環保的方式來證明權益。然而，在PoS機制下進行挖礦需要礦工投入大量資本，以提供經濟激勵，使其成為誠實的遵守協議規則的網絡參與者，但這實際上排除了家庭用戶作為潛在礦工的可能性。相反，這促使網絡更加依賴於少數“鯨魚”節點，這些節點緩慢但穩定地控制著網絡，導致算力壟斷。這也意味著網絡中只有一類礦工——富有的礦工。另一方面，之前主流的PoW挖礦方式則需要大量算力，導致挖礦越來越集中在少數擁有必要算力的礦場中，同時浪費了大量能源。

在這樣的背景下，Spacemesh的團隊推出了一種可持續且環保的替代方案——PoST。與此同時，Spacemesh將協議與現實世界的物理稀缺資源——存儲空間相結合。這一特性使得Spacemesh能夠克服使用PoS時出現的新問題。通過使用存儲空間，任何人都可以隨時參與，無需從其他協議參與者那裡積累大量資本，因為任何擁有家用個人電腦的人都可以廣泛使用存儲空間。這種能夠隨時加入的特性大大減少了串通和審查的機會，也使經濟更加公平，代幣的分配不僅僅局限於大型礦場，而且涵蓋了所有參與者。

因此Spacemesh是一個引領性的區塊網操作系統，旨在解決當前區塊鏈中的中心化趨勢和可擴展性瓶頸問題，為智能合約全球計算機和無需許可設置的加密貨幣提供支持。技術上它採用時空證明（PoST）取代傳統的工作量證明（PoW），實現了高效的能源利用和環保，同時通過網狀拓撲的鍊和分層有向無環圖（DAG）的激勵兼容協議，確保了去中心化的安全性和高度可擴展的網絡。此外，Spacemesh協議還降低了用戶參與門檻，允許利用未使用的硬盤存儲空間為網絡的安全性做出貢獻，促進了社區的廣泛參與。綜上所述，Spacemesh為區塊鏈領域帶來了一種創新的解決方案，推動了整個行業朝著更加可持續和環保的方向發展。

Spacemesh挖礦存在一些潛在的挑戰。首先，當前版本不支持多個硬盤和多個文件夾，使用多個硬盤需要進行單機掛載多個盤的設置，並在挖礦過程中等待驗證完成，這可能導致效率較低。其次，隨著挖礦參與者的增加，未來算力可能會快速增長，引發挖礦難度上升，可能出現頭礦較快但後續挖礦產出較慢的情況。最後，Spacemesh協議對礦工在確定性間隔內發布證明，可能導致通信和存儲成本增加，儘管協議已嘗試解決此問題，但通信開銷仍需實際可行的控制。

目前的觀察表明，時空證明（PoST）的共識機制被普遍視為一種極具公平性的挖礦方式。然而，針對Spacemesh項目，原定於8月11日下午4點的代幣發放計劃尚未實施。在這一以挖礦為核心的項目中，若代幣分配不透明或無法兌現，可能引發大量用戶的流失。因此，對於此項目，投資人必須持續保持關注，謹慎審視其進展，以更充分的考慮為前提，然後再做投資決策。

1.2 估值

根據官方網站披露，生態建設參與者和投資者將共同分享代幣總供應量的6.25%。考慮到當前總融資額為2250萬美元，按照這一比例推算，該項目的當前估值約為3.6億美元。

2. 項目基本情況

2.1 項目業務範圍

Spacemesh項目的主要業務集中在與挖礦相關的領域。其核心目標在於運用Proof of Space-Time（PoST）共識機制，將家庭台式電腦用戶的計算資源納入一個去中心化網絡，從而實現資源整合。該網絡通過有效利用存儲空間和時間，實現挖礦活動。挖礦在Spacemesh項目中佔據著重要地位，其不僅是經濟激勵的關鍵手段，還為網絡提供了安全性保障。通過PoST共識機制，普通家庭用戶能夠更加便捷地參與挖礦，從而獲得相應的代幣獎勵。這一挖礦過程的實現，充分利用了存儲空間和時間的特性，使得整個過程對於廣大用戶變得更加友好和易於參與。

2.2 過往發展情況和路線圖

時間事件

2018-8-27 公開Spacemesh POET服務的要求和設計草案

2018-9-03 宣布與Metastable、Polychain、Coinbase、1kx、Dekrypt、Slow Ventures 等公司進行新的融資並建立合作夥伴關係。

2018-10-01 Spacemesh 錢包第一版的產品工作完成，包括詳細的用例和用戶體驗

2018-11-19 Spacemesh全局狀態和事務處理器的初步設計，首要目標是允許用戶在網絡上相互轉移代幣。

2018-12-1 實現了Poet核心APlgRPC 客戶端和服務器

2019-01-01 發布HARE協議

2018-02-11 實現了基本的CLI錢包；添加了HARE協議的定義和流程圖

2019-02-17 新的Spacemesh 應用程序開源存儲庫上線

2019-03-01 集成了基於代幣經濟計劃的首次實施的獎勵系統，無通脹規則

2019-03-18 Spacemesh App-允許在不解鎖錢包的情況下檢查本地節點狀態

2019-04-01 Spacemesh CORE(全節點+POET服務)激活交易流程

2019-04-15 VRF進行HARE協議資格集成的資格

2019-05-01 將POET和POST更新為更高效的默克爾樹

2019-05-13 POST協議實現

2019-06-01 為TXapi 調用實現了XDR序列化；更改了錢包和賬戶的默認名稱

2019-07-08 Spacemesh本地測試網以供開發人員使用，支持OSX和Linux

2019-07-15 Spacemesh 應用程序(錢包+礦工)首次發布最終視覺設計

2019-09-09 GO-Spacemesh 客戶端。添加了事件基礎設施和事件收集器sidecar，用於未來的統計和塊網格分析；關注穩定Spacemesh 虛擬機(SVM)代碼庫的問題

2019-10-01 Spacemesh進軍中國

2019-10-28 決定了代幣、節點和其他關鍵Spacemesh 組件的名稱

2019-12-09 重構SVM 的代碼庫

2020-02-01 Spacemesh 測試網應用程序在Windows、OSX和Linux 上運行

2020-02-15 開始開發SVM 錢包應用程序

2020-03-01 成功軟啟動了Tweedledee-一第一個Spacemesh 開放測試網

2020-04-01 svm-gas箱集成到SVM 運行時中；將高級文檔規劃SVM 集成到goSpacemesh

2020-05-01 對SVM 0.2(基於設計評審會議的Spacemesh 虛擬機)的存儲層進行了重大更新。

2020-05-15 託管節點移至更高效的新基礎設施，並啟動了新網絡(id 115)

2020-06-15 發布了Spacemesh 應用程序的另一個版本；推出了一個新的迷你產品網站，其中包含有關Spacemesh 項目路線圖Spacemesh 硬幣單位、視覺設計、一些附加規格等的信息。

2020-07-01 開始為Spacemesh 代幣開發Ledger 應用程序，為代幣所有者提供增強的

2020-08-01 SpacemeshCLIWallet 和應用程序將添加Ledger 支持；完成了僅錢包模式的初始迷你規範；確定了將在整個平台上實施的Spacemesh 二進制交易格式的初始規範

2020-09-01 完成了API代碼的合併

2020-09-15 完成了Spacemesh 網絡的桌面和移動網絡儀表板的構建；發布了Spacemesh Web 應用程序和Web 服務迷你規範

2020-11-01 通過githubactions添加了適用於所有平台的自動構建系統

2020-11-15 SVM添加了對手動分配資源的跟踪。這個添加的功能應該使調試/避免內存洩漏變得更容易。

2020-12-01 交易結構和處理的初步研究已經完成

2021-01-01 發布了Spacemesh 0.2交易格式和驗證算法

2021-01-15 簡化了SVM交易和收據編碼

2021-02-01 建立了一個新的項目板，可用於跟踪管道

2021-02-15 重構了Runtime組件

2021-03-01 推出了一個新的平台文檔網站，包含Spacemesh 協議文檔，可以完全搜索和版本控制。

2021-05-01 對同步代碼進行了重大升級；完成了Spacemesh 0.3 版本的Spacemesh 多重簽名保險庫屏慕的重新設計；改進了即將出現的網絡屏幕中的節點錯誤消息顯示。

2021-05-15 GPU-POST庫可與AMD和Apple M1 芯片等Vulkan 計算GPU 配合使用，而無需用戶安裝大型Vulkan SDK。

2021-06-01 研究一種“統一區塊”設計，克服與網格中交易選擇的協調問題相關的許多挑戰。

2021-07-05 完成賬戶統一SMIP，以以太坊的EIP-2938 為模型，進行了許多關鍵更改以支持Spacemesh 協議和數據結構。

2021-09-23 TweedleDev 205上線，目前正在進行內測。

2021-12-06 發布了Smapp 0.2beta0

2022-02-16 實現了基本的自動更新機制

2022-05-02 完成了Mempool的排序和待處理交易的保守狀態跟踪的實現；實現了對DNS入口點的P2P 層支持

2022-07-03 完成了Hare認證輪的設計並開始實施工作；進行SVM和賬戶/模板/交易模型的研究工作；最新版本的Smapp進入最終測試階段；制定Genesis產品計劃，包括SMREPL更新、硬件錢包和帶有MultiSig的Vault；開發針對網格劃分狀態和獎勵估算的新API，將進一步更新以使用最新的交易格式。

2022-08-17 SMapp發布0.2.6 版本。在協議方面，繼續改進PoET服務器的彈性；在Smapp方面，發布了多個版本，包括重大更改和修復；完成了Hare模擬的第一階段，優化了HARE協議，並取得了在主網參數化方面的進展。

2023-03-05 哈希函數從SHA256更改為BLAKE3，提高處理速度；在協議方面，進行了PoST開發和HARE協議的優化，包括重寫Rust以提高效率；在Go-Spacemesh中實現了更精細的圖層處理； Smapp實現了跨平台可訪問性的改進；發布了新的測試網絡；研究團隊制定了Spacemesh 2.0的願景，並進行了Spacemesh 1.0的剩餘重要主題的討論。

2023-04-17 更新動態：1.產品和路線圖2.發行時間表3.測試網進度4.文化願景

2023-06-20 測試網-05上線；聘請第三方安全研究公司來幫助對Spacemesh 代碼進行審核並在發布前進行安全測試。

2023-07-14 Spacemesh正式推出，上線主網

2023-08-04 在協議方面，遷移到帶有分佈式哈希表的libp2p，降低了主網上的PoST證明難度；在Spacemesh主網啟動後，將重新提高證明難度；在Spacemesh上實現了節點功能的改進，包括事件流傳輸和Smapp顯示的改進；進行了關於分階段PoET(PoET服務器：這是一個中心化的組件，它負責驗證參與者提交的等待時間證明，並將其廣播到整個網絡中) 和委託K2pow和分佈式驗證的研究；在向Spacemesh添加完整虛擬機方面取得了進展。

未來願景：

1）移動設備：項目方致力於實現Spacemesh在各種不同設備上的運行，包括手機，在家中以盈利和可持續的方式進行挖礦。項目方的目標是使Spacemesh甚至能夠在智能手機上運行，雖然這需要一些時間才能實現，但並不存在根本性的障礙。

2）全面虛擬機：項目方追求讓Spacemesh擁有一個全面的虛擬機，不僅局限於像比特幣那樣有限的虛擬機，也不僅僅局限於EVM。項目方計劃不僅在初始版本中使用少量硬編碼的“預編譯”智能合約來啟動，而且逐步擴展，以實現一流的智能合約虛擬機功能。

2.3 團隊情況

2.3.1 整體情況

Spacemesh是一家總部位於以色列的公司，旨在建立區塊網狀操作系統，通過新的共識協議-時空證明POST改進區塊鏈技術， PoST可以在任何台式計算機上運行，目標是抵制昂貴的ASIC礦機。 Spacemesh團隊由來自多個不同背景的專業人員組成，目前在領英上展示有27位成員，涵蓋了計算機科學家、密碼學家、數學家、工程師和設計師等領域。

2.3.2 創始人

Aviv Eyal 的聯合創始人

專注於構建免費、開源的區塊鏈操作系統和公平的加密貨幣。作為企業家和技術專家，他致力於創新、易用且具有優秀用戶體驗的消費級數字產品和服務。他在構建高質量全棧系統和創辦消費媒體初創公司方面有豐富經驗。

Tomer Afek 聯合創始人兼首席執行官

曾是SHOWBOX的聯合創始人兼首席營銷官，成功將品牌和發行商轉變為數字視頻巨頭。此外，他在在線廣告和投資領域也有豐富經驗，擔任過ConvertMedia的首席執行官。

2.3.3 核心成員

Raphael Ouzan 董事會成員&顧問

Raphael Ouzan是A.Team的創始人兼首席執行官，該公司是一個團隊組建平台。他還與Apollo首席執行官馬克·羅文共同創立了BlockNation公司，致力於對web3進行投資。此外，Raphael Ouzan是以色列國防軍S技術部門的一名榮譽軍官，被福布斯評為30歲以下的傑出人才。

Yaron Wittenstein 首席開發工程師

他擁有以色列理工學院的計算機科學學士學位，負責構建基於時空證明的去中心化可編程加密貨幣，並在過去的工作經歷中擔任軟件架構師和後端負責人的職位。此外，他在以色列情報部隊擔任過軟件開發人員。

2.4 融資情況

Spacemesh已經完成了超過2輪的融資，總共從領先的加密貨幣投資機構中籌集了2250 萬美元，其中包括Metastable、Coinbase、Dekrypt、Slow Ventures、Polychain、Paradigm、Dragonfly、Electric Capital、Greenfield、Arrington XRP Capital 、BRM Capital、gumi Cryptos Capital（gcc）和1KX等機構。最新的資金籌集發生在2021年12月27日，Leland Ventures和Kosmos Ventures成為了最近的投資者。

3. 業務分析

3.1 服務對象

1）家庭台式電腦用戶： Spacemesh這個項目的服務對象主要是家庭台式電腦用戶，特別是那些擁有足夠的系統資源和互聯網連接的用戶。項目的設計初衷是讓普通家庭用戶能夠參與到區塊鏈的挖礦和共識過程中，從而實現網絡的去中心化和安全性。 Spacemesh通過其Proof of Space-Time（PoST）共識機制，允許普通用戶通過貢獻存儲空間和時間資源來參與挖礦，而不需要特殊的硬件設備。

2. 礦場和礦機大戶：儘管項目著眼於普通家庭用戶，礦場和礦機大戶也可以參與Spacemesh。礦場可以整合多台計算機和硬盤設備，以提高挖礦效率和收益。他們可以利用規模化的計算和存儲資源來增強網絡的安全性和穩定性。

3. 分佈式系統開發者：那些對區塊鍊和分佈式系統開發感興趣的開發者，可以參與Spacemesh項目的開發和創新，為其生態系統的發展做出貢獻。

3.2 業務分類

Spacemesh的業務可以分為以下幾個主要分類：

1）分佈式共識協議： Spacemesh的核心業務是基於Proof of Space-Time (PoST)共識機制的分佈式共識協議。該協議旨在將家庭台式電腦用戶的計算資源整合到一個去中心化的網絡中，通過存儲和驗證空間資源來實現網絡共識，為區塊鍊網絡提供高度的安全性和去中心化。

2. 挖礦( Smeshing) ： Spacemesh協議中的挖礦過程被稱為"Smeshing"，這是一種參與者為網絡提供計算資源以支持共識並獲得代幣獎勵的過程。家庭台式電腦用戶可以參與Smeshing，成為網絡的節點，從而為網絡提供安全性和共識支持。

3. 生態建設： Spacemesh注重生態建設，與開發者、社區、生態合作夥伴合作，以推動更多的應用和工具在其網絡上運行。生態建設者可以獲得代幣獎勵來支持他們的貢獻。

3.3 業務詳述

1. PoST（時空證明）

定義： Spacemesh協議使用的資源是時空。項目方通過讓礦工發佈時空證明（Proofs of Spacetime，PoSTs）來將時空變成一個公開可驗證的資源。在高層次上，PoST是一個證明，證明節點在一段給定的時間T內分配了一定數量的空間S來參與挖礦過程。節點的時空資源被計算為S · T。粗略地說，PoST由兩個階段組成：初始化階段（執行一次），在此階段礦工“承諾”填充空間S的數據，以及執行階段（反复執行），在此階段礦工證明他們仍在存儲數據。時空資源的時間組成是連續證明之間的經過時間——如果初始化（或上一個執行階段）與最新執行階段之間的間隔為T，則證明礦工消耗了S · T的時空資源。不幸的是，PoST實際上不能證明礦工在兩個證明之間存儲了數據。它證明了一個稍微較弱的陳述：“要么礦工存儲了數據，要么礦工重構了數據”。這是不可避免的，因為礦工始終可以重新運行初始化過程來重新創建數據。項目方通過在PoST中顯式地參數化初始化成本來處理這個問題。初始化成本很重要，因為它與存儲成本的關係決定了在兩個證明之間的間隔內存儲數據還是重新計算。如果初始化成本低於存儲數據的成本，理性用戶將更喜歡重新計算——在這種情況下，協議仍然是安全的，但本質上變成了基於工作量證明的協議。由於現實世界中存儲和CPU的實際成本可能會波動，項目方必須能夠調整初始化成本，以確保存儲數據仍然是理性的選擇。此外，在Spacemesh協議中，項目方解決了保持固定通信複雜性的問題，方法是隨著礦工數量的增加連續證明之間的間隔。這表示存儲數據在連續證明之間的成本會隨著礦工數量的增加呈線性增長。即使CPU和存儲成本保持不變，最終也需要調整初始化成本來適應這種增長。

另外，PoST 的空間組件是可以公開驗證的—— 它僅依賴於PoST 協議中發送的消息的內容—— 時間組件則不然：它需要驗證者測量PoST 執行之間經過的時間。項目方通過將PoST 轉化為一個完全的“非交互式”，可公開驗證的原語（NIPoST），通過在構造中添加一個經過時間證明（PoET）來實現。直觀地說，礦工將使用PoET 以一種可公開驗證的方式證明PoST 執行之間經過了一個長度為T 的時間間隔。為了驗證礦工使用了S·T 的時空資源，只需檢查PoST 是否為S 空間，PoET 是否為T 時間即可。由於項目方沒有直接證明時間已經流逝的方法，項目方使用順序工作作為流逝時間的代理（類似於順序迭代加密哈希）。基本思想是，極其難以使迭代的哈希序列的計算速度超過最快的大規模生產的商用CPU，特別是如果項目方使用（例如SHA256）這樣的哈希，主流CPU 製造商已經投入了相當大的資源來加速該哈希計算。 （這與增加總工作吞吐量形成了鮮明對比—— 這可以通過並行化來完成，成本僅僅是所需吞吐量的線性成本）。因此，在本文中，項目方可互換使用PoET 和PoSW（順序工作證明）。

Spacemesh基於Meshcash的“Tortoise and Hare”框架。然而，有幾個主要的設計選擇使得Spacemesh與Meshcash在根本上存在區別：

• PoW（工作量證明）將已經消耗的CPU工作“綁定”到特定的任務上。現有的基於PoW的協議（包括Meshcash）充分利用了這一屬性；它確保了對手無法重複使用已經完成的工作來創建“替代歷史”。相比之下，PoST（時空證明）不會將已經消耗的時空資源與挑戰綁定在一起（因為項目方希望能夠將存儲的數據重複用於多個挑戰，以降低能源成本）。這意味著對手可以創建重新使用“舊”時空的“語法有效”的區塊，協議必須能夠處理這種情況。

• 解決PoW的時間服從隨機分佈。這一特性在Meshcash（以及其他基於PoW的協議）中安全地實現礦工的隨機抽樣至關重要。相反，Spacemesh用確定的符合條件的標準取代了抽獎：每個消耗足夠時空資源的礦工都有資格生成一個區塊（對於何時生成區塊有一些隨機性）。因為資格不是隨機的，所以Spacemesh在防止磨損攻擊方面要比其他協議更有效。磨損攻擊是指對手試圖通過執行不符合協議規定的額外工作，以增加被選中的概率。 "

總的來說，Spacemesh協議中使用Proofs of Spacetime (PoSTs)將時空資源轉化為可驗證資源的方式，以及通過Proof of Elapsed Time (PoET) 構建非交互式PoST，與Meshcash框架的區別，以及如何確定性地確定礦工資格，以提高協議的安全性和可持續性。

2. 流程：

為了確保Spacemesh網絡免受攻擊者接管，系統採用了一種機制，該機制基於一段時間內分配空間的smeshers。要有資格參與並獲得相應的獎勵，個體必須證明他們在一段時間內確實擁有所需的存儲容量。

Spacemesh smeshers 必須每兩週Epoch發布一次激活交易，以證明他們有資格參與下一個Epoch。激活交易包含加密證明，證明作者在經過驗證的時間跨度之前和之後可以訪問分配的存儲空間。

當smeshers完成分配的存儲初始化後，它們將生成初始PoST（空間證明）。這僅證明了作者在不確定的時間點訪問了PoST數據，然後由PoET（時間經過證明）為其提供時間驗證。

PoET 構造有兩個主要部分：成員樹，顯示給定的smeshers在PoET 工作之前可以訪問其PoST 數據；順序工作證明，顯示已執行一定量的順序工作- Spacemesh 使用該部分作為時間的近似值。

一旦順序工作的證明完成，smeshers可以將其用作另一個PoST的任務，從而形成一條鏈，證明它們在順序工作之前和之後都訪問了數據。

ATX (Activation Transaction) , 用於激活礦工的ID並證明他們擁有一定數量的存儲空間和時間資源，從而使他們有資格參與挖礦和其他網絡服務, ATX在Spacemesh協議中扮演著非常重要的角色。 PoET是Spacemesh協議中的一種共識算法，它用於驗證參與者等待了一定的時間段。 PoET證明的等待時間用於計算ATX的投票權重，因此等待時間越長，投票權重越高。

下面的簡化圖說明了ATX 的結構：

3.嚙合環：

為了避免在每個ATX（激活交易）中生成、傳輸和存儲兩個PoST 證明，除第一個外的所有PoET 註冊者都會在其ATX 中包含對其前一個ATX 的引用。由於前一個ATX 包含一個PoST 並包含在PoET 成員樹中，這樣一來，smesher（即挖礦者）就能夠證明他們在PoET 工作開始之前就已經訪問了存儲的數據。

為了確保smeshers有足夠的時間來接收PoET、生成PoST（可能需要幾個小時）、生成帶有兩個證明的ATX，並在下一個PoET輪次註冊之前，需要有一段時間間隔。在PoET 輪次之間有一個為期12 小時的“Cycle Gap”，這對大多數smeshers來說應該足夠完成這個過程。為了防止smeshers分配超過他們在12 小時內可以生成PoST 的存儲空間，SMApp（Spacemesh 應用程序）會運行基準測試，並在smeshing 設置過程中告訴用戶他們的最大推薦分配量是多少。

要獲得獎勵的關鍵要點

Spacemesh 獎勵（由交易費用+ 區塊補貼組成）分發給能夠及時為Hare 提供合格的區塊提案並被包括在最終集合中以生成區塊的smeshers（即挖礦者）。這些獎勵是根據每個提案的相對權重分配的，該權重源自之前發布的smeshers的ATX 的權重。

一個合格的ATX 包括兩個PoST 證明（或對前一個ATX 的引用和單個PoST 證明），由PoET 證明相結合，共同證明smeshers在經過一定時間（兩週）後之前和之後都能訪問數據。

以下圖表詳細說明了從初始化到獲得獎勵的所有所需步驟：

4. HARE協議

HARE協議是Spacemesh框架中使用的共識協議，旨在實現參與者網絡中的快速和安全共識。以下是其特點和功能的詳細解釋：

1） 多個提案者：與早期的共識協議不同，HARE協議採用多個提案者，而不是指定的提案者，這是因為Spacemesh框架中的各方需要就一組並發的區塊達成一致。

2） 投票輪功能：HARE協議在每一輪中使用可驗證隨機函數（VRF）來選擇提案者。這是一種確保選擇過程公平和隨機性的標準方法。

3）Gossip Network：HARE協議在Gossip Network運行，Gossip Network是一個通信網絡，參與者通過隨機連接交換信息。然而，協議的結果僅以礦工的投票形式記錄在區塊網中, 協議的執行本身不需要被存儲。

4） Tortoise protocol：HARE協議旨在保障安全性，但若底層假設遭遇問題，則可能面臨風險。為了應對這個問題，協議採用了Tortoise protocol的修改版本。這個修改允許協議在投票邊際很小但有協調的情況下，通過隨機化誠實方的投票，從而從任何初始狀態達成共識。

5）可調參數：HARE協議具有幾個可由協議設計者設置的可調參數。這些參數包括層間隔、HARE距離、時代長度、平均層寬、不良信標延遲距離、NIPoST初始化難度和信心閾值。這些參數可以被調整以優化協議的性能並適應不同的網絡條件。

6）語法正確性：為了使一個區塊在某一層中被視為語法正確，它必須滿足特定的條件。這些條件包括具有活動節點ID、有資格在該層生成區塊、其可見網格中的所有區塊均已接收並且語法正確，以及區塊中包含的所有交易均為語法正確。

7） 優選模式和隱含投票：HARE協議確保優選模式最終會在較舊的層中出現，這些模式是獲取後續大多數區塊投票的投票模式。新的誠實區塊以與最近的優選模式相同的方式對待舊區塊的投票，這允許使用相同的優選模式計算新區塊對舊區塊的隱含投票。

總之，HARE協議將多個提案者、VRF、Gossip Network和Tortoise protocol結合起來，以在Spacemesh框架中實現快速且安全的共識。它融入了自愈機制和可調參數，以適應不同的網絡條件並確保區塊的有效性。

5. Spacemesh 應用程序要求

 運行節點的最低要求：

CPU： Intel或AMD x86-64或64位ARM，包括Apple Silicon（但不包括Raspberry Pi），內存需為1GiB或更多。

操作系統: Windows 10/11、MacOS、Ubuntu 22.04+或Fedora 36+。

磁盤: 應具有50GiB的可用磁盤空間。

速度：一種始終在線且不限流量的互聯網連接，下載速度至少為5 Mbps，上傳速度至少為1 Mbps。

 用於smeshing（挖礦）的額外要求（除了運行節點）：

為了支持超過最小的smeshing空間分配，或者在節點運行時允許無中斷地使用計算機，建議具備以下條件：

能夠持續以至少100MB/s的順序讀取速度進行讀取的硬盤。

過去8年內生產的多核CPU。

6. 成本和警告

運行節點需要一台能夠持續運行24/7的計算機，這將會產生與用戶所在地區電力成本相符的能源費用。

• 額外設備

如果用戶的計算機符合最低要求，那麼無需購買額外的設備來運行Spacemesh 全節點。事實上，項目方不鼓勵這樣的購買，因為無法保證用戶能夠收回投資。 Spacemesh 最好是基於用戶已經擁有的可用硬盤空間運行的。

• 更新

用戶可以期待半自動或完全自動的更新。請在收到通知時更新到最新版本。

• 網絡健康

用戶可以通過查閱項目方的網絡狀態頁面來了解網絡的健康狀況。

• 可能的問題

帶寬限制：在早期階段，Spacemesh 可能需要比預期更多的網絡帶寬，穩定的網絡連接和10Mbps的帶寬足夠成為網絡的活躍參與者。

互聯網服務提供商（ISPs）：某些互聯網服務提供商對點對點（p2p）流量不太友好，遇到此類問題的用戶使用配置中的“disable-reuseport”選項。

3.4 行業空間及潛力

3.4.1 分類

區塊鏈共識是指在分佈式網絡中達成關於事務狀態和順序的一致性的過程。不同的區塊鏈項目使用不同的共識算法來實現網絡的安全性和可信性。以下是幾種常見的區塊鏈共識類型：

1. Proof of Work (PoW): PoW是比特幣等早期區塊鏈項目使用的共識機制。在PoW中，礦工需要解決一道難題，通過不斷的嘗試找到正確的解來創建新區塊。這需要大量的計算能力，誰先解出問題誰就獲得創建區塊的權利，並獲得相應的獎勵。

2. Proof of Stake (PoS): PoS是一種替代PoW的共識機制。在PoS中，持有代幣的人可以作為“驗證者”參與區塊的創建和確認。驗證者被選擇的機會與他們持有的代幣數量成比例，這意味著越多的代幣越有可能被選中。

3. Delegated Proof of Stake (DPoS): DPoS是PoS的變種，通過選舉一些節點作為“代表”來參與驗證。代表節點負責生成區塊和確認交易，其他持幣人可以投票選舉代表。 DPoS機制可以提高交易速度和可擴展性，但也可能導致中心化問題。

4. Proof of Authority (PoA): PoA是一種中心化的共識機制，由特定的權威節點驗證交易並創建區塊。這種機制適用於一些私有鍊和聯盟鏈，但在公鏈中可能缺乏去中心化和安全性。

5. Proof of Space-Time (PoST): PoST是一種基於存儲空間和時間的共識機制，如Spacemesh項目中使用的。參與者通過存儲數據來證明他們在網絡中的參與，而不是通過計算。這種機制更環保，適用於利用空間資源的項目。

6. Proof of Burn (PoB): 在PoB中，用戶需要“燒毀”（銷毀）一定數量的代幣來獲得參與權。這種機制被用來衡量用戶的投入和興趣，但較少被採用。

3.4.2 市場規模

儘管Spacemesh屬於PoST共識領域，但由於PoST在加密貨幣界尚未廣泛普及，因此難以準確計算該細分市場的規模。然而，總體來說，Spacemesh更接近算力競賽領域，研報將呈現一些算力競賽相關的數據。

 背景

2010 年12 月，捷克程序員Marek 創建了世界上第一個礦池「slushpool」，這種大規模的集合式礦場也逐漸成為了行業發展的主要模式，伴隨著此後一系列礦機專業化、礦企上市、算力的金融化等發展，為礦業帶去了持續的動力，也讓這一新型賽道逐步發展出了規模龐大的商業版圖。截止2022 年4 月， 21 家上市的比特幣礦業公司總市值就超過150 億美元，在以太坊合併前，單以太坊礦機市場價值就高達50 億美元。

 從時間維度來看

以比特幣為例，以三年一個週期來看比特幣全網算力的增長情況：

2009 年-2011 年，比特幣全網算力從10 GH/s 增長到10 TH/s，增長約1000 倍；

2012 年-2014 年，算力從20 TH/s 增長到300 PH/s，增長15000 倍；

2015 年-2017 年，算力從1 EH/s 增長到14 EH/s，增長了14 倍；

2018 年-2020 年，算力從40 EH/s 增長到160 EH/s，增長約4 倍；

2021-2023 年1 月，算力200 EH/s 到255 EH/s，增長約1.3 倍；

對比可以發現，自比特幣誕生以來，網絡的算力一直都在增長，雖然中途會因為市場轉向、政策監管等原因出現短暫的算力下降，但增長的長期趨勢一直都在。

 從空間維度來看

2013 年，國內礦業在經歷了礦機百家爭鳴之後，比特幣全網超過70%，直到2020 年10 月之後，中國占比的算力開始一路下滑。據劍橋替代金融研究中心統計的數據顯示， 2020 年10 月至2021 年5 月，位於中國的算力佔比從超70% 降至44% ，幾個月後，算力佔比進一步從跌至零，與之相對的是美國比特幣算力的大幅攀升，從2021 年4 月的17% 上升至8 月的35% ，之後美國也超越中國成為世界最大的比特幣算力來源國。

2020 年10 月至2021 年5 月，中國算力佔比的下滑主要是海外礦企的大規模擴張所形成的擠出效應，同年美國礦企Riot Blockchain, Inc、 Core Scientific 兩家就從比特大陸分別預訂了3 萬台與1.7 萬台S 19 系列礦機，美國多地還批量建設了大量礦場。

2021 年5 月24 日，比特礦業宣布與哈薩克斯坦公司合作，投資6000 萬人民幣建設和運營新的礦場。

2021 年7 月27 日，比特大陸宣布剝離旗下礦池品牌螞蟻礦池，表示會在海外開展這部分業務，還與Enegix 合作, 在哈薩克斯坦礦場裝備5 萬多台螞蟻S 19 Pro 礦機。此外，火幣、幣安礦池、嘉楠科技等眾多中大型礦企將業務轉移至海外。

直至2022 年初，這場礦工的遷徙基本完成，美國、俄羅斯和哈薩克斯坦等國家成為算力遷入最大的國家，曾經最大的礦池螞蟻礦池也易主美國礦企Foundry，而這場最大的算力遷徙一度讓比特幣的全網算力下跌了超43% ，遷徙完成後，諸如AntPool、F2 Pool、ViaBTC 等有中國背景的礦池算力也迅速恢復。

待監管風聲趨緩後，國內的比特幣算力又開始恢復了一部分，根據chainbulletin 的統計，當前位於中國的比特幣算力佔比約為21.1% ，僅次於美國，究其緣由，據業內人士推測，某些礦工會通過國外代理服務器規避國內監測，小規模分散在偏遠地區秘密挖礦，甚至於採用離網發電躲避電力監測。

後PoW時代

2022 年比特幣網絡總耗電量約為107 TWH，與擁有1700 萬人口的荷蘭全年用電量相當，如果要論全球排名的話可以排在33 名。而全年產生的碳足跡大約43.28 公噸，與香港全年產生的碳足跡相當，此外，在礦機的升級迭代匯總，比特幣全年產生的電子垃圾更是高達4.3 萬噸。

在綠色環保的大趨勢下，比特幣挖礦轉向清潔能源已成為不可避免的選擇。越來越多的礦場正在選擇太陽能、風力等可再生清潔能源來進行挖礦。根據比特幣礦業委員會（BMC）去年發布的報告，截至2022年6月，比特幣挖礦的能源消耗中，清潔能源佔比已達66.8%。儘管這一佔比的真實性尚待確認，然而比特幣使用清潔能源挖礦的趨勢已逐漸成為業內廣泛接受的觀點，這種轉向可有效減輕挖礦行業所面臨的政策和輿論壓力。

挖礦能耗和環保問題，不僅僅是惡意挖礦和高耗能指責，更根源於PoW機製本身。然而，在新一輪公鏈的崛起中，PoS（權益證明）共識機制開始佔據主導地位，成功規避了比特幣所面臨的能耗和環保問題。 PoS共識機制不僅為公鏈帶來了可擴展性等發展優勢，使以太坊成功從PoW轉型為PoS，也與當前環保趨勢相契合。

此外， PoW向PoS的轉變還引入了礦業的新領域。無論是流動性挖礦還是Zero-Knowledge Proofs趨勢下的ZK礦機，都為礦業開闢了全新的邊界。在這一背景下，Spacemesh的PoST共識機制更加環保可持續，通過時空證明和Proof of Elapsed Time等技術，降低了能源浪費，實現了高效的區塊鏈生態，為行業的綠色發展邁出了重要一步。

3.5 業務數據

 社媒數據

Twitter：擁有13142名追隨者

Discord：在Discord平台上，Spacemesh擁有16863名成員，並且每日活躍成員在1500至2000之間。這表明社區成員之間的互動和討論相當活躍，Discord是一個有助於建立緊密聯繫和社區共享的平台。

YouTube：儘管訂閱者數量約為1000左右，但每個視頻的觀看量在500至1000之間，這顯示了一定的關注度和視頻內容的吸引力。

 運營數據

截至2023年8月13日，Spacemesh網絡已進入其第二紀元，成功鑄造並確認了8876個區塊，當前活躍礦工數量達到2383人。但在8月11日，在項目方應對漏洞問題時，僅有一個賬戶收到了477個$SMH代幣。不過，現在已經修復了漏洞，並有1486個賬戶收到了合計348150個$SMH代幣的獎勵。

3.6 項目競爭格局

在當今區塊鏈領域，PoST（Proof of Space and Time）共識算法引領著一股新的技術浪潮。在這個熱潮下，Chia項目作為PoST共識機制的經典和目前算力賽道備受矚目的Kaspa項目都是不可忽視的存在。雖然這兩個項目各自追求著不同的目標和特點，但它們的核心理念都圍繞著算力賽道展開, 在這份項目介紹和比較中，將深入探討Chia和Kaspa的共識機制、技術架構以及在可擴展性、去中心化等方面的表現。

3.6.1 項目介紹

• 什麼時候

Kaspa 是一種去中心化的和完全可擴展的Layer-1，基於GHOSTDAG 協議。與傳統的區塊鏈不同，GHOSTDAG 並不是並行創建的孤立區塊，而是允許它們共存並以共識的方式排序。 Kaspa在支持高塊率的同時，保持了最安全的工作量證明環境所提供的安全水平。其設計忠實於Satoshi嵌入比特幣的原則——工作量證明挖礦、UTXO形成的孤立狀態、通貨緊縮的貨幣政策、無預挖、無中心治理。

• 除法

Chia Network是由BitTorrent創始人Bram Cohen於2017年創立的加密貨幣項目，旨在構建一個綠色環保的加密貨幣，併計劃開發一個改進的區塊鍊和智能交易平台，以及佈局企業級應用。 Chia Network開發了自己的智能合約編程語言Chialisp，它保留了"UTXO模型"的優勢，同時引入了"以太坊Solidity模型"的通用功能，從而實現了更強大的功能，如多重簽名、原子交換、授權收款人錢包、轉賬收回、限額錢包、延遲恢復功能的紙質錢包、數字身份錢包和奇亞彩幣（類似於ERC20代幣）。於2021年3月18日，Chia正式發布了Chia 1.0主網，代幣名為XCH。

3.6.2 項目比較

Chia、Kaspa和Spacemesh是三種不同的區塊鏈項目，它們在共識機制、技術實現、挖礦方式以及其他方面有一些相似之處，但也存在明顯的不同之處。

共識機制：

Chia：Chia Network採用了一種新穎的中本聰共識算法，稱為"空間證明"和"時間證明" （PoST）。這種共識機制旨在利用磁盤空間和計算時間來實現區塊鏈的安全和驗證。

Kaspa：Kaspa使用了GhostDAG/PHANTOM協議（相當於基於PoW 和DAG 的共識機制），這是一種基於工作證明的共識機制，可以實現高吞吐量和低延遲的交易確認。

Spacemesh：Spacemesh使用自己的獨特的共識協議，基於時空證明（PoST）和網格技術，旨在實現高度分散化、高吞吐量和高安全性的區塊鍊網絡。

技術實現：

Chia：Chia在技術上實現了獨特的空間證明和時間證明機制，通過使用未使用的硬盤空間和驗證可驗證的延遲函數來實現共識和挖礦。

Kaspa：Kaspa使用GhostDAG/PHANTOM協議，通過構建一個塊DAG結構來實現快速確認和高吞吐量的交易處理。

Spacemesh：Spacemesh的技術實現包括網格技術和時空證明，以及獨特的共識協議，旨在創建一個分散化、高吞吐量和高安全性的網絡。

挖礦方式：

Chia：Chia的挖礦過程涉及創建"圖"（plots），這些圖佔用硬盤空間，並通過空間證明和時間證明參與區塊生成。

Kaspa：Kaspa的挖礦過程涉及使用工作證明挖礦，利用GhostDAG/PHANTOM協議生成塊DAG來快速確認交易。

Spacemesh：Spacemesh的挖礦過程涉及使用時空證明和網格技術，以及獨特的共識協議來驗證交易和生成區塊。

其他方面：

這三個項目都注重提供更高的吞吐量和更快的交易確認速度，以滿足不同的應用需求。

它們的共識機制和挖礦方式在某些方面有相似性，例如利用硬盤空間、計算能力或工作證明來實現共識。

在技術實現和項目目標方面，Chia注重環保和綠色挖礦，Kaspa專注於提供高吞吐量的交易處理，而Spacemesh則關注分散化和安全性。

儘管這些項目有一些共同之處，但它們的獨特特點和技術實現使它們在區塊鏈領域中各自有其定位和優勢。

3.7 通證模型分析

3.7.1 代幣總量和分配情況

代幣簡稱：$SMH

代幣總量: 24 億枚

代幣分配：

 93.75%（22.5億枚）作為區塊獎勵逐步產生，區塊獎勵在每個區塊中按照獎勵發放計劃進行發放

 6.25%（1.5億枚）被保留作為團隊獎勵，無初始釋放，根據解鎖計劃逐步釋放，在創世後一年開始釋放。

從更廣義的角度來看，獎勵發放遵循近2000年的指數衰減函數。團隊獎勵會在創世後的一年開始解鎖，並會在三年內完成解鎖。

代幣釋放圖

在創世後的第277年，層獎勵降低至低於1 SMH，因此在圖表所示的時間段後，總流通供應量變化不大，盡雖然在完全停止之前，此過程會持續至第1893年。

獎勵發放

參與區塊生成的smeshers會獲得區塊獎勵。這些獎勵有兩個來源：新鑄造的幣（稱為區塊獎勵）和包含在區塊中的交易所收集的手續費。

每個區塊中生成的新幣數量逐漸按照指數衰減函數減少，直到最終降為零。在此之後，smeshers將僅收到每個區塊中收集的手續費作為獎勵。

每個層的累積總獎勵金額受以下公式的控制：

為了計算在給定層中的新幣數量，項目方會計算當前層和前一層的累積獎勵，然後從前者中減去後者。

獎勵解鎖計劃

在創世時，分配給開發團隊成員、Spacemesh 公司以及協議開發和實施的投資者的獎勵將鑄造並分發到一種特殊類型的保管庫賬戶中，但在解鎖前不能進行轉移。

在創世後的首年，尚無任何獎勵資金可供使用。只有經過一年的時間，才有25%的獎勵幣會從保管庫中解鎖，並可進行提取。此後，獎勵將按照線性遞增的方式逐層解鎖，直至創世後的第四年解鎖完畢。

這一方案的設計目的在於確保在任何特定時刻，已解鎖的團隊獎勵總量都維持在低於累積區塊獎勵的水平

分析

下表展示了$SMH的每輪遞減後的交易量

3.7.2 代幣價值捕獲

1）區塊獎勵和礦工激勵： $SMH代幣是在Spacemesh網絡中的區塊獎勵的基礎。這種獎勵機制鼓勵礦工參與區塊生成，確保網絡的安全性和可靠性。每個區塊都會產生新的$SMH代幣，作為礦工貢獻的回報，同時也是Spacemesh網絡運行的動來源。

2） 團隊獎勵解鎖： 6.25%的$SMH代幣被保留作為團隊獎勵。這些獎勵在特定時間內根據解鎖計劃逐步釋放。開發團隊成員、Spacemesh公司和支持協議開發的投資者將逐步獲得他們在生態系統成功發展中的獎勵，從而為長期的項目健康發展提供動力。

3） 代幣稀缺性和供應逐漸減少：$SMH代幣的總量為24億枚，在隨著時間的推移下，新代幣的生成會逐漸減少。這是通過指數衰減函數實現的，以確保代幣的稀缺性。這種稀缺性有可能在市場中創造更多的需求，因此代幣的供應逐漸減少，可能會引起投資者對代幣的興趣。

4） 網絡使用和交易費用： 在Spacemesh網絡中，代幣可能用於支付交易費用和服務費用。用戶需要使用$SMH代幣來參與網絡中的各種活動，從而促進代幣的使用和需求。

3.7.3 代幣核心需求方

1. 礦工和驗證者： 區塊獎勵和礦工激勵機制吸引著礦工和驗證者積極參與Spacemesh網絡。通過貢獻算力和驗證交易，他們可以獲得新產生的$SMH代幣。

2）開發團隊和投資者： 團隊獎勵解鎖計劃為開發團隊成員、Spacemesh公司和投資者提供了長期的激勵。這些獎勵的逐步釋放機制促使他們與項目保持長期的合作關係，確保了協議的持續發展和優化。

4. 初步價值評估

4.1 核心問題

**項目是否具備牢靠的競爭優勢？這種競爭優勢來自哪裡？ **

1. 高度去中心化：Spacemesh被設計為高度去中心化的系統。每個獨立的礦工都能頻繁地獲得獎勵，消除了集體挖礦的需求。同時，家庭用戶可以提供空間資源，增加了很多個體礦工參與該系統的可能性。

2. 無競爭協議：Spacemesh被設計為無競爭協議，這意味著誠實生成的區塊總是被認可為有效。這防止了強大的礦工獲得不成比例的高獎勵，使得協議更加符合激勵機制。

3. 自我修復：Spacemesh能夠自我修復，即使面對任意違反安全假設的攻擊。即使系統不斷受到攻擊者控制的空間資源的恆定部分的攻擊，誠實的參與方也會在安全假設再次滿足時達成共識。

4. 安全保障：只要對手控制的空間資源不超過系統的一定部分，Spacemesh協議就是安全的。同時，當網絡同步假設暫時被違反時，該協議也能自我修復。

5. 無需許可的共識：Spacemesh是一種無需許可的共識機制，允許新加入的參與者加入網絡而無需得到當前持幣者的批准。這增加了可訪問性並降低了參與門檻。

6. 環保高效：Spacemesh採用了Proof of Space-Time (PoST)作為其底層共識機制，相比傳統的Proof of Work (PoW)協議，更加節能高效。同時，它利用了現有且通常被低效利用的存儲設備，使得家庭用戶更容易參與挖礦。

這些優勢是通過協議和機制的設計和實現，而不僅僅是基於其他因素

**項目在運營上的主要變量因素是什麼？這種因素是否容易量化和衡量？ **

1） Spacetime資源：這指的是礦工在一定時間內分配用於參與挖礦過程的存儲空間數量。它被計量為分配空間與經過的時間的乘積。

2） 接收消息的時機：在Spacemesh系統中，系統的狀態是網格內容的確定性函數，不依賴於接收消息的時機。這個特性確保新用戶只要能與一個誠實的礦工進行通信，就能達成對正確狀態的一致意見。

3） 網絡同步：Spacemesh協議假設合理的網絡同步，即在時刻t被誠實方看到的每條消息，在時刻t + δ都會被所有誠實方看到。 δ的具體值取決於經驗測量的網絡延遲。

這些因素可以在一定程度上進行量化和測量。例如，礦工分配的spacetime資源量可以用存儲容量和時間來衡量。網絡同步可以通過分析網絡中消息傳播的時機來測量。對抗控制可以通過監測礦工行為和分析其spacetime資源分配來估計。然而，對這些因素的精確量化和測量可能需要進一步的研究和分析。

4.2 主要風險

1. 挖礦效率和驗證延遲：目前的軟件版本不支持多個硬盤和多個文件夾，因此如果要使用多個硬盤，需要採用單機掛載多個盤的方案，利用命令行軟件進行挖礦（稱為“P盤”）。一旦進行了初始的P盤設定，挖礦過程中需要等待驗證完成，直到進入下一個紀元。此外，挖礦效率與硬盤速度、P盤的數據大小以及初始設定的nonce值等相關。因此，在某些情況下，挖礦可能會受限於硬盤速度等因素，導致效率較低。

2. 未來算力增長風險：隨著越來越多的挖礦參與者加入Spacemesh網絡，算力可能會迅速增長，尤其是在存在其他大規模挖礦活動的情況下。這可能會導致挖礦難度迅速上升，從而使後續的挖礦變得更加困難。此外，可能存在頭礦（初始挖礦）相對較快，而後續挖礦產出相對較慢的情況。

3） 通信開銷問題：Spacemesh協議要求礦工按照確定的時間間隔發布證明，這可能會增加通信和存儲成本。儘管協議已經解決了這個問題，但仍需要確保通信開銷保持在實際可行的範圍內

請注意，這些風險可能會影響Spacemesh挖礦的效率和盈利潛力，需要謹慎考慮在挖礦過程中的投入和預期收益。

5. 參考資料

1. Spacemesh官網

2. 項目白皮書

3. 測試網教程

4. Kaspa官網

5. Chia官網

6. 最初：Spacemesh Genesis 特別版

7. 加密礦業演化簡史：礦機升級與算力變遷

8. blog/requirements-for-Spacemesh-rewards/ 時空證明背景

9. start/#costs-and-warnings 開始網格劃分

10. 每月更新信息

11. Spacemesh數據面板