Spacemesh投研报告：POW后时代探索者，采用时空证明的新型公链

项目简介

Spacemesh是一个基于区块链技术的去中心化共识协议。它旨在实现高度分散化、高吞吐量和高安全性的区块链网络。Spacemesh协议使用了一种称为“空间时间”的资源作为其基础，通过构建一个网状结构来存储和验证交易。其核心是一个经过数学验证的新共识协议，它用时空证明 (PoST) 代替工作证明 (PoW)，并用高度激励兼容的网格代替链。该协议允许高度分布式，允许频繁奖励独立矿工，同时拥有高吞吐量，通过并行发布多个区块提高交易处理速度，从而构建了一个可扩展、安全和公平的区块链网络，为用户提供高效、去中心化的交易和应用平台。

作者：

Elma Ruan，WJB资深投研员，拥有常春藤盟校市场/金融双硕士学位，5年WEB3经验,擅长DeFi,NFT等多个赛道，进入加密行业前，曾就职某大型证券公司任职投资经理。

1. 研究要点

1.1 核心投资逻辑

区块链的初衷是建立一个去中心化的货币体系。尽管以太坊成功地从工作量证明（PoW）向权益证明（PoS）过渡，将PoS变为主流共识机制，被认为是一种更环保的方式来证明权益。然而，在PoS机制下进行挖矿需要矿工投入大量资本，以提供经济激励，使其成为诚实的遵守协议规则的网络参与者，但这实际上排除了家庭用户作为潜在矿工的可能性。相反，这促使网络更加依赖于少数“鲸鱼”节点，这些节点缓慢但稳定地控制着网络，导致算力垄断。这也意味着网络中只有一类矿工——富有的矿工。另一方面，之前主流的PoW挖矿方式则需要大量算力，导致挖矿越来越集中在少数拥有必要算力的矿场中，同时浪费了大量能源。

在这样的背景下，Spacemesh的团队推出了一种可持续且环保的替代方案——PoST。与此同时，Spacemesh将协议与现实世界的物理稀缺资源——存储空间相结合。这一特性使得Spacemesh能够克服使用PoS时出现的新问题。通过使用存储空间，任何人都可以随时参与，无需从其他协议参与者那里积累大量资本，因为任何拥有家用个人电脑的人都可以广泛使用存储空间。这种能够随时加入的特性大大减少了串通和审查的机会，也使经济更加公平，代币的分配不仅仅局限于大型矿场，而且涵盖了所有参与者。

因此Spacemesh是一个引领性的区块网操作系统，旨在解决当前区块链中的中心化趋势和可扩展性瓶颈问题，为智能合约全球计算机和无需许可设置的加密货币提供支持。技术上它采用时空证明（PoST）取代传统的工作量证明（PoW），实现了高效的能源利用和环保，同时通过网状拓扑的链和分层有向无环图（DAG）的激励兼容协议，确保了去中心化的安全性和高度可扩展的网络。此外，Spacemesh协议还降低了用户参与门槛，允许利用未使用的硬盘存储空间为网络的安全性做出贡献，促进了社区的广泛参与。综上所述，Spacemesh为区块链领域带来了一种创新的解决方案，推动了整个行业朝着更加可持续和环保的方向发展。

Spacemesh挖矿存在一些潜在的挑战。首先，当前版本不支持多个硬盘和多个文件夹，使用多个硬盘需要进行单机挂载多个盘的设置，并在挖矿过程中等待验证完成，这可能导致效率较低。其次，随着挖矿参与者的增加，未来算力可能会快速增长，引发挖矿难度上升，可能出现头矿较快但后续挖矿产出较慢的情况。最后，Spacemesh协议对矿工在确定性间隔内发布证明，可能导致通信和存储成本增加，尽管协议已尝试解决此问题，但通信开销仍需实际可行的控制。

目前的观察表明，时空证明（PoST）的共识机制被普遍视为一种极具公平性的挖矿方式。然而，针对Spacemesh项目，原定于8月11日下午4点的代币发放计划尚未实施。在这一以挖矿为核心的项目中，若代币分配不透明或无法兑现，可能引发大量用户的流失。因此，对于此项目，投资人必须持续保持关注，谨慎审视其进展，以更充分的考虑为前提，然后再做投资决策。

1.2 估值

根据官方网站披露，生态建设参与者和投资者将共同分享代币总供应量的6.25%。考虑到当前总融资额为2250万美元，按照这一比例推算，该项目的当前估值约为3.6亿美元。

2. 项目基本情况

2.1 项目业务范围

Spacemesh项目的主要业务集中在与挖矿相关的领域。其核心目标在于运用Proof of Space-Time（PoST）共识机制，将家庭台式电脑用户的计算资源纳入一个去中心化网络，从而实现资源整合。该网络通过有效利用存储空间和时间，实现挖矿活动。挖矿在Spacemesh项目中占据着重要地位，其不仅是经济激励的关键手段，还为网络提供了安全性保障。通过PoST共识机制，普通家庭用户能够更加便捷地参与挖矿，从而获得相应的代币奖励。这一挖矿过程的实现，充分利用了存储空间和时间的特性，使得整个过程对于广大用户变得更加友好和易于参与。

2.2 过往发展情况和路线图

时间 事件

2018-8-27 公开Spacemesh POET服务的要求和设计草案

2018-9-03 宣布与 Metastable、Polychain、Coinbase、1kx、Dekrypt、Slow Ventures 等公司进行新的融资并建立合作伙伴关系。

2018-10-01 Spacemesh 钱包第一版的产品工作完成，包括详细的用例和用户体验

2018-11-19 Spacemesh全局状态和事务处理器的初步设计，首要目标是允许用户在网络上相互转移代币。

2018-12-1 实现了Poet核心APlgRPC 客户端和服务器

2019-01-01 发布HARE协议

2018-02-11 实现了基本的CLI钱包；添加了HARE协议的定义和流程图

2019-02-17 新的Spacemesh 应用程序开源存储库上线

2019-03-01 集成了基于代币经济计划的首次实施的奖励系统，无通胀规则

2019-03-18 Spacemesh App-允许在不解锁钱包的情况下检查本地节点状态

2019-04-01 Spacemesh CORE(全节点+POET服务)激活交易流程

2019-04-15 VRF进行HARE协议资格集成的资格

2019-05-01 将POET和POST更新为更高效的默克尔树

2019-05-13 POST协议实现

2019-06-01 为TXapi 调用实现了XDR序列化；更改了钱包和账户的默认名称

2019-07-08 Spacemesh本地测试网以供开发人员使用，支持OSX和Linux

2019-07-15 Spacemesh 应用程序(钱包+矿工)首次发布最终视觉设计

2019-09-09 GO-Spacemesh 客户端。添加了事件基础设施和事件收集器 sidecar，用于未来的统计和块网格分析；关注稳定Spacemesh 虚拟机(SVM)代码库的问题

2019-10-01 Spacemesh进军中国

2019-10-28 决定了代币、节点和其他关键 Spacemesh 组件的名称

2019-12-09 重构SVM 的代码库

2020-02-01 Spacemesh 测试网应用程序在Windows、OSX和Linux 上运行

2020-02-15 开始开发SVM 钱包应用程序

2020-03-01 成功软启动了 Tweedledee-一第一个 Spacemesh 开放测试网

2020-04-01 svm-gas箱集成到SVM 运行时中；将高级文档规划 SVM 集成到goSpacemesh

2020-05-01 对SVM 0.2(基于设计评审会议的 Spacemesh 虚拟机)的存储层进行了重大更新。

2020-05-15 托管节点移至更高效的新基础设施，并启动了新网络 (id 115)

2020-06-15 发布了Spacemesh 应用程序的另一个版本；推出了一个新的迷你产品网站，其中包含有关Spacemesh 项目路线图Spacemesh 硬币单位、视觉设计、一些附加规格等的信息。

2020-07-01 开始为Spacemesh 代币开发 Ledger 应用程序，为代币所有者提供增强的

2020-08-01 SpacemeshCLIWallet 和应用程序将添加 Ledger 支持；完成了仅钱包模式的初始迷你规范；确定了将在整个平台上实施的Spacemesh 二进制交易格式的初始规范

2020-09-01 完成了API代码的合并

2020-09-15 完成了Spacemesh 网络的桌面和移动网络仪表板的构建；发布了Spacemesh Web 应用程序和 Web 服务迷你规范

2020-11-01 通过githubactions添加了适用于所有平台的自动构建系统

2020-11-15 SVM添加了对手动分配资源的跟踪。这个添加的功能应该使调试/避免内存泄漏变得更容易。

2020-12-01 交易结构和处理的初步研究已经完成

2021-01-01 发布了Spacemesh 0.2交易格式和验证算法

2021-01-15 简化了SVM交易和收据编码

2021-02-01 建立了一个新的项目板，可用于跟踪管道

2021-02-15 重构了Runtime组件

2021-03-01 推出了一个新的平台文档网站，包含Spacemesh 协议文档，可以完全搜索和版本控制。

2021-05-01 对同步代码进行了重大升级；完成了Spacemesh 0.3 版本的Spacemesh 多重签名保险库屏慕的重新设计；改进了即将出现的网络屏幕中的节点错误消息显示。

2021-05-15 GPU-POST库可与AMD和Apple M1 芯片等Vulkan 计算GPU 配合使用，而无需用户安装大型Vulkan SDK。

2021-06-01 研究一种“统一区块”设计，克服与网格中交易选择的协调问题相关的许多挑战。

2021-07-05 完成账户统一SMIP，以以太坊的EIP-2938 为模型，进行了许多关键更改以支持Spacemesh 协议和数据结构。

2021-09-23 TweedleDev 205上线，目前正在进行内测。

2021-12-06 发布了Smapp 0.2beta0

2022-02-16 实现了基本的自动更新机制

2022-05-02 完成了Mempool的排序和待处理交易的保守状态跟踪的实现；实现了对DNS入口点的P2P 层支持

2022-07-03 完成了Hare认证轮的设计并开始实施工作；进行SVM和账户/模板/交易模型的研究工作；最新版本的Smapp进入最终测试阶段；制定Genesis产品计划，包括SMREPL更新、硬件钱包和带有MultiSig的Vault；开发针对网格划分状态和奖励估算的新API，将进一步更新以使用最新的交易格式。

2022-08-17 SMapp发布0.2.6 版本。在协议方面，继续改进PoET服务器的弹性；在Smapp方面，发布了多个版本，包括重大更改和修复；完成了Hare模拟的第一阶段，优化了HARE协议，并取得了在主网参数化方面的进展。

2023-03-05 哈希函数从SHA256更改为BLAKE3，提高处理速度；在协议方面，进行了PoST开发和HARE协议的优化，包括重写Rust以提高效率；在Go-Spacemesh中实现了更精细的图层处理； Smapp实现了跨平台可访问性的改进；发布了新的测试网络；研究团队制定了Spacemesh 2.0的愿景，并进行了Spacemesh 1.0的剩余重要主题的讨论。

2023-04-17 更新动态：1.产品和路线图 2.发行时间表 3.测试网进度4.文化愿景

2023-06-20 测试网-05上线；聘请第三方安全研究公司来帮助对 Spacemesh 代码进行审核并在发布前进行安全测试。

2023-07-14 Spacemesh正式推出，上线主网

2023-08-04 在协议方面，迁移到带有分布式哈希表的libp2p，降低了主网上的PoST证明难度；在Spacemesh主网启动后，将重新提高证明难度；在Spacemesh上实现了节点功能的改进，包括事件流传输和Smapp显示的改进；进行了关于分阶段PoET(PoET服务器：这是一个中心化的组件，它负责验证参与者提交的等待时间证明，并将其广播到整个网络中) 和委托K2pow和分布式验证的研究；在向Spacemesh添加完整虚拟机方面取得了进展。

未来愿景：

1）移动设备：项目方致力于实现Spacemesh在各种不同设备上的运行，包括手机，在家中以盈利和可持续的方式进行挖矿。项目方的目标是使Spacemesh甚至能够在智能手机上运行，虽然这需要一些时间才能实现，但并不存在根本性的障碍。

2）全面虚拟机：项目方追求让Spacemesh拥有一个全面的虚拟机，不仅局限于像比特币那样有限的虚拟机，也不仅仅局限于EVM。项目方计划不仅在初始版本中使用少量硬编码的“预编译”智能合约来启动，而且逐步扩展，以实现一流的智能合约虚拟机功能。

2.3 团队情况

2.3.1 整体情况

Spacemesh是一家总部位于以色列的公司，旨在建立区块网状操作系统，通过新的共识协议-时空证明POST改进区块链技术， PoST可以在任何台式计算机上运行，目标是抵制昂贵的ASIC矿机。Spacemesh团队由来自多个不同背景的专业人员组成，目前在领英上展示有27位成员，涵盖了计算机科学家、密码学家、数学家、工程师和设计师等领域。

2.3.2 创始人

Aviv Eyal 的联合创始人

专注于构建免费、开源的区块链操作系统和公平的加密货币。作为企业家和技术专家，他致力于创新、易用且具有优秀用户体验的消费级数字产品和服务。他在构建高质量全栈系统和创办消费媒体初创公司方面有丰富经验。

Tomer Afek 联合创始人兼首席执行官

曾是SHOWBOX的联合创始人兼首席营销官，成功将品牌和发行商转变为数字视频巨头。此外，他在在线广告和投资领域也有丰富经验，担任过ConvertMedia的首席执行官。

2.3.3 核心成员

Raphael Ouzan 董事会成员&顾问

Raphael Ouzan是A.Team的创始人兼首席执行官，该公司是一个团队组建平台。他还与Apollo首席执行官马克·罗文共同创立了BlockNation公司，致力于对web3进行投资。此外，Raphael Ouzan是以色列国防军S技术部门的一名荣誉军官，被福布斯评为30岁以下的杰出人才。

Yaron Wittenstein 首席开发工程师

他拥有以色列理工学院的计算机科学学士学位，负责构建基于时空证明的去中心化可编程加密货币，并在过去的工作经历中担任软件架构师和后端负责人的职位。此外，他在以色列情报部队担任过软件开发人员。

2.4 融资情况

Spacemesh已经完成了超过2轮的融资，总共从领先的加密货币投资机构中筹集了 2250 万美元，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等机构。最新的资金筹集发生在2021年12月27日，Leland Ventures和Kosmos Ventures成为了最近的投资者。

3. 业务分析

3.1 服务对象

1）家庭台式电脑用户： Spacemesh这个项目的服务对象主要是家庭台式电脑用户，特别是那些拥有足够的系统资源和互联网连接的用户。项目的设计初衷是让普通家庭用户能够参与到区块链的挖矿和共识过程中，从而实现网络的去中心化和安全性。Spacemesh通过其Proof of Space-Time（PoST）共识机制，允许普通用户通过贡献存储空间和时间资源来参与挖矿，而不需要特殊的硬件设备。

2) 矿场和矿机大户：尽管项目着眼于普通家庭用户，矿场和矿机大户也可以参与Spacemesh。矿场可以整合多台计算机和硬盘设备，以提高挖矿效率和收益。他们可以利用规模化的计算和存储资源来增强网络的安全性和稳定性。

3) 分布式系统开发者：那些对区块链和分布式系统开发感兴趣的开发者，可以参与Spacemesh项目的开发和创新，为其生态系统的发展做出贡献。

3.2 业务分类

Spacemesh的业务可以分为以下几个主要分类：

1）分布式共识协议： Spacemesh的核心业务是基于Proof of Space-Time (PoST)共识机制的分布式共识协议。该协议旨在将家庭台式电脑用户的计算资源整合到一个去中心化的网络中，通过存储和验证空间资源来实现网络共识，为区块链网络提供高度的安全性和去中心化。

2) 挖矿( Smeshing) ： Spacemesh协议中的挖矿过程被称为"Smeshing"，这是一种参与者为网络提供计算资源以支持共识并获得代币奖励的过程。家庭台式电脑用户可以参与Smeshing，成为网络的节点，从而为网络提供安全性和共识支持。

3) 生态建设： Spacemesh注重生态建设，与开发者、社区、生态合作伙伴合作，以推动更多的应用和工具在其网络上运行。生态建设者可以获得代币奖励来支持他们的贡献。

3.3 业务详述

1. PoST (Proof of Space-Time)

定义： Spacemesh协议使用的资源是时空。项目方通过让矿工发布时空证明（Proofs of Spacetime，PoSTs）来将时空变成一个公开可验证的资源。在高层次上，PoST是一个证明，证明节点在一段给定的时间T内分配了一定数量的空间S来参与挖矿过程。节点的时空资源被计算为S · T。粗略地说，PoST由两个阶段组成：初始化阶段（执行一次），在此阶段矿工“承诺”填充空间S的数据，以及执行阶段（反复执行），在此阶段矿工证明他们仍在存储数据。时空资源的时间组成是连续证明之间的经过时间——如果初始化（或上一个执行阶段）与最新执行阶段之间的间隔为T，则证明矿工消耗了S · T的时空资源。不幸的是，PoST实际上不能证明矿工在两个证明之间存储了数据。它证明了一个稍微较弱的陈述：“要么矿工存储了数据，要么矿工重构了数据”。这是不可避免的，因为矿工始终可以重新运行初始化过程来重新创建数据。项目方通过在PoST中显式地参数化初始化成本来处理这个问题。初始化成本很重要，因为它与存储成本的关系决定了在两个证明之间的间隔内存储数据还是重新计算。如果初始化成本低于存储数据的成本，理性用户将更喜欢重新计算——在这种情况下，协议仍然是安全的，但本质上变成了基于工作量证明的协议。由于现实世界中存储和CPU的实际成本可能会波动，项目方必须能够调整初始化成本，以确保存储数据仍然是理性的选择。此外，在Spacemesh协议中，项目方解决了保持固定通信复杂性的问题，方法是随着矿工数量的增加连续证明之间的间隔。这表示存储数据在连续证明之间的成本会随着矿工数量的增加呈线性增长。即使CPU和存储成本保持不变，最终也需要调整初始化成本来适应这种增长。

另外，PoST 的空间组件是可以公开验证的 —— 它仅依赖于 PoST 协议中发送的消息的内容 —— 时间组件则不然：它需要验证者测量 PoST 执行之间经过的时间。项目方通过将 PoST 转化为一个完全的“非交互式”，可公开验证的原语（NIPoST），通过在构造中添加一个经过时间证明（PoET）来实现。直观地说，矿工将使用 PoET 以一种可公开验证的方式证明 PoST 执行之间经过了一个长度为 T 的时间间隔。为了验证矿工使用了 S·T 的时空资源，只需检查 PoST 是否为 S 空间，PoET 是否为 T 时间即可。由于项目方没有直接证明时间已经流逝的方法，项目方使用顺序工作作为流逝时间的代理（类似于顺序迭代加密哈希）。基本思想是，极其难以使迭代的哈希序列的计算速度超过最快的大规模生产的商用 CPU，特别是如果项目方使用（例如 SHA256）这样的哈希，主流 CPU 制造商已经投入了相当大的资源来加速该哈希计算。（这与增加总工作吞吐量形成了鲜明对比 —— 这可以通过并行化来完成，成本仅仅是所需吞吐量的线性成本）。因此，在本文中，项目方可互换使用 PoET 和 PoSW（顺序工作证明）。

Spacemesh基于Meshcash的“Tortoise and Hare”框架。然而，有几个主要的设计选择使得Spacemesh与Meshcash在根本上存在区别：

• PoW（工作量证明）将已经消耗的CPU工作“绑定”到特定的任务上。现有的基于PoW的协议（包括Meshcash）充分利用了这一属性；它确保了对手无法重复使用已经完成的工作来创建“替代历史”。相比之下，PoST（时空证明）不会将已经消耗的时空资源与挑战绑定在一起（因为项目方希望能够将存储的数据重复用于多个挑战，以降低能源成本）。这意味着对手可以创建重新使用“旧”时空的“语法有效”的区块，协议必须能够处理这种情况。

• 解决PoW的时间服从随机分布。这一特性在Meshcash（以及其他基于PoW的协议）中安全地实现矿工的随机抽样至关重要。相反，Spacemesh用确定的符合条件的标准取代了抽奖：每个消耗足够时空资源的矿工都有资格生成一个区块（对于何时生成区块有一些随机性）。因为资格不是随机的，所以Spacemesh在防止磨损攻击方面要比其他协议更有效。磨损攻击是指对手试图通过执行不符合协议规定的额外工作，以增加被选中的概率。"

总的来说，Spacemesh协议中使用Proofs of Spacetime (PoSTs)将时空资源转化为可验证资源的方式，以及通过Proof of Elapsed Time (PoET) 构建非交互式PoST，与Meshcash框架的区别，以及如何确定性地确定矿工资格，以提高协议的安全性和可持续性。

2. 流程：

为了确保Spacemesh网络免受攻击者接管，系统采用了一种机制，该机制基于一段时间内分配空间的smeshers。要有资格参与并获得相应的奖励，个体必须证明他们在一段时间内确实拥有所需的存储容量。

Spacemesh smeshers 必须每两周 Epoch发布一次激活交易，以证明他们有资格参与下一个 Epoch。激活交易包含加密证明，证明作者在经过验证的时间跨度之前和之后可以访问分配的存储空间。

当smeshers完成分配的存储初始化后，它们将生成初始PoST（空间证明）。这仅证明了作者在不确定的时间点访问了PoST数据，然后由PoET（时间经过证明）为其提供时间验证。

PoET 构造有两个主要部分：成员树，显示给定的 smeshers在 PoET 工作之前可以访问其 PoST 数据；顺序工作证明，显示已执行一定量的顺序工作 – Spacemesh 使用该部分作为时间的近似值。

一旦顺序工作的证明完成，smeshers可以将其用作另一个PoST的任务，从而形成一条链，证明它们在顺序工作之前和之后都访问了数据。

ATX (Activation Transaction) , 用于激活矿工的ID并证明他们拥有一定数量的存储空间和时间资源，从而使他们有资格参与挖矿和其他网络服务, ATX在Spacemesh协议中扮演着非常重要的角色。PoET是Spacemesh协议中的一种共识算法，它用于验证参与者等待了一定的时间段。PoET证明的等待时间用于计算ATX的投票权重，因此等待时间越长，投票权重越高。

下面的简化图说明了 ATX 的结构：

3. Smeshing Loop:

为了避免在每个 ATX（激活交易）中生成、传输和存储两个 PoST 证明，除第一个外的所有 PoET 注册者都会在其 ATX 中包含对其前一个 ATX 的引用。由于前一个 ATX 包含一个 PoST 并包含在 PoET 成员树中，这样一来，smesher（即挖矿者）就能够证明他们在 PoET 工作开始之前就已经访问了存储的数据。

为了确保smeshers有足够的时间来接收PoET、生成PoST（可能需要几个小时）、生成带有两个证明的ATX，并在下一个PoET轮次注册之前，需要有一段时间间隔。在 PoET 轮次之间有一个为期 12 小时的“Cycle Gap”，这对大多数 smeshers来说应该足够完成这个过程。为了防止 smeshers分配超过他们在 12 小时内可以生成 PoST 的存储空间，SMApp（Spacemesh 应用程序）会运行基准测试，并在 smeshing 设置过程中告诉用户他们的最大推荐分配量是多少。

要获得奖励的关键要点

Spacemesh 奖励（由交易费用 + 区块补贴组成）分发给能够及时为 Hare 提供合格的区块提案并被包括在最终集合中以生成区块的 smeshers（即挖矿者）。这些奖励是根据每个提案的相对权重分配的，该权重源自之前发布的 smeshers的 ATX 的权重。

一个合格的 ATX 包括两个 PoST 证明（或对前一个 ATX 的引用和单个 PoST 证明），由 PoET 证明相结合，共同证明 smeshers在经过一定时间（两周）后之前和之后都能访问数据。

以下图表详细说明了从初始化到获得奖励的所有所需步骤：

4. HARE协议

HARE协议是Spacemesh框架中使用的共识协议，旨在实现参与者网络中的快速和安全共识。以下是其特点和功能的详细解释：

1） 多个提案者：与早期的共识协议不同，HARE协议采用多个提案者，而不是指定的提案者，这是因为Spacemesh框架中的各方需要就一组并发的区块达成一致。

2） 投票轮功能：HARE协议在每一轮中使用可验证随机函数（VRF）来选择提案者。这是一种确保选择过程公平和随机性的标准方法。

3）Gossip Network：HARE协议在Gossip Network运行，Gossip Network是一个通信网络，参与者通过随机连接交换信息。然而，协议的结果仅以矿工的投票形式记录在区块网中, 协议的执行本身不需要被存储。

4） Tortoise protocol：HARE协议旨在保障安全性，但若底层假设遭遇问题，则可能面临风险。为了应对这个问题，协议采用了Tortoise protocol的修改版本。这个修改允许协议在投票边际很小但有协调的情况下，通过随机化诚实方的投票，从而从任何初始状态达成共识。

5）可调参数：HARE协议具有几个可由协议设计者设置的可调参数。这些参数包括层间隔、HARE距离、时代长度、平均层宽、不良信标延迟距离、NIPoST初始化难度和信心阈值。这些参数可以被调整以优化协议的性能并适应不同的网络条件。

6）语法正确性：为了使一个区块在某一层中被视为语法正确，它必须满足特定的条件。这些条件包括具有活动节点ID、有资格在该层生成区块、其可见网格中的所有区块均已接收并且语法正确，以及区块中包含的所有交易均为语法正确。

7） 优选模式和隐含投票：HARE协议确保优选模式最终会在较旧的层中出现，这些模式是获取后续大多数区块投票的投票模式。新的诚实区块以与最近的优选模式相同的方式对待旧区块的投票，这允许使用相同的优选模式计算新区块对旧区块的隐含投票。

总之，HARE协议将多个提案者、VRF、Gossip Network和Tortoise protocol结合起来，以在Spacemesh框架中实现快速且安全的共识。它融入了自愈机制和可调参数，以适应不同的网络条件并确保区块的有效性。

5. Spacemesh 应用程序要求

 运行节点的最低要求：

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

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

磁盘: 应具有50GiB的可用磁盘空间。

速度：一种始终在线且不限流量的互联网连接，下载速度至少为5 Mbps，上传速度至少为1 Mbps。

 用于smeshing（挖矿）的额外要求（除了运行节点）：

为了支持超过最小的smeshing空间分配，或者在节点运行时允许无中断地使用计算机，建议具备以下条件：

能够持续以至少100MB/s的顺序读取速度进行读取的硬盘。

过去8年内生产的多核CPU。

6. 成本和警告

运行节点需要一台能够持续运行24/7的计算机，这将会产生与用户所在地区电力成本相符的能源费用。

• 额外设备

如果用户的计算机符合最低要求，那么无需购买额外的设备来运行 Spacemesh 全节点。事实上，项目方不鼓励这样的购买，因为无法保证用户能够收回投资。Spacemesh 最好是基于用户已经拥有的可用硬盘空间运行的。

• 更新

用户可以期待半自动或完全自动的更新。请在收到通知时更新到最新版本。

• 网络健康

用户可以通过查阅项目方的网络状态页面来了解网络的健康状况。

• 可能的问题

带宽限制：在早期阶段，Spacemesh 可能需要比预期更多的网络带宽，稳定的网络连接和10Mbps的带宽足够成为网络的活跃参与者。

互联网服务提供商（ISPs）：某些互联网服务提供商对点对点（p2p）流量不太友好，遇到此类问题的用户使用配置中的“disable-reuseport”选项。

3.4 行业空间及潜力

3.4.1 分类

区块链共识是指在分布式网络中达成关于事务状态和顺序的一致性的过程。不同的区块链项目使用不同的共识算法来实现网络的安全性和可信性。以下是几种常见的区块链共识类型：

1) Proof of Work (PoW):  PoW是比特币等早期区块链项目使用的共识机制。在PoW中，矿工需要解决一道难题，通过不断的尝试找到正确的解来创建新区块。这需要大量的计算能力，谁先解出问题谁就获得创建区块的权利，并获得相应的奖励。

2) Proof of Stake (PoS):  PoS是一种替代PoW的共识机制。在PoS中，持有代币的人可以作为“验证者”参与区块的创建和确认。验证者被选择的机会与他们持有的代币数量成比例，这意味着越多的代币越有可能被选中。

3) Delegated Proof of Stake (DPoS):  DPoS是PoS的变种，通过选举一些节点作为“代表”来参与验证。代表节点负责生成区块和确认交易，其他持币人可以投票选举代表。DPoS机制可以提高交易速度和可扩展性，但也可能导致中心化问题。

4) Proof of Authority (PoA):  PoA是一种中心化的共识机制，由特定的权威节点验证交易并创建区块。这种机制适用于一些私有链和联盟链，但在公链中可能缺乏去中心化和安全性。

5) Proof of Space-Time (PoST): PoST是一种基于存储空间和时间的共识机制，如Spacemesh项目中使用的。参与者通过存储数据来证明他们在网络中的参与，而不是通过计算。这种机制更环保，适用于利用空间资源的项目。

6) Proof of Burn (PoB): 在PoB中，用户需要“烧毁”（销毁）一定数量的代币来获得参与权。这种机制被用来衡量用户的投入和兴趣，但较少被采用。

3.4.2 市场规模

尽管Spacemesh属于PoST共识领域，但由于PoST在加密货币界尚未广泛普及，因此难以准确计算该细分市场的规模。然而，总体来说，Spacemesh更接近算力竞赛领域，研报将呈现一些算力竞赛相关的数据。

 背景

2010 年 12 月，捷克程序员 Marek 创建了世界上第一个矿池「slushpool」，这种大规模的集合式矿场也逐渐成为了行业发展的主要模式，伴随着此后一系列矿机专业化、矿企上市、算力的金融化等发展，为矿业带去了持续的动力，也让这一新型赛道逐步发展出了规模庞大的商业版图。截止 2022 年 4 月， 21 家上市的比特币矿业公司总市值就超过 150 亿美元，在以太坊合并前，单以太坊矿机市场价值就高达 50 亿美元。

 从时间维度来看

以比特币为例，以三年一个周期来看比特币全网算力的增长情况：

2009 年 -2011 年，比特币全网算力从 10 GH/s 增长到 10 TH/s，增长约 1000 倍；

2012 年 -2014 年，算力从 20 TH/s 增长到 300 PH/s，增长 15000 倍；

2015 年 -2017 年，算力从 1 EH/s 增长到 14 EH/s，增长了 14 倍；

2018 年 -2020 年，算力从 40 EH/s 增长到 160 EH/s，增长约 4 倍；

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

对比可以发现，自比特币诞生以来，网络的算力一直都在增长，虽然中途会因为市场转向、政策监管等原因出现短暂的算力下降，但增长的长期趋势一直都在。

 从空间维度来看

2013 年，国内矿业在经历了矿机百家争鸣之后，比特币全网超过 70%，直到 2020 年 10 月之后，中国占比的算力开始一路下滑。 据剑桥替代金融研究中心统计的数据显示， 2020 年 10 月至 2021 年 5 月，位于中国的算力占比从超 70% 降至 44% ，几个月后，算力占比进一步从跌至零，与之相对的是美国比特币算力的大幅攀升，从 2021 年 4 月的 17% 上升至 8 月的 35% ，之后美国也超越中国成为世界最大的比特币算力来源国。

2020 年 10 月至 2021 年 5 月，中国算力占比的下滑主要是海外矿企的大规模扩张所形成的挤出效应，同年美国矿企 Riot Blockchain, Inc、 Core Scientific 两家就从比特大陆分别预订了 3 万台与 1.7 万台 S 19 系列矿机，美国多地还批量建设了大量矿场。

2021 年 5 月 24 日，比特矿业宣布与哈萨克斯坦公司合作，投资 6000 万人民币建设和运营新的矿场。

2021 年 7 月 27 日，比特大陆宣布剥离旗下矿池品牌蚂蚁矿池，表示会在海外开展这部分业务，还与 Enegix 合作, 在哈萨克斯坦矿场装备 5 万多台蚂蚁 S 19 Pro 矿机。此外，火币、币安矿池、嘉楠科技等众多中大型矿企将业务转移至海外。

直至 2022 年初，这场矿工的迁徙基本完成，美国、俄罗斯和哈萨克斯坦等国家成为算力迁入最大的国家，曾经最大的矿池蚂蚁矿池也易主美国矿企 Foundry，而这场最大的算力迁徙一度让比特币的全网算力下跌了超 43% ，迁徙完成后，诸如 AntPool、F2 Pool、ViaBTC 等有中国背景的矿池算力也迅速恢复。

待监管风声趋缓后，国内的比特币算力又开始恢复了一部分，根据 chainbulletin 的统计，当前位于中国的比特币算力占比约为 21.1% ，仅次于美国，究其缘由，据业内人士推测，某些矿工会通过国外代理服务器规避国内监测，小规模分散在偏远地区秘密挖矿，甚至于采用离网发电躲避电力监测。

后PoW时代

2022 年比特币网络总耗电量约为 107 TWH，与拥有 1700 万人口的荷兰全年用电量相当，如果要论全球排名的话可以排在 33 名。而全年产生的碳足迹大约 43.28 公吨，与香港全年产生的碳足迹相当，此外，在矿机的升级迭代汇总，比特币全年产生的电子垃圾更是高达 4.3 万吨。

在绿色环保的大趋势下，比特币挖矿转向清洁能源已成为不可避免的选择。越来越多的矿场正在选择太阳能、风力等可再生清洁能源来进行挖矿。根据比特币矿业委员会（BMC）去年发布的报告，截至2022年6月，比特币挖矿的能源消耗中，清洁能源占比已达66.8%。尽管这一占比的真实性尚待确认，然而比特币使用清洁能源挖矿的趋势已逐渐成为业内广泛接受的观点，这种转向可有效减轻挖矿行业所面临的政策和舆论压力。

挖矿能耗和环保问题，不仅仅是恶意挖矿和高耗能指责，更根源于PoW机制本身。然而，在新一轮公链的崛起中，PoS（权益证明）共识机制开始占据主导地位，成功规避了比特币所面临的能耗和环保问题。PoS共识机制不仅为公链带来了可扩展性等发展优势，使以太坊成功从PoW转型为PoS，也与当前环保趋势相契合。

此外， PoW向PoS的转变还引入了矿业的新领域。无论是流动性挖矿还是Zero-Knowledge Proofs趋势下的ZK矿机，都为矿业开辟了全新的边界。在这一背景下，Spacemesh的PoST共识机制更加环保可持续，通过时空证明和Proof of Elapsed Time等技术，降低了能源浪费，实现了高效的区块链生态，为行业的绿色发展迈出了重要一步。

3.5 业务数据

 社媒数据

Twitter：拥有13142名追随者

Discord：在Discord平台上，Spacemesh拥有16863名成员，并且每日活跃成员在1500至2000之间。这表明社区成员之间的互动和讨论相当活跃，Discord是一个有助于建立紧密联系和社区共享的平台。

YouTube：尽管订阅者数量约为1000左右，但每个视频的观看量在500至1000之间，这显示了一定的关注度和视频内容的吸引力。    

 运营数据

截至2023年8月13日，Spacemesh网络已进入其第二纪元，成功铸造并确认了8876个区块，当前活跃矿工数量达到2383人。但在8月11日，在项目方应对漏洞问题时，仅有一个账户收到了477个$SMH代币。不过，现在已经修复了漏洞，并有1486个账户收到了合计348150个$SMH代币的奖励。

3.6 项目竞争格局

在当今区块链领域，PoST（Proof of Space and Time）共识算法引领着一股新的技术浪潮。在这个热潮下，Chia项目作为PoST共识机制的经典和目前算力赛道备受瞩目的Kaspa项目都是不可忽视的存在。虽然这两个项目各自追求着不同的目标和特点，但它们的核心理念都围绕着算力赛道展开, 在这份项目介绍和比较中，将深入探讨Chia和Kaspa的共识机制、技术架构以及在可扩展性、去中心化等方面的表现。

3.6.1 项目介绍

• Kaspa

Kaspa 是一种去中心化的和完全可扩展的 Layer-1，基于 GHOSTDAG 协议。与传统的区块链不同，GHOSTDAG 并不是并行创建的孤立区块，而是允许它们共存并以共识的方式排序。Kaspa在支持高块率的同时，保持了最安全的工作量证明环境所提供的安全水平。其设计忠实于Satoshi嵌入比特币的原则——工作量证明挖矿、UTXO形成的孤立状态、通货紧缩的货币政策、无预挖、无中心治理。

• Chia

Chia Network是由BitTorrent创始人Bram Cohen于2017年创立的加密货币项目，旨在构建一个绿色环保的加密货币，并计划开发一个改进的区块链和智能交易平台，以及布局企业级应用。Chia Network开发了自己的智能合约编程语言Chialisp，它保留了"UTXO模型"的优势，同时引入了"以太坊Solidity模型"的通用功能，从而实现了更强大的功能，如多重签名、原子交换、授权收款人钱包、转账收回、限额钱包、延迟恢复功能的纸质钱包、数字身份钱包和奇亚彩币（类似于ERC20代币）。于2021年3月18日，Chia正式发布了Chia 1.0主网，代币名为XCH。

3.6.2 项目比较

Chia、Kaspa和Spacemesh是三种不同的区块链项目，它们在共识机制、技术实现、挖矿方式以及其他方面有一些相似之处，但也存在明显的不同之处。

共识机制：

Chia：Chia Network采用了一种新颖的中本聪共识算法，称为"空间证明"和"时间证明" （PoST）。这种共识机制旨在利用磁盘空间和计算时间来实现区块链的安全和验证。

Kaspa：Kaspa使用了GhostDAG/PHANTOM协议（相当于基于PoW 和DAG 的共识机制），这是一种基于工作证明的共识机制，可以实现高吞吐量和低延迟的交易确认。

Spacemesh：Spacemesh使用自己的独特的共识协议，基于时空证明（PoST）和网格技术，旨在实现高度分散化、高吞吐量和高安全性的区块链网络。

技术实现：

Chia：Chia在技术上实现了独特的空间证明和时间证明机制，通过使用未使用的硬盘空间和验证可验证的延迟函数来实现共识和挖矿。

Kaspa：Kaspa使用GhostDAG/PHANTOM协议，通过构建一个块DAG结构来实现快速确认和高吞吐量的交易处理。

Spacemesh：Spacemesh的技术实现包括网格技术和时空证明，以及独特的共识协议，旨在创建一个分散化、高吞吐量和高安全性的网络。

挖矿方式：

Chia：Chia的挖矿过程涉及创建"图"（plots），这些图占用硬盘空间，并通过空间证明和时间证明参与区块生成。

Kaspa：Kaspa的挖矿过程涉及使用工作证明挖矿，利用GhostDAG/PHANTOM协议生成块DAG来快速确认交易。

Spacemesh：Spacemesh的挖矿过程涉及使用时空证明和网格技术，以及独特的共识协议来验证交易和生成区块。

其他方面：

这三个项目都注重提供更高的吞吐量和更快的交易确认速度，以满足不同的应用需求。

它们的共识机制和挖矿方式在某些方面有相似性，例如利用硬盘空间、计算能力或工作证明来实现共识。

在技术实现和项目目标方面，Chia注重环保和绿色挖矿，Kaspa专注于提供高吞吐量的交易处理，而Spacemesh则关注分散化和安全性。

尽管这些项目有一些共同之处，但它们的独特特点和技术实现使它们在区块链领域中各自有其定位和优势。

3.7 通证模型分析

3.7.1 代币总量和分配情况

代币简称：$SMH

代币总量: 24 亿枚

代币分配：

 93.75%（22.5亿枚）作为区块奖励逐步产生，区块奖励在每个区块中按照奖励发放计划进行发放

 6.25%（1.5亿枚）被保留作为团队奖励，无初始释放，根据解锁计划逐步释放，在创世后一年开始释放。

从更广义的角度来看，奖励发放遵循近2000年的指数衰减函数。团队奖励会在创世后的一年开始解锁，并会在三年内完成解锁。        

代币释放图

在创世后的第277年，层奖励降低至低于1 SMH，因此在图表所示的时间段后，总流通供应量变化不大，尽虽然在完全停止之前，此过程会持续至第1893年。

奖励发放

参与区块生成的smeshers会获得区块奖励。这些奖励有两个来源：新铸造的币（称为区块奖励）和包含在区块中的交易所收集的手续费。

每个区块中生成的新币数量逐渐按照指数衰减函数减少，直到最终降为零。在此之后，smeshers将仅收到每个区块中收集的手续费作为奖励。

每个层的累积总奖励金额受以下公式的控制：

 

为了计算在给定层中的新币数量，项目方会计算当前层和前一层的累积奖励，然后从前者中减去后者。

奖励解锁计划

在创世时，分配给开发团队成员、Spacemesh 公司以及协议开发和实施的投资者的奖励将铸造并分发到一种特殊类型的保管库账户中，但在解锁前不能进行转移。

在创世后的首年，尚无任何奖励资金可供使用。只有经过一年的时间，才有25%的奖励币会从保管库中解锁，并可进行提取。此后，奖励将按照线性递增的方式逐层解锁，直至创世后的第四年解锁完毕。

这一方案的设计目的在于确保在任何特定时刻，已解锁的团队奖励总量都维持在低于累积区块奖励的水平

分析

下表展示了$SMH的每轮递减后的交易量

3.7.2 代币价值捕获

1）区块奖励和矿工激励： $SMH代币是在Spacemesh网络中的区块奖励的基础。这种奖励机制鼓励矿工参与区块生成，确保网络的安全性和可靠性。每个区块都会产生新的$SMH代币，作为矿工贡献的回报，同时也是Spacemesh网络运行的动来源。

2） 团队奖励解锁： 6.25%的$SMH代币被保留作为团队奖励。这些奖励在特定时间内根据解锁计划逐步释放。开发团队成员、Spacemesh公司和支持协议开发的投资者将逐步获得他们在生态系统成功发展中的奖励，从而为长期的项目健康发展提供动力。

3） 代币稀缺性和供应逐渐减少：$SMH代币的总量为24亿枚，在随着时间的推移下，新代币的生成会逐渐减少。这是通过指数衰减函数实现的，以确保代币的稀缺性。这种稀缺性有可能在市场中创造更多的需求，因此代币的供应逐渐减少，可能会引起投资者对代币的兴趣。

4） 网络使用和交易费用： 在Spacemesh网络中，代币可能用于支付交易费用和服务费用。用户需要使用$SMH代币来参与网络中的各种活动，从而促进代币的使用和需求。

3.7.3 代币核心需求方

1) 矿工和验证者： 区块奖励和矿工激励机制吸引着矿工和验证者积极参与Spacemesh网络。通过贡献算力和验证交易，他们可以获得新产生的$SMH代币。

2）开发团队和投资者： 团队奖励解锁计划为开发团队成员、Spacemesh公司和投资者提供了长期的激励。这些奖励的逐步释放机制促使他们与项目保持长期的合作关系，确保了协议的持续发展和优化。

4. 初步价值评估

4.1 核心问题

项目是否具备牢靠的竞争优势？这种竞争优势来自哪里？

1) 高度去中心化：Spacemesh被设计为高度去中心化的系统。每个独立的矿工都能频繁地获得奖励，消除了集体挖矿的需求。同时，家庭用户可以提供空间资源，增加了很多个体矿工参与该系统的可能性。

2) 无竞争协议：Spacemesh被设计为无竞争协议，这意味着诚实生成的区块总是被认可为有效。这防止了强大的矿工获得不成比例的高奖励，使得协议更加符合激励机制。

3) 自我修复：Spacemesh能够自我修复，即使面对任意违反安全假设的攻击。即使系统不断受到攻击者控制的空间资源的恒定部分的攻击，诚实的参与方也会在安全假设再次满足时达成共识。

4) 安全保障：只要对手控制的空间资源不超过系统的一定部分，Spacemesh协议就是安全的。同时，当网络同步假设暂时被违反时，该协议也能自我修复。

5) 无需许可的共识：Spacemesh是一种无需许可的共识机制，允许新加入的参与者加入网络而无需得到当前持币者的批准。这增加了可访问性并降低了参与门槛。

6) 环保高效：Spacemesh采用了Proof of Space-Time (PoST)作为其底层共识机制，相比传统的Proof of Work (PoW)协议，更加节能高效。同时，它利用了现有且通常被低效利用的存储设备，使得家庭用户更容易参与挖矿。

这些优势是通过协议和机制的设计和实现，而不仅仅是基于其他因素

项目在运营上的主要变量因素是什么？这种因素是否容易量化和衡量？

1） Spacetime资源：这指的是矿工在一定时间内分配用于参与挖矿过程的存储空间数量。它被计量为分配空间与经过的时间的乘积。

2） 接收消息的时机：在Spacemesh系统中，系统的状态是网格内容的确定性函数，不依赖于接收消息的时机。这个特性确保新用户只要能与一个诚实的矿工进行通信，就能达成对正确状态的一致意见。

3） 网络同步：Spacemesh协议假设合理的网络同步，即在时刻t被诚实方看到的每条消息，在时刻t + δ都会被所有诚实方看到。δ的具体值取决于经验测量的网络延迟。

这些因素可以在一定程度上进行量化和测量。例如，矿工分配的spacetime资源量可以用存储容量和时间来衡量。网络同步可以通过分析网络中消息传播的时机来测量。对抗控制可以通过监测矿工行为和分析其spacetime资源分配来估计。然而，对这些因素的精确量化和测量可能需要进一步的研究和分析。

4.2 主要风险

1) 挖矿效率和验证延迟：目前的软件版本不支持多个硬盘和多个文件夹，因此如果要使用多个硬盘，需要采用单机挂载多个盘的方案，利用命令行软件进行挖矿（称为“P盘”）。一旦进行了初始的P盘设定，挖矿过程中需要等待验证完成，直到进入下一个纪元。此外，挖矿效率与硬盘速度、P盘的数据大小以及初始设定的nonce值等相关。因此，在某些情况下，挖矿可能会受限于硬盘速度等因素，导致效率较低。

2) 未来算力增长风险：随着越来越多的挖矿参与者加入Spacemesh网络，算力可能会迅速增长，尤其是在存在其他大规模挖矿活动的情况下。这可能会导致挖矿难度迅速上升，从而使后续的挖矿变得更加困难。此外，可能存在头矿（初始挖矿）相对较快，而后续挖矿产出相对较慢的情况。

3） 通信开销问题：Spacemesh协议要求矿工按照确定的时间间隔发布证明，这可能会增加通信和存储成本。尽管协议已经解决了这个问题，但仍需要确保通信开销保持在实际可行的范围内

请注意，这些风险可能会影响Spacemesh挖矿的效率和盈利潜力，需要谨慎考虑在挖矿过程中的投入和预期收益。

5. 参考资料

1. https://Spacemesh.io/ Spacemesh官网

2. https://drive.google.com/file/d/18I9GPebWqgpvusI1kMnAB9nayBbL-1qN/view?pli=1 项目白皮书

3. https://testnet.Spacemesh.io/#/wallet?id=checking-your-smesh-balance 测试网教程

4. https://Kaspa.org/about-Kaspa/ Kaspa官网

5. https://www.chia.net/about/ Chia官网

6. https://rettig.substack.com/p/in-the-beginning-Spacemesh-genesis In The Beginning: Spacemesh Genesis Special Edition

7. https://www.odaily.news/post/5184540 加密矿业演化简史：矿机升级与算力变迁

8. https://Spacemesh.io/blog/requirements-for-Spacemesh-rewards/ 时空证明背景

9. https://Spacemesh.io/start/#costs-and-warnings Start Smeshing

10. https://spacemesh.io/updates/ 每月更新信息

11.https://Spacemeshcalculator.com/coinbase/sm1qqqqqqzmt7dcrfccd4n3c76q3jfnnx0fj8uuy7q22laey Spacemesh数据面板