IPFS缘起--让数据永存

来源:IPFS星际华粤  作者:华粤君  时间:2020-05-26

  前言

  IPFS (InterPlanetary File System) 星际文件系统,由Juan Benet (胡安贝纳特)于2014年5月立项,入驻美国著名创业孵化器Y Combinator ( 成功孵化出Airbnb、Dorpbox等 )拿到YC巨额投资,同时胡安.贝纳特成立了协议实验室(Protocol Labs) ,目前协议实验室有IPFS、 filecoin、 libp2p、 IPLD、Multiformats五个独立项目,其团队成员大都来自国际知名名校,斯坦福大学居多。

  Juan Benet (胡安贝纳特)生于1988年03月16日,墨西哥,库埃纳瓦卡人,现居美国旧金山湾区。

  IPFS缘起--让数据永存

  ●2014年5月--至今协议实验室创始人& CEO

  ●2012年6月--2013年8月Athena 项目创始人

  ●2010-2012 斯坦福大学计算机科学硕士

  ●2006- -2010斯坦福大学计算机科学学士

  其在校期间多次参与斯坦福大学“计算机科学研究小组”,研究方向包含无线传感器网络路由协议(CTP)、私有数据共享、以及PrPI协议的应用等。

  在校期间以“软件工程师”的职位在Verve Wireless、 Anticancer Inc 机构实习。

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  2012年,斯坦福毕业后,胡安决定留在了美国开始了他的第-轮技术创业。

  2013年,Athena 公司有声有色的运作着,随着资本的注入来到了2014年。时逢摩根大通近亿量级的个人银行数据被黑客窃取,美国四分之一的民众受到了影响,更有近千万的企业同受到数据窃取带来的损失,经济一度被数据中心化安全所牵动。

  当年,无中心主义的胡安立项了IPFS,几乎同时,成立了协议实验室,至此,协议实验室开始了星际传输协议的研究与开发,至今已5年有余。

  IPFS广受关注原因一方面在于它的目标是补充甚至替代已经使用20余年的HTTP传输协议,它是较早提出点对点、文件内容寻址、技术栈完善的存储解决方案;另一方面在于IPFS的兄弟项目--区块链项目Filecoin,并且它们都是开源项目。

  技术上,IPFS富有创新性,前景上分布式存 储是未来趋势,但是要完成替代HTTP的道路,IPFS及IPFS所 属的分布式存储还有很多的困难需要解决。

  1、IPFS的目标

  1.1、IPFS概述

  Web2.0时代的当下,用户每天花费大量时间在互联网,或工作,或娱乐,时刻使用着基于HTTP文本传输协议的数据上传与下载。

  基于TCP / IP的计算机应用层面的HTTP,用C/S或B/S架构传输数据,即从服务器端传输超文本数据到本地客户端,客户端的浏览器、APP等 应用程序经渲染再将数据呈现给用户。

  HTTP是为了实现某一类具体应用的协议( 即超文本传输),并由某-运行在用户空间的应用程序来实现其功能,它是一种协议规范,这些规范记录在相关文档上。

  HTTP目前显现出了部分缺陷,包括:服务高度依赖中心网络,中心无法承载经济成本或流量压力;中心数据库/服务器受损的可逆和修复性弱;带宽利用率低;

  同HTTP一样IPFS也可以定义为应用层协议,IPFS创造的是点对点的网络拓扑,从数据寻址方式、分布关系颠覆;基于文件内容哈希标识的唯一性,节约了空间消耗及运维成本。

  IPFS网络文件不会只存在于数个节点,并且文件以碎片存在于多个子节点上。IPFS网络检索文件将把节点(通过哈希)表检索,找到全部碎片并行抓取,最后在本地拼成完整文件。这样,并行的速度远优于当前的数据传输形式。分布式储存方式能有效解决数据丢失的风险,同时减轻个体数据库的存储压力。

  1.2、IPFS定义

  IPFS是协议定义了基于内容寻址的文件传输协议,并结合了来自Kademlia、BitTorrent、Git等想法来协调内容传输。在这个网络协议下,访问文件或数据的依据,是一串串与文件匹配的唯一的哈希值。IPFS是文件系统有文件夹、文件和基于FUSE的可挂载文件系统。虽然在此协议下检索文件是依据哈希值而非IP,但具体文件依然存储在以树状层级文件夹系统为基础的文件系统。

  ●IPFS是互联网文件可以通过HTTP网关来访问,例如https://ipfs.io;浏览器通过扩展插件或直接使用区块链浏览器来使用ipts://域;哈希寻址保证了内容的真实性。

  IPFS是P2P (点对点通讯)支持世界范围点对点文件传输,具有完全分散的架构,没有中心点故障。掠过所有中间节点的端对端直达传输。

  ●IPFS是CDN在本地库中添加一一个文件,立即对世界可用,并拥有对缓存友好的内容哈希地址和BitTorrent一样的带宽分发。访问此网络下的文件就像访问本地文件一样迅速方便。

  ●IPFS是云服务基于分布式存储结构,集合全节点存储能力,以供存储检索需求。

  2、IPFS VS HTTP

  2.1、协议架构

  IPFS架构分为八层子协议栈,从上至下为身份、网络、路由、交换、对象、文件、命名、应用。

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  HTTP是符合OSI的七层式协议栈,从上至下为物理、数据链路、网络、传输、会话、表示、应用。

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  IPFS/HTTP各协议栈层互相协作,共同搭建网络信息传输协议生态。

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  2.2、寻址方式

  IP寻址VS内容寻址

  HTTP IP寻址简述:

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  首先,每个计算机必须有一个IP地址才 能够连入因特网;

  每个IP包必须有一个地址才能够发送到另一台计算机;

  TCP/IP使用32个比特或者4个0到255之间的数字来为计算机编址;

  使用固定的连接,用于应用程序之间的通信;

  用于TCP/IP地址的名字被称为域名:

  键入一个可读域名,域名会被-种DNS程序翻译为数字IP;

  应用程序希望通过TCP与另一个应用程序通信时,会发送一个通信请求,这个请求被送到确切的IP地址,在双方“ 握手”后,TCP将在两个应用程序之间建立一个全双工(ull-duplex) 的通信;

  这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路,直到它被一方或双方关闭为止;

  IPFS内容寻址简述:

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  每个文件都可以使用名为IPNS的分布式命名系统通过人类可读的名称找到对应数据;

  每个文件及其中的所有块都被赋予-个称为加密Hash的唯一指纹;

  IPFS消除了网络上的单点冗余重复;

  每个网络节点仅存储它感兴趣的内容,以及一些索引信息,帮助确定谁在存储什么;

  在查找文件时,你要求网络查找,内容存储在的唯- - Hash 后面的节点;

  2.3、发展进程

  HTTP诞生已有三十个年头而IPFS目前也已经有五年余载

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  3、IPFS生态

  3.1、应用层

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  (Dapp分布图)DAPP示例

  1)Openbazaar 是个开源的开放集市(c2c) ,没有中心服务器,靠的是分布式节点自动维护,交易付款用BTC,交易双方是匿名:网站没有没有域名,它并不是使用域名访问的,而是使用类似区块链技术的onename。

  在1.0版本,OpenBazaar被称之为“ 黑市” ,那时没有应用IPFS,利用ZeroMQ来实现P2P交易,把交易的手续费作为红利给到用户,同时它用比特币作为支付渠道而轰动一一时,用户数量在短时间内迅速提升。

  在2.0版本发布后,加入了一层审查机制,同时支持了比特币之外的BCH等数字货币,并且整合与重构IPFS,取代了之前的ZeroMQ。

  现在,集市上众多的商店在没有用户上线的情况下,也可以在主机.上就被运行。以前必须同时登陆才可以交易,现在利用IPFS相当于实现了离线店铺,这意味着,访问你店铺的人越多,店铺数据被复制越多,有利于优质的店 铺宣传和推广,这也是一-定意义上的价值回归。

  2)PeerPad是协作的实时编辑器,它不使用第三方,所有参与节点直接对话,不需要中央服务器。同时Peerpad开源,展示了开发者如何使用IPFS建立自己的无服务器的、实时的、离线优先的多人协作的分布式应用程序,由协议实验室和IPFS社区建立。可实现四种功能:

  1、会议笔记无论是使用纯文本、Markdown还是富文本,你都可以实时地与同事分享会议记录。

  2、协作或共享代码片段Peerpad有一个内置的代码编辑器,可以在编辑同个文件时使用它与同事协作。

  3、写文章并分享您可以发布一个pad的快照到IPFS,使其在internet 上可用。通过共享解密内容的读取密钥来选择与谁共享。

  4、与多个用户同时协作Peerpad可以与许多用户同时修改文档,实时处理彼此的变化。IPFS应用层目前还多为当前互联网商业业务突出的产品的区块链版,有音视频娱乐服务、电子商务等,但结合IPFS特 性及中心化社会的痛点,未来但凡涉及‘ 数据量大’、带宽压力’、、 数据安全’、‘文件版本’等基本诉求的业务,皆向去中心化甚至IPFS靠拢,在这里做个窥探性前瞻。

  3.1、激励层

  目前IPFS激励层应用在国内外有多个项目在探索,最受关注的还是协议实验室自搭建的Filecoin (文件币),它的出现旨在提升IPFS协议在全球范围内被应用的广度,这个普及推广的过程需数年甚至数十年,Filecoin自 身也形成了一个应用生态,包含了存储网络、经济体系、技术架构等。( 该详情可查阅Filecoin生态报告)

  4、结语

  总结

  IPFS架构分为八层子协议栈,从上至下为身份、网络、路由、交换、对象、文件、命名、应用,每个协议栈各司其职,互相搭配。

  IPFS生态系统分为五大模块,覆盖八个层级的子协议栈。

  IPFS拥有去冗余机制,自动删除重复 文件,保证区块链网络空间的合理分配;将文件分片存在子节点上,提取文件并行抓取,保证区块链网络的高效性;

  IPFS网络的数据访问会分散到大量节点,防止DDoS攻击保证网络安全性。

  IPFS已拥有部分成熟应用及大量存储空间,但IPFS欲颠覆HTTP统治地位,激励系统尚未完善,这部分且关注Filecoin。

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