IPFS是什么?

2021-04-23 17:59

IPFS是什么

IPFS全称星际文件系统,他是基于内容寻址的,分布式的新型超媒体传输协议。他的目的是让我们的互联网速度更快、更安全、更开放什么是分布式呢?我们现在的网络支付用户与用户之间进行交易中间都要通过支付宝或者银行支付宝银行这里就是一个中心角色它可以控制用户的交易并且从中抽成而在分布式的网络中,用户和用户之间没有了中间商,大家都是平等的。可以点对点随意交易。这个网络中,大家地位平等。所以分布式网络又叫分布式对等网络。

那么IPFS的开发者是美国的Protocol Labs(协议实验室)这个协议实验室胡安·内特(Juan Benet20145创立。胡安·内特毕业于斯坦福大学,创建IPFS项目之前他创办的第一家公司被雅虎收购20151月协议实验室正式发布了IPFS协议,20178月完成了Filecoin项目的全众筹。10%的份额募集了2.57亿美金。目前Filecoin已经成为协议实验室最受关注的项目之一,同时也被认为是史上最具投资价值的区块链项目。IPFS被一致看好目前已获得联合广场风。目前已经使用IPFS技术的企业,包括微软,宝马,美国国家航空航天局火狐浏览器,京东等企业。此外,还包括EOS、以太坊等市值排名前五的区块链项目截止到2017年的六月份。IPFS已经存储50亿份文件2019年IPFS公共网络增长了30倍,目前在整个IPFS生态系统中有数百个DAPP工具以及项目

IPFS有两个特点内容寻址、去中心化。什么是内容HTTP服务器中查找文件必须遵循HTTP协议,浏览器属性会查找服务器的位置,就是我们讲的IP地址,然后向服务器索要文件路径。

IPFS的做法则是不再关心中心服务器的位置,也不考虑文件的名字和路径,只关注文件中可能出现的内容。我们将一个文件放在IPFS的节点,他会得到一个新的名字一串字符。这是由一个文件内容计算出的加密哈希值HASH,哈希值直接反映文件的内容,哪怕只是对文件作1比特的修改。哈希值也会完全不同。在IPFS系统里文件被分割成为碎片保存每个碎片的大小默认是256KB。被存储在离你最近的节点上,每个碎片都对应一个哈希值。哈希值就相当于是人的指纹是唯一的当我们下载文件的时候只需要输入这个哈希值就可以从就近的节点提取碎片整合成一个完整的文件。这个过程不需要经过服务器和主干网。文件存在分布式的节点上面下载和传输不再受某个人或某个核心节点的控制,这就是去中心化。

我们来了解一下IPFS有什么优点,首先在HTTP协议下面文件是怎么传输的。有一个用户A它要把一个文件通过网络传到服务器里面。在网络的另外一端B输入文件所在的网络地址。就是我们讲的网址,通过好几层的路径,从服务器把文件下载到本地。在这个过程中,如果连接A和B的网络中断或者服务器宕机。那么文件的传输就无法完成,甚至会导致数据丢失的严重后果。所以说,在HTTP协议下面文件的传输是非常脆弱的。再来看IPFS协议下文件是如何传输的A把文件传到IPFS网络中,这时文件被切割成为很多的碎片,每个碎片默认256KB的大小。就近存储在多个节点上面。网络的另外一端B要下载这个文件,他只需要输入这个文件的哈希值就可以就近从节点里面并行提取碎片到自己的电脑里。然后整合成为一个完整的文件,在这个过程中,如果其中某个节点损坏或者某条线路中断。都不会影响文件的传输。因为我们还可以从其他正常的节点和线路来提取这个文件。

HTTP相比IPFS将中心化的传输方式变为分布式的多点传输,如果你用过BT种子下载。就会知道p2p多点下载比单一的HTTP或者FTP下载要快很多。IPFS就是使用了BitTorrent协议作为数据传输的方式使得IPFS系统在数据传输上速度大幅提高,所以它的下载速度非常快,并且还能节省60%的带宽。IPFS还有个技术叫哈去重。在IPFS上面内容相同的文件,哈希值是相同的,所以很容易根据哈希值清除掉重复的数据,从而节省存储空间。举个例子,我们现在使用的云空间,比如百度云,腾讯云这些云盘中同时存储着成千上万个内容相同的文件,同一个文件备存了几千几万次重复占用了很多的空间。在IPFS上,假如我们存了一个文件。那么,当我们再次上传同一个文件的时候,因为它的内容对应的哈希值是一样的。IPFS就会告诉你这个文件在网络中已经被存好了,你不需要再去存储了一部经典的影片,可能在全球的服务器里面会有几万个备份。人们不仅需要为此支付高昂的存储费用,对存储空间也是极大的浪费,但是在IPFS网络里可能我们只需要五个备份就可以。当有用户需要读取的时候,这个数据就会复制到他那里,从而产生新的缓存,这就像BT下载一样,初始种子只有5个,但是随着下载的人越来越多。每一个人也自动成为种子相互之间传输数据,这和中心化的存储相比,不仅提升了下载速度还节省了大量的成本优化了全球的存储。中心化服务器目前很难抵挡流量的攻击。当大量的访问请求从四面八方涌来中心化的服务器几乎会在一瞬间瘫痪,我们知道现在的互联网就是由数以万计的服务器组成的Facebook有三万台服务器。谷歌有超过100万台服务器。亚马逊拥有最多的服务器大约为150到200万台。这些服务器随时都可能遭到攻击,阿里巴巴,腾讯,微软等互联网公司每年要花费大量的人力和资金来维护服务器的安全。IPFS分布式的特性和加密算法使得它天生就拥有抵抗流量攻击的能力,因为所有的访问将会被分散到不同的节点,黑客没有办法对所有的节点发起攻击,甚至连攻击者自己他也是节点之一。我们知道比特币是一种去中心化的匿名的数据货币。这些特征使得比特币无法被管制。IPFS同样也是建立在去中心化的分布式网络上的,所以IPFS很难被中心化管理限制。互联网将更加自由和开放

IPFS还有一个优点就是数据不可篡改。哪怕只是对数据作1比特的修改,哈希值也会完全不同,所以我们可以方便地通过哈希值来确认数据是否被篡改了。IPFS提供了一种是互联网数据可以被可持续保存的存储方式,并且提供数据历史版本的回功能。如同P2P种子下载那样。在IPFS的网络上面每个节点在备份自己的数据之外,还自愿的为其他节点提供服务。就像BT下载那样只要存有种子的节点还在活跃十年前的文件还可以继续下载。所以说这个永久保存它是建立在大量节点的基础上的节点的数量达到一定规模,届时每个结点只存放一点点内容,他累计的空间带宽和可靠性也会远远超过HTTP。所以为了推动更多的节点加入IPFS协议实验室启动了Filecoin项目FilecoinIPFS相结合,理论上来讲可以做到文件的永久保存。我们来举个例子,我们把一张照片传到IPFS/Filecoin网络。照片会以256KB为单位被分割成为很多的碎片。同时我们又设定了四个备份,等于说在整个网络当中总共有五个种子文件。如果有一天,其中一个矿工节点被黑客攻击,拿走了数据。因为我们存在这个节点里的只是一个碎片,所以黑客并不能从中看到什么,这就保证了我们的隐私不会泄露,如果这个矿工节点掉线了那么另外一个矿工节点就会从完好的备份里面复制一个碎片,来完成这个缺失碎片的修复。使得网络里的文件总数维持在五个。只要有足够的节点和安全限制上的备份数量,这个文件将被永久保存下去,由于IPFS的诸多优点,所以我们认为他有可能重新定义互联网。

我们来看这三张网络拓扑图分别是中心化网络,去中心化网络和分布式网络。在中心化网络里各个小节点都需要经过核心节点等于说所有的节点都被这个核心节点所控制。在去中心化网络里面各个小节点,分别被局部的中心节点控制。这些小节点可以讲就是普通网民,就是这个电脑前面的我们。而局部的中心的节点,我们可以把它比喻为,腾讯、谷歌或者阿里巴巴这样的大公司,有一种观点认为,这些头部企业利用互联网基础设施和网民的劳动获得了巨额的利益。并且他们收集了大部分人的隐私信息用来谋利。利用垄断瓜分了互联网的红利。所以说现在的网民并没有在互联网上体现出自己的劳动价值,比如我们在互联网上的交易、支付。都绕不开支付宝和微信这些中间商,除了支付手续费以外,很有可能我们的交易信息也会成为他们的推送广告的依据而成为他们大数据分析的目标。成为他们盈利的工具。微信支付宝也可以随时封停你的帐号,让你在网络中举步维艰,而在分布式网络里面就不一样了,节点和节点之间直接联系、相互平等没有中心化的管控,就好比两个人直接交易没有中间商,我们认为理想化的网络应该是分布式的。所以说在web3.0时代,网民将不会再受到现有资源累积的限制具有更加平等地获取财富和声誉的机会,因为每个人都有机会和其他的人来直接沟通直接的交流会有更多的机会、会有更多的机遇。当然我们还要记住一点IPFS不是区块链项目。记住它是一个网络协议。IPFS作为点对点的网络节点越多,下载越快。为了激励更多的节点加入协议实验室推出了Filecoin,是一个基于区块链的分布式存储协议,主要用来解决数据的存储问题


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