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ipfs小短片

2021年04月24日26

一文搞懂IPFS和Filecoin如何颠覆互联网

Filecoin测试网路线倒计时:62天的互联网改变了人们生活的方方面面,但互联网并不完美,其缺陷在规模化过程中变得越来越明显。 IPFS协议和区块链技术正承担着重要的任务,试图分发一种新型的网络结构和一种新的激励机制,以改变现有的集中式,高成本,低效率,安全性和可靠性不足的互联网。

1传统Internet的缺点我们现有的Internet(网页)是高度集中的网络。互联网是人类的伟大发明,也是技术创新的加速器。当前的Internet基于HTTP协议。 HTTP协议是一项伟大的发明,它使我们的Internet得以快速发展。但是,随着当今Internet的发展,HTTP逐渐显示出其不足之处。

该文件在此系统下的位置取决于服务器管理器。因此,这种协议具有超集中化的特征,但是集中化也限制了网络的增长。

首先,Internet需要依靠服务器进行操作。 Internet应用程序(例如网站和APP)都存储在服务器中。服务器损坏后,连接中断,或者服务器中存储的应用程序和文件丢失,位置移动,损坏,并且用户无法访问。

另外,使用HTTP协议每次都需要从集中式服务器下载完整的文件(网页,视频,图片等),并且一次只能从一台服务器下载一个文件,这既缓慢又效率低下。

超集中式网络的第三个缺陷是数据的冗余和无法永久存储。为了防止服务器受到自然风险,黑客和其他外部因素的破坏,Internet运营公司需要执行多次数据备份,因此企业的运营成本无形中增加了。此外,数据无法永久存储,并且会定期清理数据,这会导致许多历史信息和数据资产永久丢失。

为了节省运营成本,小型Internet公司现在通常从大型Internet公司租用服务器,这进一步促进了Internet的集中化,这给我们的信息安全带来了巨大的风险。一些外国政府机构通过中央节点的控制,实现了整个互联网的封锁,控制,监视等,对使用互联网的用户的功能构成了威胁。此外,黑客利用系统漏洞或人为因素通过集中式服务器监视用户的私人信息以牟利的情况并不少见。因此,如果将网络安全性委托给大型Internet公司,则Internet内容的长期可靠性将面临巨大考验。

图:2017年,土耳其政府以“对国家安全的威胁”为由封锁了领土维基百科网站2IPFS的愿景IPFS(星际文件系统),这在中文中称为“星际文件系统”。它是可寻址和版本化的内容。点对点超媒体分布式存储和传输协议旨在补充或替代过去20年中使用的超文本媒体传输协议(HTTP),以期构建更快,更安全,更自由的Internet时代。

IPFS将具有相同文件系统的所有计算设备连接在一起。原理是将基于域的地址替换为基于内容的地址,即用户不是在寻找地址,而是在特定位置存储内容。无需验证发送方的身份,仅需验证内容的哈希值即可。 ,这样可以使网页更快,更安全,更健壮和更持久。有一种说法是,如果IPFS完全替代HTTP,那么人类历史将被永久保存,并且不会被篡改。

3 IPFS的区别HTTP协议使用的域名寻址最终被映射到最低级别。它在与某个域名和某个文件目录中的某个文件相对应的IP地址下找到某个主机。不在乎是否存在相同的对象。文档。

与HTTP协议相比,用户在使用IPFS时不需要关心服务器的位置,也不需要考虑文件存储的名称和路径。使用IPFS,我们发现的是基于文件内容的内容。 IPFS从根本上改变了搜索方式,这是其最重要的功能。当我们将文件放入IPFS系统时,我们将获得基于内容计算出的加密哈希值。哈希值直接反映了文件的内容,即使仅修改了1个字节,哈希值也将完全不同。使用IPFS访问文件的哈希值时,它将使用分布式哈希表查找文件的实际存储节点,下载文件并校对文件的哈希。由于每个文件的哈希值在整个网络中都是唯一的,因此查询(访问)将很容易。如果已存储,则可以直接从其他节点读取它,而无需重复存储,从某种意义上讲节省了空间。

4如何访问IPFS如上所述,IPFS将存储文件并进行哈希计算。完全相同的两个文件必须具有相同的哈希值。因此,用户只需要使用相同的哈希值来访问该文件,并且该哈希值就是文件的地址。只要获得此地址,就可以共享资源。

因此,IPFS方法仅关注文件中可能出现的内容。例如,如果将照片文件cat.jpg放在IPFS节点上,它将获得新名称Qjhash23jhJhjhf56j65h,这是根据文件内容计算出的加密哈希值。当请求IPFS进行文件哈希处理时,它将使用分布式哈希表查找文件所在的节点,检索文件并验证文件数据。

如果仅使用哈希值来区分文件,则会造成传播困难,因为就像IP地址一样,哈希值不容易记住,因此人们发明了域名。同样,IPFS使用称为强脉冲中子源的分布式命名系统,该系统将难以记忆的数据哈希值映射为易于记忆的字符串。可以将其与域名和IP地址之间的映射关系进行比较。

举一个特定场景的示例,假设我想看电影《碟中谍6》。同学A之前已下载了这部电影。他启动了IPFS节点,并将视频文件添加到IPFS网络。他将获得一个哈希指纹b,并将其同时发布到公共网关,并通过IPNS映射获得/ IPFS / b的路径名。

他告诉我哈希指纹和路径名,我要做的就是启动一个本地节点并将PIN请求发送到网关。 IPFS自动索引分布式哈希表的哈希值并找到指纹b。对应的节点列表。大型视频通常没有一个节点,并且可能在其他一些子节点上碎片化。 IPFS并行获取所有这些节点列表,最后由本地管理器整理完整的文件。

因为并行速度远大于直接下载完整文件的速度,所以下载速度将不再受服务器带宽的限制,而主要取决于用户的下载带宽。访问速度自然比集中式HTTP模式快。

我很快将能够在支持IPFS的本地浏览器上观看电影,并且可以继续与他人共享电影。即,以这种方式,实现了整个网络的文件利用以实现最佳效率。

IPFS如何存储和共享文件?在IPFS中,信息可以存储在IPFS系统中的对象(块)中。这些块可以存储多达256KB的数据,它们还可以链接到其他IPFS对象。

换句话说,当存储小于256KB的文件时,只需要将文件放入对象中即可。大于256KB的文件将被分成多个256KB,然后放入对象中,然后IPFS将创建一个空对象,该对象将链接到文件的所有其他部分。这个空块类似于一个大信封,它将覆盖整个文档的所有部分。

系统将为同一文件的每个块计算哈希值“ 1”。一旦计算完所有对象的哈希值,它将把所有哈希值分段到数组B中,然后再次计算哈希值。获取最终的哈希值。最后,将最终的哈希值与原始文件捆绑在一起以形成一个对象,从而形成一个索引结构d。将块和最终索引结构d上载到IPFS节点,文件将同步到网络。

关于文件更新。 IPFS会删除整个网络中的重复文件并建立文件的版本管理,这意味着将记录每个文件的更改历史记录。相同的数据内容具有唯一的哈希指纹,可以通过比较哈希指纹来判断数据块是否一致。节点本身在GIT中使用类似的版本控制系统来管理本地文件和数据块。这不仅确保了数据块的冗余,而且还提供了可追溯的历史版本。早期的分布式哈希表遭到了巫婆的攻击,但是有一些新的方案可以实现它们。这是基于区块链的改进技术。 IPFS网络上运行着一个区块链,该区块链用于存储Internet文件。每次有网络访问哈希值表时,都必须在链上查询内容(文件)的地址。

因此,IPFS和区块链可以完美地结合在一起,用户可以使用IPFS处理大量数据,然后将相应的加密哈希存储在区块链中并用时间戳记戳。这样,无需将数据本身放在链上,不仅可以节省区块链的网络带宽,而且可以有效地对其进行保护。

关于个人文件加密。如果上传的照片未加密,则默认情况下每个人都可以查看,前提是另一方需要具有文件的哈希值,这与使用百度网络磁盘共享文件时的哈希值相同。如果文件需要保密,则可以在将文件存储在IPFS中之前对其进行加密,这样,即使其他人拥有文件哈希,也需要使用私钥来检查数据。

6从以上介绍可以看出IPFS可能存在的问题。与通常将文件存储在单个服务器上的HTTP世界不同,IPFS中的文件存储是分散的,并且同一文件将存储在多个节点中。对于较大的文件,IPFS将自动将文件分成小块并分别存储。当用户获得此文件时,他们可以同时访问多个字节以提高访问速度,并播放分布式CDN(内容分发网络,即内容分发网络)。

听起来很完美,但是IPFS系统并非没有局限和缺点。它面临的最大问题是如何确保文件在网上永久可用。网络上的节点将保存已下载并提供给他人共享的文件缓存。但是,并非所有人都保存所有文件。假设当某个特定的文件由某个节点托管时,一旦这些节点全部脱机,该文件将变得不可用,因为无法提供其他副本,就像BitTorrent组没有种子一样。如何解决这个难题?

7问题的解决方案:Filecoin分布式存储意味着全世界有足够的节点。上面提出的问题实际上是如何使这些节点愿意贡献自己的硬盘和带宽。当然,合理的奖励机制是必不可少的,并且此时需要Filecoin。

Filecoin是一种虚拟货币,其源于Protocol Labs开发的IPFS区块链项目。 Filecoin和IPFS协议均由实验室开发和维护。通过使用令牌(FileCoin)的激励作用,每个例程都有存储数据的动机。根据每个节点的贡献,他们将获得相应数量的Filecoin作为奖励,即矿工(存储资源贡献者)通过为网络提供开放的硬盘空间来获取Filecoin,而其他用户则需要在他们支付时支付Filecoin想要将文件存储在IPFS中。作为费用。

Filecoin矿工分为两种类型:存储矿工和检索矿工,检索矿工具有更高的带宽和性能要求,并且存储矿工是每个人都可以参与的,因此我们通常所说的挖掘通常是指Filecoin存储矿工。

存储矿工的挖掘行为可以理解为共享自己的硬盘资源并获得补偿。用户提出存储要求时,需要支付代币作为存储的报酬。然后,系统会将订单拆分为许多小订单,而矿工将自动获取该订单。具有相同存储空间,距离更近且传输速度更快的人更有可能抢占一部分存储订单。抢夺后,矿工需要使用令牌抵押以确保他们可以完成存储任务。如果最终成功完成,抵押的代币将被退还并同时获得该订单的相应报酬。如果执行过程中有错误,系统将扣除矿工的抵押权证作为罚款。

通过Filecoin的奖励机制,IPFS鼓励公众参与并贡献自己的存储资源。这在全球范围内极大地增加了网络中的节点数量,从而将整个分布式存储网络变成了巨大的存储空间。在整套机制的配合下,IPFS在与HTTP的竞争中具有更强的开发优势。

8 IPFS的应用IPFS的创建者Juan Benet在IPFS技术白皮书中假设了一些IPFS使用方案:◆在/ ipfs和/ ipns下安装全局文件系统文件加密,数据共享系统◆具有可用于所有软件的版本的程序包管理器◆可用作虚拟机的根文件系统◆用作VM的启动文件系统(在管理程序下)◆可用作数据库:该应用程序可以直接运行Merkle DAG,并具有IPFS提供的版本控制,缓存和分布式功能◆可以用作(加密的)通信平台◆各种类型的CDN(包括外部检查,加密和Web CDN等)◆永久性网站,没有无法访问的链接国外已有更多成熟的应用案例,例如DTube,这是一个基于IPFS的视频站点。

首先介绍DTube诞生的背景。在某种程度上,诸如YouTube和Facebook之类的超大型媒体和社交网站正在失去受欢迎的支持。这些网站必须在广告商的压力下审查和监督敏感视频,并且泄露和非法使用用户数据也已足够。暴露集中式网站无法避免的风险问题。

有人认为,隐私问题,审查制度等将促使大量用户加入其他“非主流”平台。在视频网站方面,越来越多的内容创建者正在转向DTube之类的网站,以避免受到YouTube监管的限制。这已成为一种新趋势。

DTube是完全用JavaScript编写的应用程序。它运行在浏览器中,并允许用户在IPFS网络上上传和观看视频。视频文件通过IPFS协议存储在DTube平台上。

:HTTPS://d.tube网站,您可以看到家里已经有很多视频共享,有流行的短片,时髦的短片等。视频下方有一个美元符号,该符号由Steemit(使用区块链技术的公司。社交网络)与共享内容以获取喜欢(平台本身发行的令牌)的好处相同。实际上,到目前为止,已经有许多项目采用IPFS进行开发。

◆ipfs.pics,一个免费的永久性图片床,可以上传和共享您的图片。

◆轨道聊天,基于IPFS的分散式聊天室,用户可以自由创建和加入频道并参与讨论。◆Neocities,一个帮助人们免费创建和发布网页的组织,将用户上载的网页永久存储在IPFS网络中,即使Neocities已关闭,人们仍然可以在IPFS网络中浏览这些作品。

◆AKASHA,基于IPFS和以太坊的长期社交博客平台。

◆GIT-IPF问题重新托管,将您的GIT仓库托管在IPFS网络上。

◆全局上传,文件传输服务IPFS搜索-在IPFS网络中搜索内容。

9结论IPFS(文件货币)在2017年8月筹集了创纪录的2.57亿美元。ProtocolLabs拥有数百名代码贡献者和14位核心开发人员。

区块链技术的出现使分布式网络的设计成为可能。区块链不是万能药。相反,区块链是一种低效且昂贵的数据存储方式。 IPFS的精妙之处在于它将分布式分类帐放在IPFS之上。此分布式分类帐仅是记录网络中每个文件的哈希值。

引用Bennett的原始话:如果将其(分布式分类帐)添加到IPFS,然后通过哈希算法将其输入到块中,则可以直接通过IPFS在线浏览事务和文​​件。 IPFS协议与区块链技术相结合是一次“完美的结合”。

IPFS提供分散式存储,自2015年上线以来,没有出现重大问题,这是非常有价值的。 IPFS还改变了区块链挖掘的方式。如今,许多人想要采矿,他们购买了采矿机并消耗了计算能力来进行采矿。这种采矿实际上带来的唯一一件事就是大量的浪费。去年,仅采矿一项所消耗的电力就超过了全世界100多个国家中整个国家的电力消耗。 IPFS + Filecoin更像是一种挖掘模型,鼓励每个人贡献存储容量。通过贡献资源进行开采更像是共享经济的概念。

因此,有些人将IPFS称为“ Didi Hard Disk”。

需要提醒的是Filecoin主网尚未启动。 Filecoin主网启动的主要意义是促进IPFS技术的普及。目前,官方团队已经宣布,测试网将于今年12月11日启动,而主网将于明年第一季度启动。发射时间的确定无疑将响起这场革命的号角。

将来,我们将拭目以待。

(本文来自飞利浦大数据技术与区块链研究院,内容已略作修改)

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