一文搞懂当下最火的分布式存储IPFS

Posted 2021-04-02 IPFS挖矿之路

说起虚拟货币，当下最受大家关注的毫无疑问是比特币和以太坊！

比特币被誉为区块链1.0领域的代表，也被称为“数字黄金”。人们开始了解区块链，大多是从了解比特币开始的，比特币确实是开创先河的创世之举，同时也是目前的币王，在币圈，比特币俗称“大饼”，大饼涨，所有数字货币跟涨；大饼跌，所有的数字货币跟着跌。所以，比特币毫无疑问是币圈的“大哥”，而这位大哥，在2010年的时候才是几美分1个，而到目前，一个比特币36w，涨了几千万倍！如果你在2010年买了100元的比特币，那么现在身价至少几十个亿了！

而以太坊是2013年由V神提出，以太坊是下一代加密货币与去中心化的应用平台，在2014年通过众筹ICO开始发展，而且当时全球众筹中募集到破纪录的1.5亿美元，目前以太坊市值位列加密货币第二位，仅次于比特币，目前市值1.29万亿，也被称为区块链2.0时代的代表。

而当下最受关注的IPFS则是被誉为区块链3.0时代的代表，在2017年，ICO募资2.57亿美金，打破了数字货币历史的纪录，2020年10月15号，IPFS主网顺利上线。

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那为什么IPFS会这么火呢？我们来简单了解一下

 

1 什么是IPFS

星际文件系统(InterPlanetary File System). IPFS 是一个分布式的web, 点到点超媒体协议. 可以让我们的互联网速度更快, 更加安全, 并且更加开放. IPFS协议的目标是取代传统的互联网协议HTTP。

 

2 为什么有IPFS

众所周知, 互联网是建立在HTTP协议上的. HTTP协议是个伟大的发明, 让我们的互联网得以快速发展.但是互联网发展到了今天HTTP逐渐出来了不足.

HTTP的中心化是低效的, 并且成本很高

使用HTTP协议每次需要从中心化的服务器下载完整的文件(网页, 视频, 图片等), 速度慢, 效率低. 如果改用P2P的方式下载, 可以节省近60%的带宽. P2P将文件分割为小的块, 从多个服务器同时下载, 速度非常快.

Web文件经常被删除

回想一下是不是经常你收藏的某个页面, 在使用的时候浏览器返回404(无法找到页面), http的页面平均生存周期大约只有100天. Web文件经常被删除(由于存储成本太高), 无法永久保存. IPFS提供了文件的历史版本回溯功能(就像git版本控制工具一样), 可以很容易的查看文件的历史版本, 数据可以得到永久保存

中心化限制了web的成长

我们的现有互联网是一个高度中心化的网络. 互联网是人类的伟大发明, 也是科技创新的加速器. 各种管制将对这互联网的功能造成威胁, 例如: 互联网封锁, 管制, 监控等等. 这些都源于互联网的中心化.而分布式的IPFS可以克服这些web的缺点.

互联网应用高度依赖主干网

主干网受制于诸多因素的影响, 战争, 自然灾害, 互联网管制, 中心化服务器宕机等等, 都可能是我们的互联网应用中断服务. IPFS可以是互联网应用极大的降低互联网应用对主干网的依赖.

 

3 IPFS的目标

IPFS不仅仅是为了加速web. 而是为了最终取代HTTP协议, 使互联网更加美好

 

高瓴资本创始人张磊说过：“真正的投资，有且只有一条标准，那就是是否在创造真正的价值，这个价值是否有益于社会的整体繁荣”

下面我们来看一下 IPFS 如何实现分布式网络的目标。 

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首先你需要了解，我们现在是如何从网上获取内容的。 

每个文件都有其独特的哈希值，也可以理解为指纹，当你想下载某个文件时，只需问网络“谁有含有这个哈希值的文件？”然后 IPFS 网络上的某个人就会将文件提供给你。 

如何确保向你提供文件的那个人没有篡改过该文件呢？因为你是使用哈希值获取文件，所以收到文件以后，你可以检查该文件的哈希值是否符合你要求的哈希值，这就是——内嵌防伪功能。 

使用哈希值来定位内容的另一大好处是自动删除重复数据，当多个人在 IPFS 上发布同样的文件时，该数据只会被生成一次，这就使得网络效率极高，避免资源浪费。

IPFS 如何存储并共享文件呢？

IPFS 上的文件都存储在 IPFS 对象中，每个对象最多可存储 256 KB 的数据，也可包含连接其它 IPFS 对象的链接，一个简单的极小的“Hello World”文字文档可以储存在单个 IPFS 对象中。

那么超过 256 KB 的文件怎么办呢？比如一张图片或是一个视频，这些大型文件会被分割成数个 IPFS 对象，每一个对象都是 256 KB，之后系统会生成一个空白 IPFS 对象与包含这个文件的其它所有 IPFS 对象链接。 

IPFS 的数据结果非常简单但却非常强大，这一结构使我们可以真正把它作为文件系统来使用，这是一个包含了一些文件的简单的索引结构，我们也可以将其转成 IPFS 对象，每一个文件和索引都生成一个 IPFS 对象。 

但 IPFS 能做的还不止这些，因为 IPFS 使用内容寻址，一旦某个文件加入了网络，它就不能再被更改了。这是一个不能篡改的数据存储库，非常类似于区块链。

如何更改文件内容？

IPFS 支持文件的多个版本，比如说你正在做一个重要的文件，并且想与 IPFS 上的所有人分享，在进行分享时，IPFS 会为你生成一个新的“提交对象”，这个“提交对象”构造很基础，它只是告诉你 IPFS 之前提交了哪个文件版本，并且链接到你文件的 IPFS 对象。

假设过了一会儿你想要上传这个文件，只需把更新的文件加到 IPFS 网络上，软件会自动为你的文件生成一个新的提交对象，这个提交对象会链接到之前的提交对象上。 

这一过程可以被无限次地重复，IPFS 会确保你的文件以及它完整的历史都能被网络上的其它节点所获取。

当节点都不在线时怎么办？

Nothing is Perfect，IPFS 也不是没有局限性或缺点的。 

 IPFS 面临最大的问题就是保持文件在线，网络上的每个节点都保存了其下载过的文件的缓存，如果有其他人需要该文件，这些节点就可以与其分享。 

但如果某个文件存储在 4 个节点上，而这 4 个节点都不在线，那么就无人能获取这个文件了。有点像是 BitTorret 下载没有播种人一样。 

这个问题有两个解决方案： 

一是奖励那些存储并时刻在线的人；二是主动把文件分布存储，以保证网络上总会有一定数量的节点在线。 

这就是 Fliecoin 要做的事情。 

Filecoin 是由建立 IPFS 的同一群人建立的，其本质是一个建立在 IPFS 基础上的区块链项目，旨在创造一个去中心化的存储市场。如果你有空余存储空间，就可以把它租给其他人并从中获利。

Filecoin 形成了一个强有力的激励机制来促进节点尽可能长时间保存文档并保持在线，否则他们将不会获得奖励。 

该系统还保证了文件在多个节点上存有副本，所以文件永不会消失。

IPFS 会应用到哪些场景？

如上文提到的，2017 年土耳其封锁维基百科，IPFS 团队对此的反应是把土耳其维基百科放上了 IPFS。 

因为 IPFS 是分布式的且无中心化服务器，无法对其进行封锁。 

另一个应用便是 DTube——和油管类似的一个视频网站。不过 DTube 完全建立在 IPFS 这个分布式网络上，任何人都可以发布视频及支持该网站建设。

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IPFS 能跨行星运作吗？

你肯定很纳闷，为什么 IPFS 起名为星际文件系统呢？它难道能跨多个行星运作吗？ 

假设我们在火星上有个基地，从火星到地球间的信息传输相当困难。鉴于两个星球的位置，一个信号在两星球间传送需要 4-24 分钟。 

就算是在最理想的情况下，你在火星上打开电脑，想要访问地球上的维基百科页面。这个发给维基百科的指令要 4 分钟后才能到达地球；到达地球后，指令从互联网到达维基百科服务器；服务器只需几毫秒的反应时间，而服务器的回复仍需要 4 分钟才能返回到火星。所以即使在最佳情况下，访问一个网页也需 8 分钟，网速不佳时则需 48 分钟。 

而 IPFS 则有可能把地球上互联网的大部分缓存在火星上，如果某人已经打开过你想下载的网页，那么该网页就已经存在于火星上的某个节点上，从而使得该页面的加载速度跟在地球上一样快。

 所以说 IPFS 可以将互联网跨星分布。 

综上所述，IPFS 是一个有着伟大愿景的项目，制造打造一个真正去中心化的互联网。而IPFS所要打造的愿景正好满足了我们对互联网新的需求，即高速度，高隐私，数据安全等，相信能够带来实际价值的项目会迎来属于它应有的发展！

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