抚州云动洛希云丨什么是分布式存储？Filecoin的深入研究（下）

Posted 2021-04-02 洛希云Roche

03.

分布式存储的理想特性

尽管弹性和效率是分布式存储的标志，但理想的存储系统可能还具有许多其他特征：

无障碍

理想的分布式系统应该是可访问的。参与网络应该很容易，允许尽可能多的节点代表网络存储和分发文件。

如果您正在阅读此书并想知道-我可以成为一个节点吗？答案是：这取决于。 

使用Filecoin，任何相对精通技术的人都应该能够运行客户端节点以与网络进行交互。至于运行存储矿工节点（请参阅下面的更多信息），并不是所有人和他们的妈妈都能做的—您需要具有满足特定规格的硬件。

对于IPFS，节点的硬件要求较低，这意味着有更多的用户可以通过运行节点（也许通过运行内置的Web浏览器）对网络做出贡献。

可编程的

云服务提供商使廉价，可靠的存储比以往任何时候都更容易使用。它们成功的一个主要方面是能够通过API通过代码配置和管理存储的能力。任何竞争性系统都应该能够提供相同级别的便利。

内容编址

如上所述，URL体现了一些固有的设计折衷。它们描述的是数据的位置，而不是内容。

要解释集中式系统如何使查找数据变得困难，请想象您要下载一张蓬松的小猫的图片。考虑以下两个URL：

https://example1.com/cat.jpeg

https://example2.com/cat.jpeg

每个URL都引用一个名为cat.jpeg的文件，但不能保证这两个文件是相同的。如果example1.com脱机，则不能确定example2.com是否满足您的要求-cat.jpeg可能完全不同。实际上，它甚至可能是狗的照片！URL和它引用的内容之间没有固有的关系。

结果，今天您无法向互联网提问：“那里有人吗？” 因为除了位置以外，您对文件一无所知。

当您使用URL共享文件时，可能会出错。服务器可以开始提供与该URL不同的文件，或者有人可以执行（令人惊讶的是，这种情况很少见）中间人攻击并更改文件。验证访问URL的每个人都收到他们想要的文件非常困难。

相比之下，内容寻址根据内容标识符（CID）查找文件，这些标识符用作文件的数字指纹。以这种方式寻址文件解决了位置寻址的许多问题。当客户端需要一个文件时，他们向网络中的节点询问具有特定CID的文件，而不是向一个服务器询问URL。客户端下载文件后，便会自己对其进行指纹识别。

再次来看我们先前的示例，就好像所有网站在要求cat.jpeg时对要传送的文件都有共同的理解。因此，虽然不能保证任何节点都具有特定的cat.jpeg，但节点将运行该文件的指纹检查以尝试找到匹配项。 

尽管像指纹识别这样的步骤需要比普通人要多的技术知识，但Filecoin和IPFS客户端可以轻松实现此过程的自动化。这样一来，客户便可以保证他们已收到所需的文件-在此系统中，查找数据的备用提供者很简单。 

主要要点：CID意味着您可以找到集中式系统中本来会缺少的内容，并且CID还可防止中间人攻击或服务器突然更改特定URL上的文件。

不信任

一种不信任的系统使两方之间可以进行合作，而不必彼此了解或寻求第三方的帮助。而是，系统的激励将参与者推向网络正常运行所必需的行为。

可验证的

理想的存储系统应该可以轻松地不断证明节点正在存储他们承诺的确切数据。这种可审核性是实现信任度的关键。如果始终可以确定已正确存储了数据，则无需信任提供存储的一方。

打开

最后，理想的分布式存储系统是开放的：其代码是开源的且可审核的。此外，存储系统不应是整体的。相反，它应该公开任何人都可以实现和建立的开放协议，而不是鼓励锁定。

04.

案例研究

Filecoin如何体现这些特征

Filecoin项目是旨在满足这些属性的分布式存储系统。Filecoin协议于2014年首次描述，最初是作为对等存储网络星际文件系统（IPFS）的激励层而开发的。像IPFS一样，Filecoin是一个开放协议，它利用其较旧的同级组件的属性为基础，并利用相同的基础对等和内容寻址功能。

Filecoin节点的网络催生了去中心化的存储市场，用于文件的检索和存储。该网络由新颖的区块链支持，该区块链记录了网络参与者的承诺。用户使用区块链的本机加密货币FIL（⨎）在网络上进行交易。

检索市场

现代互联网非常脆弱。如今，Web内容在检索市场中，称为检索矿工的节点竞争将文件尽快提供给客户端。检索矿工通过少量的FIL费用获得奖励。这为内容分发的关键位置的节点提供了加入网络的动力，并促进了文件的快速分发。它还鼓励建立一个强大的网络，该网络可以复制和保留高需求的文件。

仓储市场

在Filecoin的存储市场中，称为存储矿工的节点有权在各种特性（例如价格和位置）上竞争合同，以在指定的时间段内为客户提供文件保管。在接受合同之前，存储矿工必须先进行抵押FIL；如果存储矿工未能履行其对客户的义务，则此功能可用于自动向客户偿还费用。

当存储矿工和他们的客户达成交易时，客户机会将其数据传输到存储矿工。存储矿工将其数据添加到一个扇区（Filecoin中存储的基本单位）。然后，矿工执行计算密集型操作（称为密封），以创建该扇区数据的唯一副本。 

如果客户希望存储其数据的多个唯一副本，则密封过程将确保每个副本都具有唯一的指纹，并且派生该副本所需的计算量将通过从基础数据中重新生成节点来防止其作弊。密封的数据最终用于将复制证明发布到Filecoin区块链。

在存储交易期间，需要定期要求存储矿工向区块链提交所谓的时空证明。矿工使用随机性（由区块链本身提供），密封部门和发布到区块链的复制证明来获得这些证明。证据为客户提供了一个强有力的概率论证，即存储矿工拥有完整，唯一的数据副本。这是一个非常有力的保证-甚至是现代云存储提供商也无法提供其客户。

客户通过支付FIL作为交易费用来奖励Filecoin存储矿工。还为存储矿工提供了为区块链挖掘区块的机会，这既需要FIL奖励，又可以向希望在区块中包含消息的其他人收取交易费用。

Filecoin的证明系统意味着矿工需要一些额外的硬件，但要求仍然很低，以至于精通技术的人员都可以加入。以客户端身份参与网络的硬件要求不高。Filecoin节点还公开了用于与网络进行编程交互的API，从而允许第三方服务建立在核心网络功能之上。

05.

结果

分布式存储是其传统的集中式存储的替代方案。它为开发人员提供了探索设计权衡空间的整个新区域的机会，从而强调了内容存储和交付的稳定性和效率。Filecoin表明，这些系统能够提供具有一些非常令人期望的特性的竞争性存储产品，比以往任何时候都为更多的人提供担任我们数字遗产的保管人的机会，同时使网络更具弹性并可供全世界的人们使用。

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