什么是IPFS？星际文件系统：完整的初学者指南

IPFS代表星际文件系统，它是一种开源的，对等分布式超媒体协议，旨在充当所有计算设备的普遍存在的文件系统。

众所周知，这是一个复杂而雄心勃勃的项目，对互联网的未来发展和结构产生了严重而深刻的影响。

为什么选择IPFS及其启动方式

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Internet的当前迭代并没有理想化和最初认为的分散化。它也基于某些过时的协议，这些协议导致了许多问题。IPFS解决的问题围绕着与Internet当前HTTP协议相关的问题。

如果您不熟悉HTTP相对于Internet的功能，则它基本上是整个Internet上数据通信的基础。HTTP于1991年发明，1996年被Web浏览器采用，它从根本上确定了如何在Internet上传输消息以及浏览器应如何响应命令和服务器处理请求。

基本上，这是我们浏览网络的基本协议以及客户端-服务器范例的协议主干。

HTTP vs IPFS，来自MaxCDN的图像

虽然HTTP已为我们提供了当今众所周知的Internet，但它已经过时了，并且在20多年后，普遍存在的问题变得越来越明显。

当今HTTP实施所产生的主要问题是Internet流量的大量增加以及由此导致的压力点被放大的结果。

在HTTP的当前实现中，出现了以下问题。

一次从单个服务器下载文件会导致内容交付效率低下。

昂贵的带宽成本和文件复制导致存储空间过大。

服务器和提供商的集中化程度不断提高，从而导致Internet审查制度的增强。

Internet上存储的信息的脆弱历史记录以及网页寿命短。

断断续续的连接导致离线开发环境和较慢的连接速度。

问题的清单还在继续，毫不奇怪的是，在技术创新时代，已有20多年历史的技术变得越来越过时。IPFS提供了Internet实现其真正潜力所需要的分布式存储和文件系统。

而不是从IPFS中从单个服务器下载文件，而是要求网络中的对等方为您提供文件的路径，而不是从中央服务器来。这可以实现高效率的大量数据分发，具有历史意义的版本控制，弹性网络以及通过加密散列保护和验证并在对等网络之间分布的内容的持久可用性。

所有这些听起来很有希望，但是它如何运作？

IPFS如何工作？

基本上，IPFS与我们今天所知的万维网类似，但是更像是单个BitTorrent群，它们在单个Git存储库中交换对象。

通过基于BitTorrent的协议分发文件。重要的是，IPFS是Kodemila，BitTorrent和Git的一种组合，可以创建Internet的分布式子系统。

协议的设计提供了与Git一样的Internet历史版本。每个文件及其中的所有块均具有唯一的标识符，该标识符是加密哈希。跨网络删除重复项，并跟踪每个文件的版本历史记录。

这将导致永久可用的内容，其中网页不会由于服务器故障或Web主机损坏而消失。

IPFS如何工作，来源

此外，通过此机制可以保证内容的真实性，并且在查找文件时，您实际上是在要求网络查找在与该内容关联的唯一标识哈希后面存储该内容的节点。

IPFS中节点之间的链接采用加密哈希的形式，由于其Merkle DAG（有向无环图）数据架构，这是可能的。Merkle DAG对IPFS的好处包括：

内容寻址–内容具有唯一的标识符，该标识符是文件的加密哈希。

无重复-内容相同的文件不能复制，只能存储一次。

防篡改–使用校验和来验证数据，因此，如果哈希发生变化，则IPFS将知道数据已被篡改。

IPFS使用Merkle链接将文件结构彼此链接，并且每个文件都可以使用称为IPNS的分散式命名系统通过人类可读的名称找到。

Merkle有向无环图（DAGS）的实现对于协议的基础功能很重要，但是比本文的范围更具技术性。

如果您想对IPFS的这一方面有更多的了解，可以在IPFS Github页面上找到更详细的信息，以及有关Merkle树如何工作的更多信息。

每个节点仅存储其感兴趣的内容，并对信息进行索引，以使其确定谁在存储什么。IPFS框架从根本上消除了使用集中式服务器向用户交付网站内容的需求。

最终，此概念可能完全将HTTP协议推到无关紧要的位置，并允许用户离线本地访问内容。用户将不再需要像当前的Internet基础结构那样搜索服务器，而是搜索唯一的ID（加密哈希），从而使数百万台计算机可以将文件传递给您，而不仅仅是一台服务器。

IPFS当前的主要实现是在Go中，同时也将同时使用Python和Javascript实现。它与Linux，MacOSX，Windows和FreeBSD兼容。

作为一个开放源代码和社区驱动的项目，您可以按照其Github页面上的说明和文档进行操作，或者操作自己的IPFS节点。

用例及其含义

IPFS已经有一些重要的用例，随着协议的不断发展，肯定会出现更多的用例。为Internet提供新的分布式P2P体系结构具有其复杂性，但是从存储和带宽方面的大量财务节省到与分布式区块链网络的集成，一切都可以看到好处。

IPFS的分布式存储模型具有明显的优势，适用于效率更高的数据存储以及不可变的永久性。

由于服务器关闭或HTTP链接链中断，网站不再受周期性404错误消息的困扰。此外，就效率而言，对于研究人员而言，尤其是那些需要解析和分析非常大的数据集的人员，具有明显的优势。

随着大数据在现代科学中的盛行，IPFS提供的快速性能和分布式数据归档将与加速进步相关。

服务提供商和内容创建者还可以大幅降低与向客户交付大量数据相关的成本。这种范例的当前迭代受到带宽成本增加和数据提供商收取对等协议费用的阻碍。

通过互连网络的集中式基础结构交付内容的相关成本仅在增加，并创造了严重的低效率和进一步集中化的环境，以试图克服这些负担。

IPFS使用，来自区块链思想的图像

此外，服务器的集中化会导致政府窥探，增加DDoS攻击的流行程度，ISP审查制度以及数据的私人销售。

正如IPFS的创建者Juan Benet所说：“ IPFS上的内容可以在任何不受信任的中间人中移动，而不会放弃对数据的控制或使其面临风险。”

最后，IPFS与区块链技术的集成似乎是一个完美的选择。在区块链交易中使用IPFS，您可以放置不可变的永久链接。时间戳可保护您的数据，而无需实际将其存储在链上，从而减少了区块链膨胀，并为安全的链下解决方案提供了一种方便的方法来帮助区块链扩展。

IPFS已包含在许多加密货币平台中，并有潜力通过提供对等和分布式文件系统架构作为共存的基础，以帮助支持加密货币平台的增长，从而共生地帮助行业扩展。

结论

如您所见，IPFS是技术上和概念上都很复杂的协议，具有雄心勃勃的野心，希望彻底改变Internet上的数据交换。

HTTP本身就取得了成功，并帮助Internet达到了今天的宏伟阶段，但是新技术不断涌现，并且对改革和分布式基础架构的需求已变得显而易见。

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编译者/作者：星际大陆

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