一菱农、從HTTP到IPFS

我們平時(shí)上網(wǎng)時(shí)，最熟悉的莫過(guò)于網(wǎng)址里的“http://”字樣柿估，其實(shí)HTTP是萬(wàn)維網(wǎng) （WWW: World Wide Web）服務(wù)器傳輸超文本到本地瀏覽器的傳送協(xié)議循未。協(xié)議全稱(chēng)是Hyper Text Transfer Protocol，即超文本傳輸協(xié)議秫舌。

萬(wàn)維網(wǎng)如何利用HTTP工作呢的妖？這又涉及到TCP/IP通信協(xié)議。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)足陨，假設(shè)用戶(hù)A在電腦上操作將文件上傳至瀏覽器嫂粟，而用戶(hù)B需要從瀏覽器下載這個(gè)文件，那么這之間會(huì)經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程墨缘。首先TCP程序會(huì)把A要發(fā)送的文件分解成很多數(shù)據(jù)星虹，然后壓縮成多個(gè)壓縮包零抬。這些壓縮包又統(tǒng)統(tǒng)被裝進(jìn)一個(gè)IP里通過(guò)URL[ URL, 全稱(chēng)是Uniform Resource Locator, 中文叫統(tǒng)一資源定位符，是互聯(lián)網(wǎng)上用來(lái)標(biāo)識(shí)某一處資源的地址宽涌。向HTTP服務(wù)端即WEB服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求媚值。Web服務(wù)器根據(jù)接收到的請(qǐng)求后，向客戶(hù)端發(fā)送響應(yīng)信息护糖，于是A的文件上傳成功褥芒。

而用戶(hù)B下載這個(gè)文件時(shí)，需要輸入IP地址或者域名嫡良，好讓電腦知道去哪里找到對(duì)應(yīng)信息（基于位置的尋址Location based addressing）锰扶。之后電腦上會(huì)向WEB服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，TCP會(huì)將發(fā)下載的壓縮后的數(shù)據(jù)按序還原寝受。如果接收TCP發(fā)現(xiàn)部分文件受損坷牛，會(huì)請(qǐng)求再發(fā)送一次。這樣的話(huà)很澄，就會(huì)有以下一些問(wèn)題：

1)在互聯(lián)網(wǎng)中京闰，所有數(shù)據(jù)都會(huì)被存儲(chǔ)在一個(gè)中心服務(wù)器上。無(wú)論用戶(hù)是上傳/下載文件或者是瀏覽網(wǎng)頁(yè)甩苛，都需要一次一次從服務(wù)器上獲取資料蹂楣。一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障、被限制或是被攻擊讯蒲，就會(huì)出現(xiàn)文件丟失或者網(wǎng)頁(yè)無(wú)法打開(kāi)的情況（錯(cuò)誤404）痊土。

2)?基于位置的尋址方式也存在不確定性。比如墨林，一旦IP被刪赁酝，或者服務(wù)器關(guān)閉，那么用戶(hù)將無(wú)法下載該文件旭等。

3)?如果這個(gè)文件是很多人都需要的酌呆，那么每個(gè)人都得去下載才能使用，造成很大的存儲(chǔ)空間浪費(fèi)問(wèn)題搔耕。

所以互聯(lián)網(wǎng)雖然是四通八達(dá)又涵蓋廣泛的工具隙袁，但是也不可避免的有其局限性。

IPFS在構(gòu)建信息交換的橋梁這一點(diǎn)上度迂，與互聯(lián)網(wǎng)很相像藤乙，不同的是IPFS是去中心化的。也就是說(shuō)IPFS沒(méi)有一個(gè)中心服務(wù)器惭墓，所以不存在信息丟失或者被篡改的問(wèn)題坛梁。并且IPFS可以實(shí)現(xiàn)文件共享，從而節(jié)省存儲(chǔ)空間腊凶。

二划咐、IPFS的極簡(jiǎn)主義

2014年5月拴念，墨西哥小哥Juan Benet與他的幾個(gè)斯坦福大學(xué)同學(xué)一起發(fā)明了IPFS。在創(chuàng)辦IPFS之前褐缠，Juan Benet是典型的國(guó)外常春藤學(xué)生極客政鼠，有一個(gè)開(kāi)掛般的人生。他是斯坦福大學(xué)的本科和碩士畢業(yè)队魏，在斯坦福讀碩士的期間就參與創(chuàng)立了Loki studios公般，擔(dān)任聯(lián)合創(chuàng)始人和CTO，這是一家手游公司胡桨，后來(lái)被雅虎收購(gòu)官帘。2011年入駐斯坦福學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化中心StartX EIR，2012年昧谊，畢業(yè)后創(chuàng)辦了Athena刽虹，這是一個(gè)做了一年多的時(shí)間后，于2014年5月份創(chuàng)辦Protocal Labs呢诬。

Protocal Labs剛以創(chuàng)立就得以加入美國(guó)硅谷頂級(jí)孵化器Y-Combinator涌哲，IPFS是他們做的第一個(gè)產(chǎn)品。Protocol Labs在創(chuàng)建IPFS的時(shí)候給它取名為“InterPlanetary File System（星際文件傳輸）”也是有深刻含義的尚镰。Protocol Labs希望構(gòu)建一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式文件系統(tǒng)阀圾，通過(guò)底層協(xié)議，讓全世界所有人都能夠輕松從IPFS系統(tǒng)上提取文件钓猬，且不受防火墻的影響稍刀。甚至如果科技發(fā)展到一定程度，需要進(jìn)行星球與星球信息傳輸時(shí)敞曹，IPFS也可以提供快速存儲(chǔ)文件的服務(wù)。

1.存儲(chǔ)

在IPFS中综膀，信息可以存儲(chǔ)進(jìn)IPFS系統(tǒng)中的塊（block）里澳迫，這些塊可以存儲(chǔ)至多256kb的數(shù)據(jù)，它們還可以鏈接其他IPFS塊剧劝。也就是說(shuō)橄登，存儲(chǔ)小于256kb的文件時(shí)，只需將這個(gè)文件放進(jìn)一個(gè)塊內(nèi)就可以了讥此。而大于256kb的文件會(huì)被分成多個(gè)256kb然后放進(jìn)塊中拢锹，之后IPFS將創(chuàng)建一個(gè)空塊，該塊將鏈接到文件的所有其他部分萄喳。這個(gè)空塊就類(lèi)似于一個(gè)大信封卒稳，里面會(huì)涵蓋整個(gè)文件的所有部分。

系統(tǒng)會(huì)給同一個(gè)文件的每一個(gè)塊計(jì)算一次哈希值a他巨，所有塊的哈希值a計(jì)算完畢之后充坑，會(huì)將所有的哈希值a拼湊成一個(gè)數(shù)組b减江，再計(jì)算一次哈希值，從而得到最終的哈希值c捻爷。最后把最終的哈希值c和原文件捆綁起來(lái)辈灼，組成一個(gè)對(duì)象，從而形成一個(gè)索引結(jié)構(gòu)d也榄。把塊和最終的索引結(jié)構(gòu)d上傳至IPFS節(jié)點(diǎn)巡莹，文件便同步到網(wǎng)絡(luò)了。

此外甜紫，還有一種小于1kb的小文件榕莺，如果這些小文件也單獨(dú)放進(jìn)一個(gè)塊里的話(huà)，也會(huì)造成一定的浪費(fèi)棵介。于是钉鸯，IPFS把小于1kb的數(shù)據(jù)內(nèi)容直接和哈希索引放在一起上傳給IPFS節(jié)點(diǎn)，不會(huì)再額外的占用一個(gè)塊邮辽。

可見(jiàn)IPFS的創(chuàng)作理念唠雕，是盡可能少的使用存儲(chǔ)空間，盡量分散的存儲(chǔ)文件吨述。另外岩睁，對(duì)于相同的文件，IPFS只創(chuàng)建一個(gè)文件夾揣云，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)刪除重復(fù)的文件捕儒，并修改的版本歷史記錄，這樣可以大大節(jié)省存儲(chǔ)空間邓夕，保證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度刘莹，并保證存儲(chǔ)文件的安全，和使用的便捷焚刚。

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同樣作為信息價(jià)值交換的基礎(chǔ)点弯，用戶(hù)在IPFS上傳或者使用文件時(shí)，不再是基于位置的尋址（Location based addressing）矿咕，而是基于內(nèi)容的尋址（Content based addressing）抢肛。也就是把“去哪找信息”的指令換成“想找什么內(nèi)容”的指令。

在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)碳柱，下載文件或者瀏覽信息需要一個(gè)IP地址或者域名捡絮，而在IPFS內(nèi)，每個(gè)文件都有自己的哈希值莲镣，并且一個(gè)哈希值只對(duì)應(yīng)一個(gè)文件福稳。不存在一個(gè)文件有多個(gè)哈希值，或者多個(gè)哈希值對(duì)應(yīng)同一個(gè)文件的問(wèn)題剥悟。因而灵寺，用戶(hù)只需在IPFS內(nèi)輸入需要文件的哈希值曼库，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的文件。這些文件是分布存儲(chǔ)的略板，所以只要有一個(gè)用戶(hù)有對(duì)應(yīng)的文件毁枯，就算部分節(jié)點(diǎn)罷工或者不在線(xiàn)，也不會(huì)影響文件的讀取叮称。

具體在IPFS系統(tǒng)種下載文件時(shí)种玛，首先，需要礦工根據(jù)最終哈希數(shù)值搜索該哈希的索引結(jié)構(gòu)瓤檐，并下載下來(lái)赂韵。然后，用戶(hù)就可以根據(jù)哈希索引搜索到文件所在的節(jié)點(diǎn)位置挠蛉。用戶(hù)將節(jié)點(diǎn)上的塊下載下來(lái)之后祭示，IPFS將根據(jù)哈希數(shù)組的順序，把文件重新組合出來(lái)谴古，用戶(hù)就可以使用了质涛。

可以看出，IPFS將文件細(xì)分掰担，使上傳略顯復(fù)雜汇陆，其目的是使用戶(hù)在下載時(shí)更加便捷。畢竟带饱，小文件的下載比大文件來(lái)得更加簡(jiǎn)單方便毡代。

三、IPFS的缺陷

1）信息不可撤銷(xiāo)勺疼、不可篡改是IPFS的優(yōu)點(diǎn)教寂，但是，如果是一個(gè)需操作的文件恢口，或者說(shuō)是內(nèi)容錯(cuò)誤孝宗、信息需要更新的文件，那么不可撤銷(xiāo)耕肩、不可更改將會(huì)成為一個(gè)很麻煩的事情。

對(duì)此问潭，IPFS給出的對(duì)應(yīng)措施是：可以將修改之后的文件上傳至IPFS猿诸，IPFS也會(huì)對(duì)文件進(jìn)行更新，在IPFS內(nèi)可搜索到文件更新的所有歷史紀(jì)錄狡忙。

2）IPFS將大文件分別存放于不同的塊中梳虽，也不可避免的有一個(gè)隱患，即：如果一部分存放文件的節(jié)點(diǎn)統(tǒng)統(tǒng)下線(xiàn)不可用了灾茁，并且該文件沒(méi)有備份窜觉，那么整個(gè)文件都是不可用的谷炸。

對(duì)此，有兩種解決方案禀挫，一是激勵(lì)更多的節(jié)點(diǎn)去存儲(chǔ)這個(gè)信息旬陡，二是積極分發(fā)文件，使得更多節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)這個(gè)信息语婴。IPFS也認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題描孟，于是創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)又推出Filecoin幫助解決這個(gè)問(wèn)題。Filecoin共發(fā)行20億枚砰左，并在2017年7月進(jìn)行代幣私募匿醒，8月進(jìn)行了代幣眾籌，融資超過(guò)2.5億美元缠导，成為史上規(guī)模最大的代幣發(fā)行之一廉羔。

圖片來(lái)源【攝圖網(wǎng)】

Filecoin是建立在IPFS基礎(chǔ)上的一條公鏈，旨在創(chuàng)立一個(gè)分布式的儲(chǔ)存市場(chǎng)僻造，幫助IPFS激勵(lì)用戶(hù)利用多余的空間存儲(chǔ)鏈上信息憋他，維系IPFS生態(tài)的正常運(yùn)行與發(fā)展。Filecoin激勵(lì)用戶(hù)出租自己的閑置硬盤(pán)嫡意、磁盤(pán)等存儲(chǔ)空間举瑰，用于接收鏈內(nèi)存儲(chǔ)信息，防止部分節(jié)點(diǎn)下線(xiàn)或破壞導(dǎo)致文件不可用問(wèn)題蔬螟。出租了自己存儲(chǔ)空間的用戶(hù)便成為礦工此迅，只需連接到 Filecoin 網(wǎng)絡(luò)，然后等著協(xié)議來(lái)處理文件傳輸和交易就行旧巾。礦工貢獻(xiàn)的存儲(chǔ)空間越大耸序，獲得的Filecoin（FIL）就越多。當(dāng)然鲁猩，客戶(hù)也可以通過(guò)花費(fèi)Filecoin來(lái)雇傭礦工來(lái)存儲(chǔ)或分發(fā)數(shù)據(jù)坎怪。

四、基于IPFS的項(xiàng)目?

2016年廓握，IPFS一度成為區(qū)塊鏈行業(yè)中最受青睞的技術(shù)之一搅窿，數(shù)千名開(kāi)發(fā)人員稱(chēng)之為“WEB的未來(lái)”。同年隙券，協(xié)議實(shí)驗(yàn)室還創(chuàng)建了libp2p男应、IPLD、multiformats娱仔、Orbit以及其他項(xiàng)目沐飘。直到現(xiàn)在，IPFS都保持著非常好的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。到目前為止耐朴，基于IPFS而開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目很多借卧，包括Akasha，BlockCat筛峭，Mana铐刘，DistrictOx，TokenClub等等蜒滩。ETE也是基于ETH和IPFS的架構(gòu)開(kāi)發(fā)出來(lái)的滨达。

自Protocol Labs成立以來(lái)，一直潛心技術(shù)俯艰，在市場(chǎng)上十分低調(diào)捡遍。直到近期，Protocol Labs開(kāi)始新聞不斷竹握，剛在7月中旬舉辦完《IPFS & libp2p開(kāi)發(fā)者大會(huì)》画株，又在8月3日在舊金山舉辦LAB DAY?2018活動(dòng)，即實(shí)驗(yàn)室日2018啦辐。此次活動(dòng)中谓传，Protocol Labs從項(xiàng)目展示、黑客破解模擬和協(xié)議相互協(xié)作為主等方面芹关，向投資機(jī)構(gòu)等關(guān)注者展示協(xié)議實(shí)驗(yàn)室生態(tài)系統(tǒng)最新的動(dòng)態(tài)資訊续挟。

IPFS在區(qū)塊鏈行業(yè)內(nèi)其實(shí)一直保持著非常高的關(guān)注度，從誕生之日起侥衬，就被廣泛的討論和傳播诗祸，在主網(wǎng)未上線(xiàn)的時(shí)候，F(xiàn)ilecoin的期貨就已經(jīng)最高達(dá)到10.19美元轴总，市場(chǎng)總估值達(dá)到203.8億美金直颅，各種礦機(jī)廠(chǎng)商的IPFS礦機(jī)被搶購(gòu)一空，可見(jiàn)市場(chǎng)對(duì)其期望之高怀樟。Protocol Labs創(chuàng)立了Filecoin和IPFS功偿，兩者互為補(bǔ)充。Filecoin可以為IPFS在全球范圍內(nèi)提供大量節(jié)點(diǎn)往堡，與此同時(shí)還帶著一個(gè)巨大的分布式存儲(chǔ)空間械荷，同時(shí)解決了IPFS的存儲(chǔ)問(wèn)題，而IPFS則為Filecoin提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的價(jià)值基礎(chǔ)及技術(shù)架構(gòu)虑灰。

正如我們現(xiàn)在對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的使用習(xí)以為常一樣养葵，IPFS實(shí)則是重構(gòu)了我們傳遞、獲取瘩缆、存儲(chǔ)信息的方式，而Filecoin則為這一系統(tǒng)建立了激勵(lì)體系來(lái)確保系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)佃蚜，IPFS的前沿或許會(huì)在不久的將來(lái)庸娱，徹底改變我們看待信息的方式着绊，成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧２还苁菂^(qū)塊鏈本身帶來(lái)的金融自由熟尉，還是IPFS給我們帶來(lái)的信息自由归露，無(wú)疑都將是人類(lèi)進(jìn)化史上重要的一個(gè)里程碑。

作者簡(jiǎn)介：李麗詩(shī)Laura斤儿，LITEX CMO

畢業(yè)于北京大學(xué)與哥倫比亞大學(xué)剧包，蓋婭大學(xué)與區(qū)塊鏈星球創(chuàng)始人。