什么是IPFS｜云存储技术的革命
IPFS（InterPlanetary File System）是一种基于内容寻址的分布式、新型超媒体传输协议。它的目标是让网络更快、更安全、更开放。IPFS是一个分布式文件系统，其目标是将所有计算设备连接到同一个文件系统，成为全球统一的存储系统。IPFS有一个宏伟而疯狂的目标，即补充（甚至取代）目前主导互联网的超文本传输协议（HTTP），成为新一代互联网。在正式了解IPFS之前，我们先回顾一下存储方式的发展历史。
存储发展史
如果纵观存储发展的历史，为了保存信息而出现的各种存储工具基本上都遵循这样的进化路径：适应市场需求，变得越来越方便和不敏感。
随着第一台计算机的诞生，世界上第一个存储设备也随之问世。软盘成为个人计算机最早的可移动介质。人们只需要将必要的文件复制到软盘上，找到一台安装了软驱的计算机，就可以读取信息了。
然而，随着互联网的出现和快速发展，不方便的U盘等设备逐渐不能满足要求，云存储的革命性时代已经到来。数据和内容的存储开始以云存储的隐形方式存储。由于操作方便，云服务器开始被很多有数据存储需求的公司所使用，整个云存储行业也逐渐发展起来。经过十多年的发展，云存储已经从一个小市场发展成为一个巨大的市场。
然而，云存储本身就是一个高度依赖服务的产品。只要用户使用云存储服务，就可能出现社交应用或在线存储服务出现问题，导致存储数据丢失的情况。这也催生了分布式存储的产生。在这条探索之路上，最引人注目的就是基于IPFS（星际文件系统）开发的存储项目Filecoin。它试图通过存储、检索和区块奖励三类收益来刺激节点的长期运行，并利用智能合约实现区块链链上链下交易市场和数据传输。其理念是将所有内容存储在分布于世界各地的机器中，并在用户需要查看时提供检索和下载。
什么是IPFS？
星际文件系统（IPFS）是一种协议和点对点网络，用于在分布式文件系统中存储和共享数据。IPFS 使用内容寻址来唯一标识连接所有计算设备的全局命名空间中的每个文件。IPFS 由Juan Benet创建，他后来于 2014 年 5 月创立了 Protocol Labs。
Protocol Labs 是“区块链技术的开源研究、开发和部署实验室”，“创建能够应对重大挑战的软件系统”，其目标是“通过技术让人类的生存变得更好”。
IPFS技术应用及原理
HTTP传输协议、Git版本控制协议和BitTorrent传输协议的巧妙结合
从本质上讲，IPFS是一种文件共享和传输协议，例如HTTP超文本传输协议，它是现代互联网上最成功和主要的传输协议之一。然而，与遵循客户端-服务器模型的 HTTP 不同，IPFS 是一个分布式节点网络，既可以提供数据服务，也可以请求数据。与HTTP协议相比，IPFS实现了信息的永久存储，不可篡改和删除，以及资源共享。
为了实现上述特性，IPFS的技术设计路线融合了现有的多种分布式系统和存储技术，并在此基础上进行创新。IPFS网络从之前的分布式点对点系统中获取了属性，包括分布式哈希表、BitTorrent、Git和SFS。
- 分布式哈希表：DHT 是一种分布式系统，用于存储和检索与对等节点网络上的密钥相关的“哈希值”或数据。每个哈希对应一个不同的密钥，该密钥提供访问哈希所需的权限。在DHT上，所有信息均匀分布在节点之间，每个节点都有平等的机会被选择来存储哈希值和密钥对。
- BitTorrent：BitTorrent 是一种成功的点对点文件共享协议。2018年，该协议占全球互联网流量的4.16%。IPFS使用BitTorrent的数据交换协议来奖励贡献资源的节点并惩罚泄漏资源的节点。
- Git：版本控制系统记录一段时间内文件的更改，以便用户可以随时访问特定版本。Git 实现了一个分布式版本控制系统，使一组分布式贡献者能够跟踪多方对文件所做的更改。IPFS在其协议上实现了这个控制系统。在IPFS上，网络上存储的数据被分成多个碎片，这些碎片由网络上的节点保存。通过实施版本控制，IPFS 确保这些部分得到正确组织，文件更改得到正确更新。
- 自认证文件系统：SFS 是一个分布式文件命名系统。IPFS 在其星际名称系统（IPNS）中使用它。使用 IPNS，用户可以生成链接到 IPFS 内容的可验证地址。
经济模型——IPFS和Filecoin
Filecoin 是运行在 IPFS 上的激励层。它是一个基于区块链的分布式存储网络。它将云存储变成了算法市场。代币（FIL）在这里扮演着非常重要的角色。代币是通信资源使用者（存储和检索）（IPFS 用户）和资源提供者（Filecoin 矿工）之间的中介桥梁。Filecoin协议有两个交易市场——数据检索和数据存储。交易双方在市场上提交需求并完成交易。
IPFS和Filecoin相互促进，共同解决互联的数据存储和数据分发问题。特别是对于无数的区块链项目来说，IPFS和Filecoin将作为基础设施而存在。这就是为什么我们看到越来越多的区块链项目采用IPFS作为存储解决方案，因为它提供了更便宜、更安全、快速集成的存储解决方案。
使用 IPFS 进行内容寻址
IPFS 非常适合开始对各种分布式 Web 应用程序使用内容寻址。在大多数情况下：
- 数据由用户自己的节点提供。否则，必须依赖其他节点自愿/无私地存储数据或依赖集中的固定服务。
- 必须信任集中式 IPFS 固定服务才能完成其工作。IPFS 没有内置规定来验证数据是否已存储并由固定服务正确提供。
- 热门内容更容易访问。流行的内容（有许多提供商）自然会在 IPFS 中变得更快/更容易检索，当有外部激励在多个节点中同步和存储数据时，以及在可以使用强大的社会契约来确保内容保持托管的情况下，这非常有用并长期维持。
使用 Filecoin 进行数据持久化
Filecoin 以 IPFS 的内容寻址为基础，利用加密经济激励措施增加长期数据持久性。使用 Filecoin：
- 客户与矿工达成存储协议来存储数据。网络验证矿工是否正确存储数据。在存储交易期间定期支付小额付款。
- 不遵守存储协议的矿工将受到惩罚。
- 内容检索可能由存储矿工直接提供，也可能由专门的检索矿工提供。请求数据的用户为此服务付费。
- Filecoin 擅长长期存储大量数据。
IPFS的价值
与HTTP协议相比，IPFS实现了信息的永久存储，不可篡改和删除，以及资源共享。IPFS通过内容寻址不存储重复文件，节省存储空间。同时，分布式特性和加密存储让整个网络避免单点故障，提供更好的隐私和安全性。
HTTP是一种脆弱、高度中心化、低效、过度依赖骨干网络的协议。它有明显的缺点，例如：
- 极易受到攻击且防御成本高
- 下载速度慢，存储成本高
- 数据集中化也带来泄露风险
- 数据存储规模大，传输和维护困难，内部容易丢失
相比之下，IPFS的优势主要体现在四个方面：
下载速度快，不再依赖骨干网络、集中式服务器。
整个IPFS系统是一个分布式文件存储系统，类似于BitTorrent。下载相关数据时，会同时从多个节点下载，这比从中央服务器进行HTTP下载要快得多。
存储成本降低。
由于IPFS采用了区块链技术，用Filecoin来激励矿工共享自己的硬盘，而IFPS去除了整个网络的冗余存储，未来IPFS存储将会变得更便宜。
安全
中心化服务器目前很难抵御DDoS攻击，巨大的流量随时可能导致服务器宕机。IPFS本质上有能力抵御此类攻击，因为所有访问都会分布到不同的节点。
数据持久化
IPFS 用于内容寻址和数据发现，Filecoin 用于长期持久性。为了实现这一目标，Powergate 等服务会备份 Filecoin 网络上的数据，同时确保内容在 IPFS 公共 DHT 中可发现。数据始终可用并且可以快速检索，同时还确保随着时间的推移在 Filecoin 网络上安全且可验证地备份数据。
结论
随着存储容量的不断增加，用户肯定会愿意寻求更加经济实用的解决方案。IPFS是开放和包容的，无论是大大小小的服务商还是领先的数据中心，都可以与IPFS连接在一起，聚集在一起，为人类信息存储提供坚实的基础。总而言之，IPFS协议一定是未来分布式存储的重要形式。然而，任何改变都不会在一夜之间发生。短期内，去中心化存储不太可能完全取代现有的存储方式。从长远来看，IPFS协议和新特性相对于HTTP具有显着优势，IPFS和HTTP协议逐步融合的趋势将是必然的。
