IPFS如何構建下一代網際網路

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儘管很多人對IPFS已經耳熟能詳了,但是還是有很多人沒有搞懂IPFS到底是什麼?IPFS到底有什麼用?IPFS與Filecoin之間是什麼關係?最近我們社群裡又新來了很多小夥伴,礦哥在這裡就再給大家重新回顧下IPFS的一些基本概念。

現在的網際網路怎麼了?

我們現在的網際網路到底怎麼了?我們為什麼需要IPFS構建一個新的網際網路?
我們如今使用的網際網路是在http或https協議下執行的,http協議也就是超文字傳輸協議,是用於從伺服器傳輸超文字到本地瀏覽器的傳送協議,從1990年釋出至今已經近30年了,它對於目前網際網路的爆炸性成長居功至偉,成就了網際網路的繁榮。

但是http協議是基於C/S架構下的網際網路通訊協議,其基於主幹網路中心化執行的機制,也存在諸多弊端。


首先,難以永久儲存檔案。
據統計,目前網際網路上的web頁面平均儲存壽命只有100天左右,這也就是為何一些網站總會出現“404錯誤”的原因,我們上傳到百度雲盤,網易郵箱等平臺的內容,會因為該平臺的跑路、該域名的消失、年代久遠以及遭受攻擊等,而從此消失,彷彿從來沒有存在過一般。
此外,哈佛大學圖書館創新實驗室的一項研究發現,美國最高法院評論中張貼的超連結中約有50%不再起作用(Link-Rot);1999年至2011年之間發表的一些法律期刊連結也發現,超過70%的期刊無效。

其次,集中化管理加劇了資料的不安全性。
在http協議中,為了避免資料被不斷侵蝕並且提高傳輸效率,人們開始建立更完善的大型中心伺服器(百度雲,阿里雲,亞馬遜雲等), 並將資料儲存於其中,這一方案在短期內看來十分有效,然而高度集中化的管理卻滋生了一系列的新問題。
不久前的“微盟刪庫”事件,僅一個微盟的員工,就能登入微盟後臺,刪除微盟平臺上百萬商戶苦心經營的客戶資料,其所流失的資料價值遠超十億。發生在幾天前的微博資料出售事件,也證實了集中化的管理方式更容易被攻擊、盜取、丟失。
事實上,在現有的http協議下,所有的資料都儲存在這些中心化伺服器上,資料儲存商對我們的資料有絕對的控制權,甚至能檢視、複製享用甚至是刪除我們所有的資料,我們在他們面前無異於裸體。

第三,主幹網路併發機制制約網際網路訪問速度。
中心化主幹網路的模式導致在高併發情況下訪問網路的擁堵,近期預約搶口罩的你搶到了幾個?雙十一購物的時候能否搶到秒殺的產品?春運的火車票能否一次性搶成功?
事實上,大部分並未花費高價購買寬頻的人,在網路高併發的情況下,上網速度慢,效率低。

第四,HTTP限制了web的成長。
Web 1.0是計算機和計算機相連線的時代,Web 2.0是人和人相連線的時代,Web 3.0是萬物互聯的時代,Web 3.0所要連線的包括不僅僅是來自於新興工業化國家的大量使用者,還要連線來自於物聯網等新概念的所有事物,無論是汽車,房屋的門,窗簾,電錶還是其他。
試想一下,你如今所連線的WIFI,如若增加數十萬個新連線端點,那麼,你的網速是否會變為龜速?當所需要連線到網際網路的裝置呈爆炸性體量的增長,當今的網際網路必將承受極大的負擔,也將難以再支援創新浪潮。

第五,對主幹網路依賴嚴重,存在嚴重的安全隱患。
所有資料儲存在一個地方,為尋求規模效應,資料機房就會建設在一個地方,就會非常依賴一個主幹節點,一旦“單點式”的中心被摧毀或者發生資料丟失、造假的情況,那麼整個網路都會隨之癱瘓,或者接收到錯誤的資訊,使用者的資訊保安和隱私容易受到威脅。
為了支撐http協議,伺服器7*24小時開啟,對於大流量公司,比如百度、騰訊、阿里等,投入大量資源維護伺服器和安全隱患,防止DDoS、XSS、CSRF等攻擊。主幹網路受制於戰爭,自然災害,中心伺服器宕機等因素,都可能造成整個網際網路中斷服務。 


IPFS是什麼
2014年5月,斯坦福大學計算機碩士畢業的Juan Benet創立了協議實驗室(Protocol Lab),這個致力於構建協議、系統和工具來改進網際網路的工作方式,並關注如何儲存、定位和傳輸資訊的協議實驗室, 在成立不久就達到了最初創辦實驗室的目標---用新的技術突破、偉大的使用者體驗設計和開源的方法來解決傳統網際網路的種種弊端。因為,他們創造了顛覆HTTP的技術—IPFS星際檔案系統。

點選觀看【影片】IPFS和Filecoin的願景

IPFS(InterPlanetary File System即星際檔案系統)是一種基於內容定址、版本化、點對點的超媒體傳輸協議,是一個P2P的分散式檔案系統,對標http的新一代通訊協議,目標是打造一個更加開放、快速、安全的網際網路。

需要注意的是,IPFS既不是專案名稱,也不是代幣名稱, 而且一種網際網路底層通訊協議,是構建新一代網際網路的分散式檔案系統。

IPFS是建立在Libp2p 和 MultiFormats基礎之上的,也就是說,IPFS和所有的區塊鏈技術一樣,都是基於P2P,形成了點對點傳輸網路,IPFS的每一個節點都可以連結成百上千的節點。於此同時,已經連結的節點又透過成百上千的節點連結出去,從而共同組成一個全球化的超大網路。


在這張網路中是沒有中心節點的,儲存在IPFS中的資源,分散在世界各地,你所需要的資源,可能就在你鄰居那裡,也可能在世界的另一端,在IPFS構建的網路裡,我們獲取資源,訪問網路是如此的便捷。
如果說區塊鏈是對傳統網際網路技術的一次重塑,那麼IPFS則是對傳統HTTP傳輸協議的一次重塑。

點選觀看【影片】IPFS和Filecoin的運作原理

IPFS如何構建下一代網際網路

事實上,在生活中我們也能切身的感受到中心化的HTTP並不完美(儘管我們也可能被這種不完美所馴化了),而IPFS去中心化的分散式儲存方式因為能完全避免上述的問題,極有可能成為歷史發展的必然選擇。
那麼,IPFS是如何構建下一代網際網路的呢,我們透過下面這個案例來展現IPFS的執行機制。
例如,你希望在IPFS網路中儲存一張照片時,這張照片的資料將會透過加密演算法被分割成若干小份,然後再分散地儲存到世界各地礦工們的儲存器裡,它們中的一部分可能就在你鄰居的儲存器中,也可能被儲存在地球另一端。
IPFS中的容錯機制會保證你的資料被複制了足夠多數量並存放在不同的地區,即使某一個地區的資料因自然災害完全被毀,透過其他地區的備份也可以完整地恢復你的資料,這就極大的保證了儲存在IPFS上的資料安全性和永久性,因此,當你希望檢視礦哥這篇文章時,一定可以完整地看到。
此外,你也不必擔心資料的隱私性,被加密儲存的小塊資料是無法被人檢視的,也就是說你的鄰居既不清楚他替誰儲存了資料,也不清楚儲存的資料到底是什麼內容,這就比中心化的儲存更好的保護隱私。
在資料傳輸速度方面,IPFS也是更有優勢的,當你需要讀取資料時,所有的儲存者會同時為你傳送自己儲存的那一小塊資料,機器接收後自動進行拼接,因此,你的下載速度將不再受制於伺服器的頻寬,而主要取決你的下載頻寬,這樣自然你的訪問速度自然比中心化的HTTP模式下更快,據統計,點對點的下載方式能讓頻寬使用成本節省近60%。

最後但同等重要的是,與HTTP越多節點連線速度就越慢完全不同,隨著越來越多的節點加入,IPFS的生態將越加完善和蓬勃發展,你的下載速度將會越快;同時,IPFS也能更好地支援創新,如果說基於HTTP協議的網際網路的紅利已經耗盡,那麼,基於IPFS模式的網際網路將能給與我們更多的機會以及更好地體驗。 

據統計,目前已有數百個應用是基於IPFS協議開發的,IPFS網路上已經儲存了上百億份檔案,全球已有上百萬個節點加入了IPFS網路,Google、NETFLIX、火狐等傳統網際網路公司都開始支援IPFS協議,EOS、ETH2.0、Polkadot都將使用IPFS協議,由此可見,Web 3.0的序幕正在加速上演。 下一期【進階小課堂】,讓我們一起深入瞭解IPFS的關係族譜和技術架構。歡迎關注。

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