你有沒有這樣的經歷：朋友給你分享了一個網盤的檔案連結，你因為忙沒有及時檢視，等你想起來去檢視的時候，卻發現“啊哦，你所訪問的頁面不存在了”？
分享的檔案不存在，有可能是分享連結失效了，也有可能是檔案被刪除了或是網盤服務提供商倒閉了（比如 2016 年就發生了大規模的網盤關閉潮），如果是後者，意味著你可能就失去了這個檔案。
不僅僅是網盤上的資料，我們訪問一些網站的時候，也會碰到“404 Page Not Found”。網站 404，有可能是伺服器上的檔案被永久性地刪除了，也可能是伺服器被關閉了，無論哪種，都意味著你所要尋找的這個網頁從網際網路上消失了。
內容可以被永久性地刪除，這是目前網際網路中心化儲存的一個明顯弊端。
主流的兩大網盤 iCloud 和 Dropbox，2TB 儲存空間每年要支付 800 多元，Dropbox 的 2018 年財報顯示，平均每位使用者支付了 117.64 美元。儲存成本高昂，這是目前網際網路中心化儲存的另一個弊端。
8 月 23 日，亞馬遜雲服務 AWS 出現故障，導致區塊鏈行業內的眾多交易平臺出現短暫的服務中斷。隨著越來越多的公司將自己的資料、資料託管在亞馬遜 AWS、阿里雲等雲伺服器上，一旦這些中心化的雲服務提供商出現問題或是遭受到駭客攻擊，波及的影響可能大到出乎很多人的想象。中心化儲存必然會面臨安全性問題。
此外，網際網路的中心化儲存在隱私保護上，做得也並不夠好。這就是為什麼很多隱私性強的資料，我們要用行動硬碟備份，而不是直接儲存在雲盤上。
那麼，有沒有可能出現讓有價值的內容可以“長期儲存、成本低廉、安全性好、隱私保護性強”的儲存方式呢？
這就是 IPFS（星際檔案系統）要做的事情。
IPFS 被稱為是“Web 3.0 的一個新方向”，如果成功了，不僅會顛覆現有的網際網路儲存模式，也會成為區塊鏈的重要基礎設施。
今天，我們就來深入瞭解一下 IPFS 以及它與區塊鏈技術的結合。
01
什麼是 IPFS？
IPFS 的全稱是 The InterPlanetary File System，被翻譯成“星際檔案系統”。它是一種點到點的分散式檔案系統，目標是打造一個更加開放、快速、安全的網際網路，對現有的網際網路 HTTP 協議進行補充甚至取代。
IPFS 不是區塊鏈，也不是一個專案，而是一個底層的網路傳輸協議。正如上文提到的，如果成功了，它會成為區塊鏈的重要基礎設施。
IPFS 的出現離不開 HTTP 協議，所以我們先了解一下 HTTP 協議。
HTTP 協議由全球資訊網之父 Tim Berners-Lee 在 1991 年提出，主要規定了客戶端和伺服器之間的通訊格式。
舉個例子，你現在正在手機的微信上或是電腦上（都屬於客戶端）讀這篇文章，而這篇文章的資料其實是儲存在騰訊的伺服器上。HTTP 是一個網路傳輸協議，只要遵守這個協議規範，你在任何一臺手機或電腦上，都可以讀到這篇儲存在騰訊伺服器上的文章。
可以說，網際網路的發展離不開 HTTP 這個超文字傳輸協議，這也是為什麼 Tim Berners-Lee 能獲得 2016 年度“計算機屆的諾貝爾獎”——圖靈獎的原因之一。
但隨著網際網路爆炸式地增長，HTTP 協議的諸多弊端也逐漸顯露了出來。
HTTP 協議依賴中心化服務網路，伺服器必須 24 小時開機執行，如果伺服器被關、網頁 404，使用者將無法訪問。此外，還會產生本文開頭提到的成本高、易受攻擊、安全性差、隱私保護弱等缺陷。
2014 年 5 月，畢業於斯坦福大學的 Juan Benet 提出了 IPFS 的設想，並在 2015 年成立了 Protocol Lab 實驗室，專門負責開發 IPFS。2017 年，Protocol Lab 實驗室宣佈成立基於 IPFS 的區塊鏈專案 Filecoin。
與依賴中心化服務網路的 HTTP 不同，IPFS 是一個去中心化的點對點超媒體傳輸協議，它融合了點對點網路技術、BT 的傳輸技術、Git 的版本控制和自證明檔案系統等技術。
看到上面這段描述，你可能會“不明覺厲”，一臉茫然。別急，下面我們就通個一個簡單的例子，來介紹 IPFS 是如何運作的。
02
一個例子看懂 IPFS 的運作流程
假設大白想要上傳一個 PDF 文件到 IPFS 系統中，第一步大白需要將 PDF 文件新增到 IPFS 客戶端中。IPFS 客戶端會將這個 PDF 進行雜湊雲算，並給出一個以 Qm 開頭的雜湊值。IPFS 的一個特點是基於內容的地址（Qm 開頭的雜湊值）來替代傳統網際網路基於域名的地址。
然後，IPFS 系統將這個 PDF 文件複製多份，並將每一份進行拆分，拆分後的每一部分會分散儲存在去中心化的 IPFS 網路節點上。
複製多份的原因是進行冗餘備份，這樣即使某些節點被攻擊了或是資料丟失了或是下線了，還可以在其他節點中找到檔案，從而保證了安全性。但需要注意的是，IPFS 也不能 100% 避免部分檔案丟失。
如果大白要將這個 PDF 檔案分享給小黑，那麼，大白只需要將地址（Qm 開頭的雜湊值）告訴小黑即可。小黑透過地址就可以從 IPFS 系統中下載這份 PDF 文件。
下載的過程類似於 BT 下載，是從 IPFS 系統中的多個節點上同時下載該 PDF 的不同部分，最後“拼接”回原始檔案，因為 IPFS 融合了 BT 的傳輸技術。因此，相比於傳統的 HTTP 協議需要客戶端從中心化的伺服器上載入、傳輸資料，IPFS 的傳輸速度更快，也不容易造成擁堵。傳統的中心化伺服器則非常容易因為訪問人數過多而造成擁堵，比如購買春節回家的火車票，網站會時不時卡頓。
以上就是 IPFS 的工作流程。
需要注意的是，IPFS 只是一個傳輸協議，不加密檔案，這就產生了隱私保護的問題。別人只要知道了上面的 PDF 雜湊值地址，就可以從 IPFS 網路中下載大白的這個檔案，這顯然不是大白希望看到的。
那如何解決這個隱私保護的問題呢？另外，儲存檔案有成本，IPFS 網路中的那些節點為什麼要幫你儲存檔案呢？
這時候，就需要發揮區塊鏈的作用了。
03
IPFS + 區塊鏈
IPFS 只是一個底層的傳輸協議，區塊鏈技術可以放大 IPFS 的作用，而 IPFS 會成為區塊鏈的重要底層基礎設施。
這也是為什麼提出 IPFS 的 Protocol Lab 實驗室，需要成立基於 IPFS 的區塊鏈專案 Filecoin。IPFS 和 Filecoin 之間的關係，就像是區塊鏈技術和比特幣之間的關係，前者是底層的基礎設施協議，後者是一個應用。
那麼，區塊鏈技術如何讓 IPFS 更加強大呢？我們還是透過例子來說明。
大白先將 PDF 文件新增到 IPFS 客戶端，利用小黑的公鑰對文件進行加密。IPFS 對加密後的 PDF 文件生產雜湊值地址，同時複製多份，拆解後分布式儲存在不同的 IPFS 網路節點中。
大白將文件的雜湊值地址告訴小黑，小黑下載加密的 PDF 文件後，可以利用自己的私鑰對 PDF 文件進行解鎖。網路上的其他人，即便是知道了這個 PDF 的雜湊值地址，下載下來也會因為沒有私鑰而打不開，儲存文件的節點也因為沒有私鑰看不了文件裡的內容，從而保護了隱私。
那麼，IPFS 網路裡的這些節點為什麼願意幫助大白儲存這個 PDF 文件？
這就需要區塊鏈 Token 經濟模型的激勵作用了。
以專門為有價值的、重複引用頻繁的檔案儲存而設計的 Filecoin 專案為例，礦工（節點）可以分為兩類：儲存礦工和檢索礦工。
其中，儲存礦工主要負責儲存，比如大白的這份 PDF，就會被分割成很多部分，分散儲存在幾個儲存礦工提供的硬碟中。檢索礦工主要負責資料檢索，當小黑向 Filecoin 網路提供了大白給的雜湊值地址，檢索礦工馬上根據地址找出這份 PDF 被分割成了幾個部分，分別儲存在哪些節點中，讓小黑可以快速地下載下來。
大白將 PDF 儲存到 Filecoin 網路中的時候，需要支付一定數量的 Token 給礦工，同時系統也會給予這些礦工 Token 獎勵。
除了獎勵機制，還有懲罰機制。比如，儲存礦工需要進行 Token 質押，如果完成了儲存任務，質押的 Token 會被退回；如果沒完成，比如中途檔案不小心被刪除了，或是儲存硬碟出了故障，系統就會扣除礦工質押的 Token 作為懲罰。
這就是“IPFS + 區塊鏈技術”的魅力。
05
小結
萊位元礦池創始人江卓爾曾經提到說：“比特幣帶來了貨幣自由，以太坊帶來了股權自由，而在未來可以預期的經濟自由中，有穩定幣帶來的法幣自由，去中心化儲存帶來的資訊自由。”
如果 IPFS 成功了，它會改變現有的網際網路儲存模式，也可以為眾多區塊鏈專案、DApp 專案提供儲存支援，這就是為什麼說 IPFS 有可能成為區塊鏈的重要底層基礎設施。
然而，提出 IPFS 協議的 Protocol Lab 實驗室所成立的區塊鏈專案 Filecoin，原計劃 2018 年上線主網，一直拖延，直到最近才公佈訊息稱將在年底上線測試網，明年上線主網。
IPFS 所描繪的願景非常美好，但能否落地，能否大規模應用，能否改變現有的中心化儲存模式，一切都有待時間的檢驗。
