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IPFS是什么？看这篇文章就够了 - 知乎切换模式写文章登录/注册IPFS是什么？看这篇文章就够了Ty160M2区块链爱好者IPFS诞生于2014年，他是一个点对点的超媒体协议，他可以让互联网更快、更安全、更开放，业界称之为“下一代”互联网标准。 IPFS官网：https://ipfs.io/什么是IPFS星际文件系统(InterPlanetary File System)。IPFS，是点到点的超媒体协议，它让网络更快、更安全、更开放。说简单一点，它就是一个去中心化互联网。说技术一点，它是一个基于分布式哈希表DHT进行内容寻址的，基于git模型版本管理的，基于默克尔对象关联的，基于点对点技术的，基于全球化命名空间IPNS的，基于各种技术的，一种分布式文件系统。为什么需要IPFS现代社会中互联网对我们非常重要，它是我们生活、工作、学习、消费、娱乐和社交不可获取的媒介，但当下中心化的互联网有很多问题。中心化互联网效率低，成本高，HTTP是一个请求响应式协议，大家从一个中心服务商索取数据，服务器商构建大规模的服务器集群，服务全世界的用户。这，在高峰期，服务阻塞延迟，低峰期，大量资源闲置浪费。IPFS是通过激励，发动大量用户共享存储和带宽，资源分享和获取都在一个闭环的生态。因为网络带宽都被大文件消耗了，比如视频文件，很多都是重复数据，IPFS能有效的去重文件，消除冗余。所以IPFS能更高效的利用带宽，降低成本。目前互联网特别容易丢失数据，IPFS能永远保存有价值的数据。今天的互联网严重依赖主干网，一旦主干网发生故障，就会出现大规模服务中段或延迟，IPFS不依赖主干网，即便是网络不发达的地区，或者发生了灾害的地区，IPFS也能有很好的表现。中心化的网络非常容易引入审查机制，每个government都很容易干掉某个网站或者app。现在，用户对互联网服务性能要求越来越高，响应快、低延迟、4K无码高清视频，大的中心化公司，能快速集中资金，做出用户体验更好的产品，但这些成本是通过广告费、会员费和竞价搜索排名转嫁到消费者头上。用户是没有选择权的。IPFS希望超越HTTP协议，并构建一个更好的互联网生态。从技术角度看，IPFS是一个协议，它借鉴了许多技术，（P2P+BitTorrent+Git+Hash+kademlia DHT+SFS+Merkel DAG等等）。通过这些技术，IPFS能将网站、应用、文件和各种数据，建立在点对点分布式网络上，并且高效的索引，这种高效的核心在于它是基于内容寻址的。互联网上任何一个资源，都需要地址来找到它们，可能是IP地址、域名、文件的系统路径或者Nginx反向代理的路径。总之得有一个地址，这个地址指向哪个资源，就返回什么资源，如果资源的地址变了，或者给的地址失效了，就无法获取资源。但我们如果真的很需要这个资源，恰好之前有人下载过这个资源，并存在他的电脑上，我们很想找到这个人，因为我们并不在乎资源在什么位置，我们只在乎这个资源的内容是不是我们想要的，那这种基于位置，也就是location的寻址就没用了，我们需要一种新的寻址模式，基于内容content的寻址，IPFS就是基于内容的寻址，它的地址长这样↓IPFS实现内容寻址的工作原理第一步：将文件分割成一些小块blocks，并且分别打上hash指纹，hash指纹是一串字符，能够跟它的数据块一一对应，相当于我们每个人和自己指纹的关系。通过这个hash可以找到这个文件数据。第二步：IPFS去除重复文件，因为每个文件有了对应的哈希值，可以非常方便的找到重复的文件，最终只保留一个对象，当然每个节点都可以保留，这个文件对象的备份。第三步：每个IPFS网络节点都去存储它需要的数据，用一个叫DHT的表，来记录每个节点存储了哪些数据。下图左边Key代表文件内容的Hash（CID），右边的Value代表内容所在的节点（PeerID），这一条DHT数据表示，CID是QmCheese的数据块，存在QmRichard这个用户的设备上。第四步：当我们寻找或下载一个文件时，我们先计算这个文件的Hash指纹，通过指纹向其他节点寻找文件，当然获取他人的资源是需要成本的，别人给我分享资源也将得到回报，这种激励模式叫BitSwap。IPFS文件时如何存储和共享的IPFS object

DATA "Hello World"

Links []IPFS的文件都是通过对象的结构来存储的，每个对象包含数据Data项和连接Links数组，Data不超过256K，Data是一串文本“Hello World”，如果数据大于256K，比如图片或者视频，我们将拆分多个对象，都不超过256K，然后再建立一个更上层的对象，将他们归纳起来，就像一个文件夹，所以IPFS的文件结构，很想UNIX文件系统。还有一个问题，这些寻址链接都是通过内容查找的，如果一个文件更新了内容，那么Hash就变了，之前的索引就失效了，所以类似区块链一样，IPFS数据是不可变的，为了追踪文件的更新，IPFS引入了版本控制模型，IPFS版本控制模型和Git基本一致，Git是常用的版本控制系统，用来记录、追踪和同步文件的版本更新，每次更新的版本快照我们叫commit。IPFS最大大问题是不能保证文件始终有资源，比如一个文件在4个节点有备份，如果这4个节点离线或断开，我们就无法获取这个文件数据，类似BT下载就没有种子了。我们有2种方案解决这个问题：增加激励机制，鼓励节点多多存储文件，并在长期在线分享。主动分发文件，保证一直有足够量的在线备份，这是Filecoin要做的事。Filecoin和IPFS是同一个团队开发的，他是搭建在IPFS上的一个区块链应用。Filecoin构建了去中心化的存储市场，如果你有空闲的存储空间，可以通过Filecoin分享给别人，赚取收益，Filecoin也用奖励，来激励用户尽可能多的保持节点在线，并且保证文件有足够多的备份。IPFS已经建立了相对成熟的技术架构，他是去中心化产品开发者的首选存储技术方案，这些应用都在用IPFS技术，这里大多数是去中心化应用。IPFS还有一个经典案例，2017年土耳其政府block了维基百科，开发者在IPFS上搭建了一个去中心化的维基百科镜像，因为IPFS没有中心服务器，节点就像星星之火分布在世界各地，土耳其政府就无法再墙掉这个网站了。IPFS星际文件系统，一个如此带有科幻感和未来感的名字！他是一个适合跨越“星际”间使用的文件系统，在星球之间传输信号，延迟是比较大的，比如火星和地球之间，传输信号的时间在4~24分钟，那么我们要是在火星上访问地球上的网页，最快8分钟，最慢48分钟。如果有了IPFS系统，火星上查看了地球上的网页后，把网页数据存储下来，可以作为一个节点分享给其他火星人，这样，火星人的上网体验就快多了，所以我们给IPFS起名星际文件系统，一个去中心化的互联网文件分发协议，他会让互联网更快、更安全、更开放！发布于 2022-10-31 15:01IPFSWeb3​赞同 29​​3 条评论​分享​喜欢​收藏​申请

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史上最通俗易懂的IPFS小白入门指南 - 知乎

史上最通俗易懂的IPFS小白入门指南 - 知乎切换模式写文章登录/注册史上最通俗易懂的IPFS小白入门指南白鲸IPFS（Inter Planetary File System即星际文件系统）是一种基于内容寻址、版本化、点对点的超媒体传输协议，允许网络中的参与者互相存储、索取和传输可验证的数据，对标http的新一代通信协议。IPFS的目标是打造一个更加开放、快速、安全的互联网。IPFS产生的背景2014年5月，斯坦福大学计算机硕士毕业的Juan Benet创立了协议实验室（Protocol Lab）。协议实验室是一个网络协议的研究、开发和部署的实验室，致力于构建协议、系统和工具来改进互联网的工作方式，并关注如何存储、定位和传输信息。协议实验室的目标是用新的技术突破、伟大的用户体验设计和开源的方法来解决传统互联网的种种弊端，并创建了IPFS、Filecoin、libp2p、IPLD、Multiformats等五个项目。IPFS概述IPFS（InterPlanetary File System即星际文件系统）是一种基于内容寻址、版本化、点对点的超媒体传输协议，是一个P2P的分布式文件系统，对标http的新一代通信协议，目标是打造一个更加开放、快速、安全的互联网。IPFS可以被视为一个单一的BitTorrent群，交换对象在一个Git仓库，提供了一种高通量处理的依托于内容寻址超链接的块存储模型。对于一个存放在IPFS网络的文件资源，通过这个文件资源的内容生成的唯一编码去访问。IPFS可以讲数据分片存储到分布式的存储节点，与BitTorrent类似，在访问时不需要关系存储在哪里，可以从多个存储节点分片获取。IPFS继承了Git版本管理技术，从而可以使用内容的升级变化。为了实现真实性、不可篡改性，IPFS维护一个分布式的哈希表，实现一种Merkle DAG的数据结构，还结合了自我证明单命名空间。IPFS中没有单节点故障，且众多节点无须信任彼此。所以，IPFS是集合了BitTorrent—BT协议技术、Git—版块化技术、DHT—分布式哈希表、SFS—自认证命名技术这四个成熟技术组合形成的一种通讯协议方式，允许网络中的参与者互相存储、索取和传输可验证的数据。IPFS的目标是取代HTTP，打造一个更加开放、快速、安全的互联网。HTTP协议的弊端我们现在使用互联网都是在http或https协议下运行的，http协议也就是超文本传输协议，是用于从万维网服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议，从1990年提出至今已经近30年了，他对于目前互联网的爆炸性成长居功至伟，成就了互联网的繁荣。但是HTTP协议是基于C/S架构下的互联网通信协议，基于主干网络中心化运行的机制，也存在诸多弊端。首先，互联网上的数据经常因为文件被删除或服务器关闭而永久被抹去。有人统计过目前互联网上的web页面平均保存寿命只有100天左右，我们经常看到一些网站出现“404错误”。近几年，新浪网盘、腾讯微云、金山快盘等网盘纷纷关闭，如果你不把数据下载到本地硬盘的话，你在网盘上的数据就会被清零。IPFS提供了文件的历史版本回溯功能，可以很容易的查看文件的历史版本, 且数据无法删除，可以得到永久保存其次，主干网络运行效率低，使用成本高。由于中心化的通讯模式导致所有终端都要从一个Web服务器查找数据，相同的文件会在不同的服务器上重复存储，这就要求服务器的带宽很大。使用HTTP协议每次需要从中心化的服务器下载完整的文件，速度慢、效率低。IPFS是基于内容寻址的存储模式，相同的文件都不会重复存储，它会把过剩的资源挤压下来，包括存储空间都释放出来，数据存储成本就会降低。如果改用P2P的方式下载，带宽使用成本可以节省近60%。第三，主干网络并发机制制约互联网访问速度。这种中心化主干网络的模式也导致在高并发情况下网络访问时候的拥堵，最典型的就是春运抢购火车票以及双11剁手节的时候。第四，中心化限制了web的成长。现在的互联网是由数百万个分布在世界各地的服务器构成的，是一个高度中心化的网络。在现有的http协议下，所有的数据都保存在这些中心化服务器上，互联网巨头们不但对我们的数据有绝对的控制权和解释权，各种各样的监管、封锁、监控一定程度上也极大的限制了创新和发展。建立在去中心化的分布式网络上的IFPS很难被中心化管理和限制，互联网将更加开放。第五，HTTP对主干网络依赖严重，存在严重的安全隐患。所有数据存储在一个地方，为寻求规模效应，机房就会建设在一个地方，就会非常依赖一个主干节点，一旦“单点式”的中心被摧毁或者发生数据丢失、造假的情况，那么整个网络都会随之瘫痪，或者接收到错误的信息，用户的信息安全和隐私容易受到威胁。为了支撑HTTP协议，服务器7*24小时开启，对于大流量公司，比如百度、腾讯、阿里等，投入大量资源维护服务器和安全隐患，防止DDoS、XSS、CSRF等攻击。主干网络受制于战争，自然灾害，中心服务器宕机等因素，都可能造成整个互联网中断服务。IPFS分布式存储可以极大的降低对中心主干网络的依赖。Juan Benet指出两个关键：“我们使用的是内容寻址的技术，也就是说内容可以从源服务器分离出来，并永久储存。这就意味着内容可以在距离用户非常近的地方储存和托管，甚至是储存在同一个房间里面。内容寻址还可以让我们校验数据，因为其他主机可能是不受信任的。一旦内容被下载到用户的设备之后，它就可以被无限期的保存。”IPFS还可以解决困扰HTTP互联网多时的安全问题：内容寻址和内容签名技术可以保护基于IPFS的网站，杜绝DDoS攻击发生的可能。IPFS还可以归档重要的公共记录内容，避免网站终止运营所带来的损失。IPFS的最后一个核心改进是去中心化的内容分布，这点可以让人们在分散的互联网服务（甚至是离线的情况）之下获取互联网的内容。“我们让网站和网页应用摆脱了源服务器的牵制。”Juan Benet解释，“它们可以按照比特币网络的模式进行分布。”这是HTTP无法做到的这一点，而且对于网络条件欠佳的地方和市郊地区来说是一个极大的好处。IPFS包含的内容节点身份。每一个IPFS节点都有一个独一无二的身份ID，利用节点的公钥生成的加密哈希，节点的活动都需要使用这个ID，就像是IPFS网络里面节点的身份证。网络。IPFS节点要和网络里面成百上千的其他节点通讯，现实中的网络结构如此复杂，IPFS使用ICE NAT穿透技术来保障网络的连通性。路由。IPFS网络的路由使用的事DHT，借鉴了S/Kademlia，使用一个节点可以快速地查找到其它节点。数据交换协议。IPFS借鉴BitTorrent协议，使用了叫做BitSwap的数据交换协议，该协议使用两个列表，想要的数据块（want_list）和我有的数据块（have_list）与其他节点进行数据交换。对象存储。IPFS存储数据私用的事MerkleDAG结构，这赋予了IPFS内容寻址、防篡改、去重功能。版本控制系统。IPFS在MerkleDAG上面添加了Git版本控制功能，这使得IPFS文件拥有了时光机功能，可以轻松查看文件的变动历史。自认证命名系统。IPFS使用了SFS自认证系统给文件命名，同时提供了IPNS解决传播问题，而且还兼容了现有的域名系统。IPFS的技术架构IPFS有八层子协议栈，从低往高分别为身份、网络、路由、交换、对象、文件、命名、应用，每个协议栈各司其职，又互相搭配。身份层和路由层对等节点身份信息的生成以及路由规则是通过Kademlia协议生成制定，KAD协议实质是构建了一个分布式松散Hash表（distributed hash table），简称DHT，每个加入这个DHT网络的人都要生成自己的身份信息，然后才能通过这个身份信息去负责存储这个网络里的资源信息和其他成员的联系信息。网络层lib2p可以支持任意传输层协议。ICE NAT traversal框架整合STUN、TURN和其他类型的NAT协议，该框架可以让客户端利用各种NAT方式打通网络，从而完成NAT通信，这对于IPFS的p2p网络非常重要。交换层类似迅雷、电驴这样的BT工具，IPFS团队把BitTorrent进行了创新，叫作Bitswap，它增加了信用和帐单体系来激励节点去分享，用户在发送给其他节点数据可以增加信用值，从其他节点接受数据降低信用值。如果用户只去接收数据而不分享数据，信用分会越来越低而被其他节点忽略掉。对象层和文件层对象层共同管理IPFS上80%的数据结构。大部分数据对象都是以Merkle DAG的结构存在，这为内容寻址和数据去重提供了便利。文件层是一个新的数据结构，和DAG并列，采用Git一样的数据结构来支持版本快照。命名层具有自我验证的特性（当其他用户获取该对象时，使用指纹公钥进行验签，即验证所用的公钥是否与NodeId匹配，这验证了用户发布对象的真实性，同时也获取到了可变状态），并且加入了IPNS这个巧妙的设计来使得加密后的DAG对象名可定义，增强可阅读性。应用层IPFS核心价值就在于上面运行的应用程序，可以利用它类似CDN的功能，在成本很低的带宽下，去获得想要的数据，从而提升整个应用程序的效率。IPFS的关系图谱协议实验室团队在开发IPFS时，采用高度模块集成化的方式，像搭积木一样去开发整个项目。其中IPLD、LibP2P、Multiformats这三个模块服务于IPFS底层。下面这张是IPFS的关系图谱。Mutiformats是一系列hash加密算法和自描述方式的集合，用以加密和描述nodeID以及指纹数据的生成，它在现有协议基础上对值进行自我描述改造，即从值上就可以知道是如何产生的。libP2P是IPFS核心中的核心，面对各式各样的传输层协议以及复杂的网络设备，它可以帮助开发者迅速建立一个可用P2P网络层，快速且节约成本。libp2p的主要功能包括：发现节点、连接节点、发现数据、传输数据。它类似现实世界的快递公司，连接着千千万万个节点，除了负责分发数据，还负责查找数据。IPLD是一个转换中间件，将现有的异构数据结构统一成一种格式，方便不同系统之间的数据交换和互操作。现在IPLD支持比特币、以太坊的区块数据。IPLD中间件可以把不同的区块结构统一成一个标准进行传递，为开发者提供了成功性比较高的标准，不用担心性能、稳定和bug，这也是IPFS为什么受到区块链系统欢迎的重要原因。IPFS应用了这几个模块的功能，集成为一种容器化的应用程序，运行在独立节点上，以Web服务的形式，供大家使用访问。IPFS允许网络中的参与者互相存储，索取和传输可验证的数据。但是由于IPFS是开源的，可以被免费下载和使用，并且已经被大量的团队使用。运用IPFS及技术各个节点可存储它们认为重要的数据；但目前没有简单的方法可以激励他人加入网络或存储特定数据，IPFS的推广普及的速度明显很慢。IPFS是如何工作的IPFS是基于文件内容进行寻址的。IPFS为每一个文件分配一个独一无二的哈希值（文件指纹：根据文件的内容进行创建），即使是两个文件内容只有1个比特的不同，其哈希值也是不相同的。所以IPFS是基于文件内容进行寻址，而不像传统的HTTP协议已于基于域名寻址。文件版本管理。IPFS在整个网络范围内去掉重复的文件，并且为文件建立版本管理，也就是说，每一个文件的变更历史都将被记录，可以很容易回到文件的历史版本查看数据。文件查询。当查询文件的时候，IPFS网络根据文件的哈希值（全网唯一）进行查找。由于每个文件的哈希值全网唯一，所以查询将很容易进行。每个节点除了存储自己需要的数据，还存储了一张哈希表，用来记录文件存储所在的位置，用来进行文件的查询、下载。IPNS。如果仅仅使用哈希值来区分文件的话，会给传播造成困难，因为哈希值不容易记忆，就像IP地址一样不容易记忆，于是人类发明了域名。IPFS利用IPNS将哈希值映射为容易记的名字。IPFS哈希代表不可变的数据，这意味着他们是不能被更改的，否则会导致哈希值的变更。IPFS通过一种特殊的功能来实现，即IPNS。IPNS允许用户使用一个私钥来对IPFS哈希附加一个引用，使用一个公钥哈希表示你的网站是最新版本。如果你使用过比特币，可能会对此比较熟悉，一个比特币地址也是一个公钥，如果该链接不起作用，不用担心，能够通过更改公钥所指向的内容，而公钥却永远保持不变。这样，网站的更新问题就得到了解决。接下来，只需要保证这些网站的位置是人类可读的，所有问题就解决了。人类可读的可变地址。IPFS/IPNS哈希是一些很大的、难看的字符串，而且不容易记住。所以IPFS允许用户使用现有的域名系统（Domain Name System，DNS）来为IPFS/IPNS内容提供人类可读的链接。它允许用户通过在域名服务器上将哈希插入TXT记录来实现这一点。IPFS HTTP网关，新旧网络之间的桥梁。通过一个HTTP网关，IPFS可以实现从HTTP到IPFS的过渡，在浏览器完全支持IPFS之前，现在已经允许当前的Web浏览器访问IPFS。用户很快就可以切换到IPFS，完成Web网络的存储、分发和服务。IPFS可以用来做什么在/ipfs和/ipns下面挂在全球永久文件系统。就是说所有的文件都可以存到上面。挂在个人同步的文件夹，可以自动进行版本管理、自动备份，也就意味着未来将拥有无限空间的网盘，不用担心数据丢失和隐私泄露。作为带版本控制的软件包管理系统。作为虚拟机的根文件系统。利用管理程序，把IPFS作为虚拟机的引导文件系统、在线操作系统。作为数据库。应用可以直接操作IPFS的MerkleDAG数据结构，并且可以使用IPFS的版本控制、缓存，自动备份、永不丢失、安全加密、无限空间、高速连接。作为加密通讯平台。作为加密CDN。永久Web。不存在不能访问的链接，不会出现404错误。编辑于 2021-06-30 13:19IPFS分布式存储数字货币​赞同 1​​1 条评论​分享​喜欢​收藏​申请

An open system to manage data without a central server | IPFS

An open system to manage data without a central server | IPFS

CommunityDevelopersDocsBlog Discover What's Out There with IPFS IPFS is an open system to manage data without a central server A Universe of Uses IPFS's versatility shines across different industries – making it the multi-purpose tool for the decentralized age. Develop offline-native productivity toolsAnytype uses the content addressing on IPFS to empower users to build personal knowledge webs that can be shared with others

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Build peer-to-peer apps with IPFS Our most popular implementations are written in Go, Rust, and JavaScript – and we also have support for desktop, browsers, mobile, embedded devices, and more. DevelopersDocumentationRead Case Studies Store and manage your data on IPFS Use content addressing to give your data unique identifiers, and use IPFS for large-scale data storage and compute. Publish with IPFSRetrieve CIDs with IPFS Use IPFS apps Share files, stream music, publish your website, store NFTs, and much more through hundreds of applications built on IPFS. Install IPFS DesktopInstall IPFS Browser ExtensionBrowse IPFS Applications Develop tooling for IPFS Design storage, compute, encryption, and implementation layers to optimize the way developers use IPFS. Kubo (Go)ClusterIroh (Rust)Helia (JavaScript) Connect Through Community We've sparked the most robust open-source ecosystem on Earth, and together we're achieving interplanetary aspirations. Application-Developers Scientists Infrastructure Developers Researchers Designers Archivists Yes, Even the occasional Astronaut Artists Our protocol's success hinges on participation from all of our neighbors: Each new node that joins IPFS makes the network stronger for everyone. Join the Community IPFS by the Numbers 2000+active contributors280,000+unique nodes1 Billion+CIDs published to network What's Happening On Our Blog In The Media Recent Videos From The Community “IPFS gives us a set of flexible building blocks for connecting devices and exchanging data. The plethora of IPFS documentation and community members contributes toward our goal at Agregore of making peer-to-peer web apps easy to use.” Mauve Signweaver, Founder - Agregore “It's crucially important to have a distributed file system in our open hypertext system. IPFS is the missing piece that allows for a truly decentralized and open web.” Gabo H Beaumont, Co-Founder - Mintter inc “As people learn about IPFS, they also get a view of IPFS as a component in a broader ecosystem. It's not an island. It's not a technology that lives entirely on its own, it's a piece of a broader stack of something. We see it as an onramp to broader decentralization.” Wes Floyd, Bacalhau “I use NFT.storage for my digital art. It was such a relief to know that I could store my videos in one place—each one with its own IPFS URL and CID. Resilience is important to me and having the work backed up to Filecoin means they'll be around for a long time.” Nancy Baker Cahill, Artist “At 3box labs, we are using IPFS as the storage layer. If you want to build full decentralized applications, you need data integrity. IPFS guarantees integrity by providing a framework for merkelized data.” Joel Thorstenssen, Co-founder - 3Box Labs “IPFS and content addressing give us the opportunity to work towards having every human be able to put data online effectively for free, and effectively forever.” Boris Mann, Co-founder - Fission “At Cloudflare, we offer to make content available to every user of the Internet. By removing lock-in to any single data storage provider, IPFS really allows our customers to choose a storage provider they are comfortable with.” Thibault Meunier, Research Engineer - Cloudflare “By using IPFS private swarms, we were able to deploy a fleet of devices communicating mission critical data in a factory without any central infrastructure, which has allowed us to move much faster.” Roland Kuhn, Actyx “IPFS gives us a set of flexible building blocks for connecting devices and exchanging data. The plethora of IPFS documentation and community members contributes toward our goal at Agregore of making peer-to-peer web apps easy to use.” Mauve Signweaver, Founder - Agregore “It's crucially important to have a distributed file system in our open hypertext system. IPFS is the missing piece that allows for a truly decentralized and open web.” Gabo H Beaumont, Co-Founder - Mintter inc “As people learn about IPFS, they also get a view of IPFS as a component in a broader ecosystem. It's not an island. It's not a technology that lives entirely on its own, it's a piece of a broader stack of something. We see it as an onramp to broader decentralization.” Wes Floyd, Bacalhau “I use NFT.storage for my digital art. It was such a relief to know that I could store my videos in one place—each one with its own IPFS URL and CID. Resilience is important to me and having the work backed up to Filecoin means they'll be around for a long time.” Nancy Baker Cahill, Artist “At 3box labs, we are using IPFS as the storage layer. If you want to build full decentralized applications, you need data integrity. IPFS guarantees integrity by providing a framework for merkelized data.” Joel Thorstenssen, Co-founder - 3Box Labs “IPFS and content addressing give us the opportunity to work towards having every human be able to put data online effectively for free, and effectively forever.” Boris Mann, Co-founder - Fission “At Cloudflare, we offer to make content available to every user of the Internet. By removing lock-in to any single data storage provider, IPFS really allows our customers to choose a storage provider they are comfortable with.” Thibault Meunier, Research Engineer - Cloudflare “By using IPFS private swarms, we were able to deploy a fleet of devices communicating mission critical data in a factory without any central infrastructure, which has allowed us to move much faster.” Roland Kuhn, Actyx “IPFS gives us a set of flexible building blocks for connecting devices and exchanging data. The plethora of IPFS documentation and community members contributes toward our goal at Agregore of making peer-to-peer web apps easy to use.” Mauve Signweaver, Founder - Agregore “It's crucially important to have a distributed file system in our open hypertext system. IPFS is the missing piece that allows for a truly decentralized and open web.” Gabo H Beaumont, Co-Founder - Mintter inc “As people learn about IPFS, they also get a view of IPFS as a component in a broader ecosystem. It's not an island. It's not a technology that lives entirely on its own, it's a piece of a broader stack of something. We see it as an onramp to broader decentralization.” Wes Floyd, Bacalhau “I use NFT.storage for my digital art. It was such a relief to know that I could store my videos in one place—each one with its own IPFS URL and CID. Resilience is important to me and having the work backed up to Filecoin means they'll be around for a long time.” Nancy Baker Cahill, Artist “At 3box labs, we are using IPFS as the storage layer. If you want to build full decentralized applications, you need data integrity. IPFS guarantees integrity by providing a framework for merkelized data.” Joel Thorstenssen, Co-founder - 3Box Labs “IPFS and content addressing give us the opportunity to work towards having every human be able to put data online effectively for free, and effectively forever.” Boris Mann, Co-founder - Fission “At Cloudflare, we offer to make content available to every user of the Internet. By removing lock-in to any single data storage provider, IPFS really allows our customers to choose a storage provider they are comfortable with.” Thibault Meunier, Research Engineer - Cloudflare “By using IPFS private swarms, we were able to deploy a fleet of devices communicating mission critical data in a factory without any central infrastructure, which has allowed us to move much faster.” Roland Kuhn, ActyxItem 1 of 8 Stay informed Sign up for the IPFS newsletter ( example ) for the latest on releases, upcoming developments, community events, and more. 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IPFS教程：五步部署你的专用IPFS网络 - 知乎

IPFS教程：五步部署你的专用IPFS网络 - 知乎首发于IPFS&Filecoin切换模式写文章登录/注册IPFS教程：五步部署你的专用IPFS网络知乎用户yYCR7e星际文件系统是一个点对点的分布式文件系统，它以一种类似于 Bittorrent 的方式存储和检索文件。IPFS 的默认安装将您的计算机连接到全局分布式网络。在某些情况下(隐私、机密性)，私有 IPFS 网络优于连接到公共 IPFS 网络。本文介绍在同一网络中的不同 Ubuntu 机器上创建私有 IPFS 网络的步骤。确保机器之间能互相发出声音。将不连接到公共网络，因此这个私有网络上的所有数据将只能被网络上的已知节点访问。对于 Mac OS，安装步骤几乎相同，只需下载 Mac 版本的 Go 和 IPFS 即可。要在 Windows 上安装，你可以从微软商店安装 Ubuntu，并遵循以下步骤。第一步：安装 IPFS安装要安装最新版本的 IPFS，首先需要从 https://golang.org/doc/install 安装 Go。将存档下载到磁盘。然后将文件提取到中/usr/local，/usr/local/go并使用以下示例语句创建 Go。将以下语句中的文件名更改为本地文件的名称。sudo tar -C /usr/local -xzf go1.11.4.linux-amd64.tar.gz/usr/local/go/bin通过执行以下命令，添加到 PATH 环境变量中：export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin并应用更改source $HOME/.profileIPFS 安装要安装 IPFS，请访问 https://dist.ipfs。io/#Go-IPFS 并复制最新的 Go 实现 IPFS 的链接(见下图)。运行以下命令(使用复制的链接将第 3 行和第 4 行更新为最新版本)。sudo apt-get updatewget https://dist.ipfs.io/go-ipfs/v0.4.18/go-ipfs_v0.4.18_linux-amd64.tar.gztar xvfz go-ipfs_v0.4.18_linux-amd64.tar.gzsudo mv go-ipfs/ipfs /usr/local/bin/ipfs可选清理：rm go-ipfs_v0.4.18_linux-amd64.tar.gzrm -R ./go-ipfs要验证您的安装，请键入ipfs version结果如下安装 IPFS 不会立即启动 IPFS 文件系统，因此不会建立到公共 IPFS 网络的连接。第二步：初始化节点02出于本教程的目的，我们将安装两个节点:一个引导节点和一个客户端节点。引导节点是一个 IPFS 节点，其他节点可以连接到这个节点，以便找到其他节点。因为我们正在创建自己的私有网络，所以我们不能使用来自公共 IPFS 网络的引导节点，所以我们将在稍后更改这些设置。选择一台机器作为引导节点，另一台机器作为客户端节点。IPFS 在用户主目录中的隐藏目录中初始化：〜/ .ipfs。该目录将用于初始化节点。在引导节点和客户端节点的两台计算机上，运行以下命令。IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs init结果：注意：我们用于IPFS_PATH=~/.ipfs强制 IPFS 将目录与我们专用网络的配置文件（和 swarm 文件，请参阅第三步）一起使用。如果您已经在连接到公用网络的计算机上安装了IPFS，则该ipfs add语句可能会使用此安装，从而在公用网络上发布文档。如果此安装是 ipfs 的首次安装，IPFS_PATH=~/.ipfs则可以省略。第三步：创建一个专用网络现在，我们已经安装了两个 IPFS 节点，可以轻松连接到公共 IPFS 网络，但这不是我们所需要的。要创建专用网络，我们将使用群集密钥。该群密钥将被此专用网络中的所有节点引用。要生成群密钥，有两种选择：使用 bash 脚本或安装密钥生成器。选项 1：Bash 脚本在 bootnode 上运行以下代码，并将生成的 swarm 文件复制到所有客户端节点的.ipfs 目录。（注意：这适用于 Ubuntu，在 MacOS 上使用选项 2。）echo -e“ /key/swarm/psk/1.0.0/\n/base16/\n`tr -dc'a-f0-9'〜/ .ipfs / swarm.key选项 2：安装密钥生成器第二种选择是安装群密钥生成器。如果您使用了上面的 bash 脚本，则可以跳过本节，并继续执行“第四步：引导 IPFS 节点”。群密钥生成器仅在引导节点上执行。要安装群体密钥生成器，我们使用go get，它使用 git。如果尚未在引导节点上安装 git，那么可以使用。sudo apt-get install git运行以下命令以安装群密钥生成器：go get -u http://github.com/Kubuxu/go-ipfs-swarm-key-gen/ipfs-swarm-key-gen运行swarm密钥生成器以在.ipfs目录中创建swarm文件：./go/bin/ipfs-swarm-key-gen > ~/.ipfs/swarm.key将生成的swarm文件复制到所有客户端节点的.ipfs目录。第四步：引导 IPFS 节点04客户端节点使用引导节点来连接到专用 IPFS 网络。引导程序将客户端连接到网络上可用的其他节点。在我们的专用网络中，我们无法使用公共 IPFS 网络的引导程序，因此在本节中，我们将使用引导程序节点的 ip 地址和对等身份替换现有的引导程序。首先，从引导节点和客户端节点中删除引导程序节点的默认条目。在两台计算机上使用命令：IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs bootstrap rm --all检查结果以查看引导程序是否为空：IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs config show结果：现在，将您的引导节点的 ip 地址和对等身份（哈希地址）添加到每个节点（包括引导节点）。可以使用找到引导节点的 ip 地址hostname -I。对等身份是在 IPFS 初始化期间创建的，可以通过以下语句找到。IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs config show | grep "PeerID"结果：add bootstrap如下汇编语句。IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs bootstrap add /ip4//tcp/4001/ipfs/例：IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs bootstrap add /ip4/172.25.10.5/tcp/4001/ipfs/QmdbaLZsKA94tsYeKJEPyLThWARFCtWyJWuudBUd4z9KBU在引导节点和客户端节点上运行您的语句。第五步：启动网络已安装了专用网络，因此我们可以测试该网络。我们将使用环境变量来确保如果我们的配置中有错误或专用网络未完全配置，则节点将不会连接到公共 IPFS 网络，并且守护进程会失败。相同的环境变量是“LIBP2P_FORCE_PNET”，要启动 IPFS 节点，您只需使用 ipfs daemon 带有以下语句的命令来启动守护程序。export LIBP2P_FORCE_PNET=1IPFS_PATH=~/.ipfs ipfs daemon &export LIBP2P_FORCE_PNET=1表示您将节点强制为私有。如果未配置专用网络，则守护程序将无法启动。在我们的例子中，命令和输出如下所示：请注意消息日志说明 Swarm is limited to private network of peers with the swarm key，这表示我们的专用网络运行正常。现在，在一个节点上将文件添加到我们的专用网络，然后尝试从另一节点访问该文件。mkdir ipfstestcd ipfstestecho "Hello World!" > file1.txtIPFS_PATH=~/.ipfs ipfs add file1.txtIPFS_PATH=~/.ipfs ipfs cat 结果：该ipfs add语句返回上载文件的哈希码。可以从其他节点使用此哈希码来检索文件。如果将同一文件上载到另一个节点，则会生成相同的哈希，因此该文件不会在网络上存储两次。要上传完整目录，请添加目录名称和-r选项（递归）。目录及其中的文件被散列：也可以通过浏览器访问文件。打开浏览器并输入：http://127.0.0.1:8080/ipfs/QmfM2r8seH2GiRaC4esTjeraXEachRt8ZsSeGaWTPLyMoG结果：本教程到此结束，以构建专用的对等 IPFS 网络。在此网络中，所有文档均为该网络参与者的私有和机密信息。End非常感谢您对 IPFS&Filecoin 项目的持续支持。我们很高兴继续与您一起，为人类信息建立一个强大的，去中心化和高效的基础。FilCloud 帮你迅速了解 IPFS 领域的热点技术和应用公众号：filcloud发布于 2020-06-04 14:30IPFS分布式系统Filecoin​赞同​​添加评论​分享​喜欢​收藏​申请转载​文章被以下专栏收录IPFS&Filecoin最新IPFS&Filecoi

星际文件系统IPFS入门指南 - 少数派

星际文件系统IPFS入门指南 - 少数派

PRIMEMatrix栏目Pi Store更多 无需申请，自由写作 任何用户都可使用写作功能。成功发布 3 篇符合基本规则的内容，可成为正式作者。了解更多退出登录反馈PRIMEMatrix栏目Pi Store更多 星际文件系统IPFS入门指南主作者关注少数派_816470少数派作者少数派作者 shidanqing.net 少数派_816470关注少数派_816470少数派作者少数派作者 shidanqing.net 联合作者关注少数派_816470少数派作者少数派作者 shidanqing.net 少数派_816470关注少数派_816470少数派作者少数派作者 shidanqing.net 2018 年 04 月 04 日 IPFS介绍IPFS的全称是InterPlanetary File System星际文件系统，是一个点对点的网络超媒体协议。它的目标是成为更快、更安全、更开放的下一代互联网。IPFS尝试解决HTTP目前存在的四个问题：服务低效，成本高。这也是大部分P2P服务比中心化服务器优秀的地方。网络服务受限于供应商，文件具有无法永久保存的风险，更无法历史回溯。中心化的网络权力过于集中，网络控制和监管某些程度上限制了科技创新。互联网服务大多依赖于骨干网络，一旦宕机大部分服务将无法使用。IPFS的野心是取代现在的HTTP，去创建一个全新的去中心化网络。在IPFS网络上，每个IPFS上的文件都具备一个唯一的哈希码。IPFS同时具备了文件去重和历史版本的功能，每个网络节点会存储自己感兴趣的内容，并且索引其它内容的位置，用户可以通过哈希码来寻找到每个文件的具体位置。此外IPFS本身还自带一个IPNS的域名，可以把你的内容和你的个人域名进行绑定。IPFS的下载与安装可参考官网：https://ipfs.io/docs/install文本以Ubuntu上的安装方法为例进行说明，在terminal内输入以下命令进行下载与安装。本文时间(2018.3.29)的最新版本为v0.4.14。wget https://dist.ipfs.io/go-ipfs/v0.4.14/go-ipfs_v0.4.14_linux-amd64.tar.gz

tar xvfz go-ipfs_v0.4.14_linux-amd64.tar.gz

cd go-ipfs

./install.sh

安装后使用help命令，可以测试是否成功。ipfs help

IPFS的使用：启动使用参考：https://ipfs.io/docs/getting-started首先进行初始化，创建一个全局的本地仓库与配置文件。ipfs init

然后需要开启IPFS的进程从而与网络保持连接状态。这里加上&是为了让进程在后台运行，可以在开启后同时按CTRL键C键回到之前界面。ipfs daemon &

可以通过下面的命令查看我们在IPFS网络上已经连接的节点ipfs swarm peers

IPFS的使用：上线这里讲解一下把你的GitHub Pages个人主页上传到IPFS网络上，GitHub确实是一个非常好的平台，但一个完全分布式的网络似乎非常具有吸引力。首先第一步先克隆你的主页项目到本地。git clone

通过add命令，直接把项目直接添加到IPFS网络。ipfs add -r

完成这一步后，你应该会在Terminal里看到打印了一串哈希码，类似于：QmP4AUYoXLpF1WXifkfyDCe6mpiXgsUcbBFXyWuEZtUgFz，你需要把它记录下来，它标识了你的文件在网路上的位置。现在你的文件已经在IPFS上了，网络为了避免垃圾资源过度的情况会在一段时间之后清空数据。为了保证我们的文件能够一直保持在IPFS网络上，我们需要执行pin命令，这样只要你的IPFS进程还开启着，数据就不会被垃圾回收。ipfs pin add -r

Done！现在你的个人网站已经搭建在了一个完全去中心化的网络上了。你可以通过网址 https://gateway.ipfs.io/ipfs/ 访问你的个人主页。另外要注意的是，IPFS的网关目前需要科学上网才能连接。例子：下面是我自己的个人主页在IPFS上的版本。https://gateway.ipfs.io/ipfs/QmP4AUYoXLpF1WXifkfyDCe6mpiXgsUcbBFXyWuEZtUgFz另外，如果需要绑定个人域名，可查阅官方手册的IPNS相关内容。10扫码分享 #互联网

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What is IPFS? | IPFS Docs

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Basics What is IPFS?Defining IPFSWhat IPFS isn'tFurther readingIPFS and the problems it solvesHow IPFS worksIdeas and theory Subsystems and components Implementations Compute-over-Data (CoD)IPFS comparisonsPublic IPFS UtilitiesUsage ideas and examplesMeasuring the networkFAQGlossaryAcademic Papers # What is IPFS IPFS is a modular suite of protocols for organizing and transferring data, designed from the ground up with the principles of content addressing and peer-to-peer networking. Because IPFS is open-source, there are multiple implementations of IPFS.

While IPFS has more than one use case, its main use case is for publishing data (files, directories, websites, etc.) in a decentralised fashion. This guide is part 1 of a 3-part introduction to the basic concepts of IPFS. The second part, IPFS and the problems it solves, covers the problems with the internet and current protocols like HTTP that IPFS solves. In this conceptual guide, you'll learn what IPFS is and isn't. # Defining IPFS The term IPFS can refer to multiple concepts: An implementation of IPFS protocol specifications (opens new window), such as Kubo. Learn more about the principles that define an IPFS implementation. A

decentralized network composed of IPFS nodes that is open and participatory. A modular suite of protocols and standards for organizing and transferring content-addressed data. # What IPFS isn't While IPFS shares similarities with, and is often used in architectures with the systems described below, IPFS is not: A storage provider: While there are storage providers built with IPFS support (typically known as pinning services), IPFS itself is a protocol, not a provider. A cloud service provider: IPFS can be deployed on and complement cloud infrastructure, but it in of itself is not a cloud service provider. # Further reading For an overview of the problems that IPFS solves, see part 2 of a 3-part introduction to the basic concepts of IPFS, IPFS and the problems it solves. To learn how IPFS is used by storage networks and other applications, see the usage ideas and examples. Looking for a deeper dive on IPFS compared to other similar technologies? See the IPFS Comparisons page. Was this information helpful?

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IPFS白皮书 中文版 - IPFS

星际文件系统是一种点对点的分布式文件系统， 旨在连接所有有相同的文件系统的计算机设备。在某些方面， IPFS类似于web, 但web 是中心化的，而IPFS是一个单一的Bittorrent 群集， 用git 仓库分布式存储。换句话说， IPFS 提供了高吞吐量的内容寻址块存储模型， 具有内容寻址的超链接。这形成了一个广义的Merkle DAG 数据结构，可以用这个数据结构构建版本文件系统，区块链，甚至是永久性网站。。IPFS 结合了分布式哈希表， 带有激励机制的块交换和自我认证命名空间。IPFS 没有单故障点， 节点不需要相互信任。

1 介绍

在全球分布式文件系统这领域， 已经有许多人的尝试。一些系统已经取得了重大的成功， 而很多却完全失败了。在学术尝试中， AFS【6】就是成功的例子，如今已经得到广泛的应用， 然而，其他的【7， ？】却没有得到相同的结果。在学术界之外，应用最广泛的是面向音视频媒体的点对点文件共享系统。 最值得注意的是， Napster, KaZaA 和BitTorrent[2]部署的文件分发系统支持1亿用户的同时在线。即使在今天， BitTorrent 也维持着每天千万节点的活跃数。 基于这些学术文件系统理论而实现的应用程序有很多的用户量， 然而，这些系统理论是在应用层，而没有放在基础层。以致没有出现通用的文件系统基础框架， 给全球提供低延迟的分发。

也许是因为HTTP这样“足够好“的系统已经存在。到目前为止，HTTP已经作为“分布式文件系统“的协议，并且已经大量部署，再与浏览器相结合，具有巨大的技术和社会影响力。在现在， 它已经成为互联网传输文件的事实标准。然而，他没有采用最近15年的发明的数十种先进的文件分发技术。 从一方面讲， 由于向后兼容的限制 和 当前新模式的投入， 不断发展http web 的基础设施几乎是不可能的。但从一个角度看， 从http 出现以来， 已经有许多新协议出现并被广泛使用。升级http协议虽然能引入新功能和加强当前http协议，但会降低用户的体验。

有些行业已经摆脱使用HTTP 这么久， 因为移动小文件相对便宜，即使对拥有大流量的小组织也是如此。但是，随着新的挑战，我们正在进入数据分发的新纪元。

（a）托管和分发PB级数据集，

（b）跨组织的大数据计算，

（c）大批量的高清晰度按需或实时媒体流，

（d）大规模数据集的版本化和链接，

（e）防止意外丢失重要文件等。其中许多可以归结为“大量数据，无处不在”。由于关键功能和带宽问题，我们已经为不同的数据放弃了HTTP 分销协议。下一步是使它们成为web自己的一部分。

正交于有效的数据分发，版本控制系统，已经设法开发重要的数据协作工作流程。Git是分布式源代码版本控制系统，开发了许多有用的方法来建模和实现分布式数据操作。Git工具链提供了灵活的版本控制功能，这正是大量的文件分发系统所严重缺乏的。由Git启发的新解决方案正在出现，如Camlistore [？]，个人文件存储系统，Dat [？]数据协作工具链和数据集包管理器。Git已经影响了分布式文件系统设计[9]，因为其内容涉及到Merkle DAG数据模型，能够实现强大的文件分发策略。还有待探讨的是，这种数据结构如何影响面向高吞吐量的文件系统的设计，以及如何升级Web本身。

本文介绍了IPFS，一种新颖的对等版本控制的文件系统，旨在调和这些问题。 IPFS综合了许多以前成功的系统的优点。 IPFS产生了突出的效果， 甚至比参考的这些系统的总和还要好。IPFS的核心原则是将所有数据建模为同一Merkle DAG的一部分。

2 背景

本节回顾了IPFS所采用成功的点对点系统技术的重要属性。

2.1 分布式哈希表(DHT)

分布式散列表（DHT）被广泛用于协调和维护关于对等系统的元数据。比如，MainlineDHT 是一个去中心化哈希表，他可追踪查找所有的对等节点。

2.1.1 KADEMLIA DHT

Kademlia[10] 是受欢迎的DHT, 它提供：

1.通过大量网络进行高效查询：查询平均联系人O(log2N)节点。 （例如，20跳10万个节点的网络）

2.低协调开销：优化数量的控制消息发送到其他节点。

3.抵抗各种攻击，喜欢长寿节点。

4.在对等应用中广泛使用，包括Gnutella和BitTorrent，形成了超过2000万个节点的网络[16]。

2.1.2 CORAL DSHT

虽然一些对等文件系统直接在DHT中存储数据块，这种“数据存储在不需要的节点会乱费存储和带宽”[5]。Coral DSHT扩展了Kademlia三个特别重要的方式：

1.Kademlia在ids为“最近”（使用XOR-distance）的关键节点中存储值。这不考 虑应用程序数据的局部性，忽略“远”可能已经拥有数据的节点，并强制“最近”节点存储它，无论它们是否需要。这浪费了大量的存储和带宽。相反，Coral 存储了地址， 该地址的对等节点可以提供相应的数据块。

2.Coral将DHT API从get_value(key)换成了get_any_values(key)（DSHT中的“sloppy”）中。这仍然是因为Coral用户只需要一个（工作）的对等体，而不是完整的列表。作为回报，Coral可以仅将子集分配到“最近”的节点，避免热点（当密钥变得流行时，重载所有最近的节点）。

3.另外，Coral根据区域和大小组织了一个称为群集的独立DSHT层次结构。这使得节点首先查询其区域中的对等体，“查找附近的数据而不查询远程节点”[5]并大大减少查找的延迟。

2.1.3 S/KADEMLIA DHT

S/Kademlia[1] 扩展了Kademlia, 用于防止恶意的攻击。有如下两方面的方法：

1.S/Kad 提供了方案来保证NodeId的生成已经防止Sybill攻击。它需要节点产生PKI公私钥对。从中导出他们的身份，并彼此间签名。一个方案使用POW工作量证明，使得生成Sybills成本高昂。

2.S/Kad 节点在不相交的路径上查找直， 即使网络中存在大量的不诚实节点，也能确保诚实节点可以互相链接。即使网络中存在一半的不诚实节点，S/Kad 也能达到85%的成功率。

2.2 块交换 - BitTorrent

BitTorrent[3] 是一个广泛成功应用的点对点共享文件系统，它可以在存在不信任的对等节点（群集）的协作网络中分发各自的文件数据片。从BitTorrent和它的生态系统的关键特征， IPFS得到启示如下：

1.BitTorrent的数据交换协议使用了一种bit-for-tat的激励策略， 可以奖励对其他方面做贡献的节点，惩罚只榨取对方资源的节点。

2.BitTorrent对等体跟踪文件的可用性，优先发送稀有片段。这减轻了seeds节点的负担， 让non-seeds节点有能力互相交易。

3.对于一些剥削带宽共享策略， BitTorrent的标准tit-for-tat策略是非常脆弱的。 然而，PropShare[8]是一种不同的对等带宽分配策略， 可以更好的抵制剥削战略， 提高群集的表现。

2.3 版本控制系统 - Git

版本控制系统提供了对随时间变化的文件进行建模的设施，并有效地分发不同的版本。流行版本控制系统Git提供了强大的Merkle DAG对象模型，以分布式友好的方式捕获对文件系统树的更改。

1.不可更改的对象表示文件（blob），目录（树）和更改（提交）。

2.通过加密hash对象的内容，让对象可寻址。

3.链接到其他对象是嵌入的，形成一个Merkle DAG。这提供了很多有用的完整和work-flow属性。

4.很多版本元数据（分支，标示等等）都只是指针引用，因此创建和更新的代价都小。

5.版本改变只是更新引用或者添加对象。

6.分布式版本改变对其他用户而言只是转移对象和更新远程引用。

2.4 自我认证认文件系统-SFS

SFS [ 12，11 ]提出了两个引人注目的实现（a）分布式信任链，和（b）平等共享的全局命名空间。SFS引入了一种自我建构技术—注册文件：寻址远程文件系统使用以下格式：

/sfs/:

Location:代表的是服务网络地方

HostID = hash(public_key || Location)

因此SFS文件系统的名字认证了它的服务，用户可以通过服务提供的公钥来验证，协商一个共享的私钥，保证所有的通信。所有的SFS实例都共享了一个全局的命名空间，这个命名空间的名称分配是加密的，不被任何中心化的body控制。

3 IPFS设计

IPFS是一个分布式文件系统，它综合了以前的对等系统的成功想法，包括DHT，BitTorrent，Git和SFS。 IPFS的贡献是简化，发展和将成熟的技术连接成一个单一的内聚系统，大于其部分的总和。 IPFS提供了编写和部署应用程序的新平台，以及一个新的分发系统版本化大数据。 IPFS甚至可以演进网络本身。

IPFS是点对点的;没有节点是特权的。 IPFS节点将IPFS对象存储在本地存储中。节点彼此连接并传输对象。这些对象表示文件和其他数据结构。 IPFS协议分为一组负责不同功能的子协议：

身份 - 管理节点身份生成和验证。描述在3.1节。

2.网络 - 管理与其他对等体的连接，使用各种底层网络协议。可配置的。详见3.2节。

3.路由 - 维护信息以定位特定的对等体和对象。响应本地和远程查询。默认为DH​​T，但可更换。在3.3节描述。

4.交换 - 一种支持有效块分配的新型块交换协议（BitSwap）。模拟市场，弱化数据复制。贸易策略可替换。描述在3.4节。

5.对象 - 具有链接的内容寻址不可更改对象的Merkle DAG。用于表示任意数据结构，例如文件层次和通信系统。详见第3.5节。

6.文件 - 由Git启发的版本化文件系统层次结构。详见3.6节。

7.命名 - 自我认证的可变名称系统。详见3.7节。

这些子系统不是独立的;它们是集成在一起，互相利用各自的属性。但是，分开描述它们是有用的，从下到上构建协议栈。符号：Go语言中指定了以下数据结构和功能

3.1 身份

节点由NodeId标识，这是使用S / Kademlia的静态加密难题[1]创建的公钥的密码散列。节点存储其公私钥（用密码加密）。用户可以在每次启动时自由地设置一个“新”节点身份，尽管这会损失积累的网络利益。激励节点保持不变。

type NodeId Multihash

type Multihash []byte // 自描述加密哈希摘要

type PublicKey []byte

type PrivateKey []byte // 自描述的私钥

type Node struct {

NodeId NodeID

PubKey PublicKey

PriKey PrivateKey

}

基于S / Kademlia的IPFS身份生成：

difficulty =

n = Node{}

do {

n.PubKey, n.PrivKey = PKI.genKeyPair()

n.NodeId = hash(n.PubKey)

p = count_preceding_zero_bits(hash(n.NodeId))

} while (p < difficulty)

首次连接时，对等体交换公钥，并检查:hash（other.PublicKey）等于other.NodeId。如果没有，则连接被终止

关于加密函数的注意事项：

IPFS不是将系统锁定到一组特定的功能选择，而是支持自我描述的值。哈希摘要值以多重哈希格式存储，其包括指定使用的哈希函数的头和以字节为单位的摘要长度。例如：

这允许系统

（a）选择最佳功能用例（例如，更强的安全性与更快的性能），

（b）随着功能选择的变化而演变。自描述值允许兼容使用不同的参数选择。

3.2 网络

IPFS节点与数百个其他节点进行定期通信网络中的节点，可能跨越广域网络。IPFS网络堆栈功能：

传输层： IPFS可以使用任何传输协议，并且最适合WebRTC DataChannels [？]（用于浏览器连接）或uTP（LEDBAT [14]）。

可靠性： 如果底层网络不提供可靠性，IPFS可使用uTP（LEDBAT [14]）或SCTP [15]来提供​​可靠性。

可连接性：IPFS还可以使用ICE NAT穿墙打洞技术[13]。

完整性：可以使用哈希校验和来检查邮件的完整性。

可验证性：可以使用发送者的公钥使用HMAC来检查消息的真实性。

3.2.1 对等节点寻址注意事项：

IPFS可以使用任何网络; 但它不承担对IP的获取以及不直接依赖于ip层。这允许在覆盖网络中使用IPFS。

IPFS将地址存储为多层地址，这个多层地址是由字节字符串组成的， 以便于给底层网络使用。多层地址提供了一种方式来表示地址及其协议，可以封装成好解析的格式。例如：

/ip4/10.20.30.40/sctp/1234/

# an SCTP/IPv4 connection proxied over TCP/IPv4

/ip4/5.6.7.8/tcp/5678/ip4/1.2.3.4/sctp/1234/

3.3 路由

IPFS节点需要一个路由系统， 这个路由系统可用于查找：

（a）其他同伴的网络地址

（b）专门用于服务特定对象的对等节点

IPFS使用基于S / Kademlia和Coral的DSHT，在2.1节中具体介绍过。在对象大小和使用模式方面， IPFS 类似于Coral[5] 和Mainline[16], 因此，IPFS DHT根据其大小对存储的值进行区分。小的值（等于或小于1KB）直接存储在DHT上。对于更大的值，DHT只存储值索引，这个索引就是一个对等节点的NodeId, 该对等节点可以提供對该类型的值的具体服务。

DSHT的接口如下：

type IPFSRouting interface {

FindPeer(node NodeId) // 获取特定NodeId的网络地址。

SetValue(key []bytes, value []bytes) // 往DHT存储一个小的元数据。

GetValue(key []bytes) // 从DHT获取元数据。

ProvideValue(key Multihash) // 声明这个节点可一个提供一个大的数据。

FindValuePeers(key Multihash, min int) // 获取服务于该大数据的节点。

}

注意：

不同的用例将要求基本不同的路由系统（例如广域网中使用DHT，局域网中使用静态HT）。因此，IPFS路由系统可以根据用户的需求替换的。只要使用上面的接口就可以了，系统都能继续正常运行。

3.4 块交换 - BitSwap协议

IPFS 中的BitSwap协议受到BitTorrent 的启发，通过对等节点间交换数据块来分发数据的。像BT一样， 每个对等节点在下载的同时不断向其他对等节点上传已下载的数据。和BT协议不同的是， BitSwap 不局限于一个torrent文件中的数据块。BitSwap 协议中存在一个永久的市场。 这个市场包括各个节点想要获取的所有块数据。而不管这些块是哪些如.torrent文件中的一部分。这些快数据可能来自文件系统中完全不相关的文件。 这个市场是由所有的节点组成的。

虽然易货系统的概念意味着可以创建虚拟货币，但这将需要一个全局分类账本来跟踪货币的所有权和转移。这可以实施为BitSwap策略，并将在未来的论文中探讨。

在基本情况下，BitSwap节点必须以块的形式彼此提供直接的值。只有当跨节点的块的分布是互补的时候，各取所需的时候，这才会工作的很好。 通常情况并非如此，在某些情况下，节点必须为自己的块而工作。 在节点没有其对等节点所需的（或根本没有的）情况下，它会更低的优先级去寻找对等节点想要的块。这会激励节点去缓存和传播稀有片段， 即使节点对这些片段不感兴趣。

3.4.1 BITSWAP 信用

这个协议必须带有激励机制， 去激励节点去seed 其他节点所需要的块，而它们本身是不需要这些块的。 因此， BitSwap的节点很积极去给对端节点发送块，期待获得报酬。但必须防止水蛭攻击（空负载节点从不共享块），一个简单的类似信用的系统解决了这些问题：

1， 对等节点间会追踪他们的平衡（通过字节认证的方式）。

2， 随着债务增加而概率降低，对等者概率的向债务人发送块。注意的是，如果节点决定不发送到对等体，节点随后忽略对等体的ignore_cooldown超时。 这样可以防止发送者尝试多次发送（洪水攻击） （BitSwap默认是10秒）。

3.4.2 BITSWAP的策略

BitSwap 对等节点采用很多不同的策略，这些策略对整个数据块的交换执行力产生了不同的巨大影响。在BT 中， 标准策略是明确规定的（tit-for-tat），其他不同的策略也已经被实施，从BitTyrant [8]（尽可能分享）到BitThief [8]（利用一个漏洞，从不共享），到PropShare [8]（按比例分享）。BitSwap 对等体可以类似地实现一系列的策略（良好和恶意）。对于功能的选择，应该瞄准：

1.为整个交易和节点最大化交易能力。

2.为了防止空负载节点利用和损害交易。

3.高效抵制未知策略。

4.对可信任的对等节点更宽容。

探索这些策略的空白是未来的事情。在实践中使用的一个选择性功能是sigmoid，根据负债比例进行缩放：

让负债比例在一个节点和它对等节点之间：

r = bytes_sent / bytes_recv + 1

根据r，发送到负债节点的概率为：

P(send | r ) = 1 − ( 1/ ( 1 + exp(6 − 3r) ) )

正如你看到的图片1，当节点负债比例超过节点已建立信贷的两倍，发送到负债节点的概率就会急速下降。

图片1 当r增加时发送的概率

负债比是信任的衡量标准：对于之前成功的互换过很多数据的节点会宽容债务，而对不信任不了解的节点会严格很多。这个(a)给与那些创造很多节点的攻击者（sybill 攻击）一个障碍。(b)保护了之前成功交易节点之间的关系，即使这个节点暂时无法提供数据。(c)最终阻塞那些关系已经恶化的节点之间的通信，直到他们被再次证明。

3.4.3 BITSWAP 账本

BitSwap节点保存了一个记录与所有其他节点之间交易的账本。这个可以让节点追踪历史记录以及避免被篡改。当激活了一个链接，BitSwap节点就会互换它们账本信息。如果这些账本信息并不完全相同，分类账本将会重新初始化， 那些应计信贷和债务会丢失。 恶意节点会有意去失去“这些“账本， 从而期望清除自己的债务。节点是不太可能在失去了应计信托的情况下还能累积足够的债务去授权认证。伙伴节点可以自由的将其视为不当行为， 拒绝交易。

type Ledger struct {

owner NodeId

partner NodeId

bytes_sent int

bytes_recv int

timestamp Timestamp

}

节点可以自由的保留分布式账本历史，这不需要正确的操作，因为只有当前的分类账本条目是有用的。节点也可以根据需要自由收集分布式帐本，从不太有用的分布式帐开始：老（其他对等节点可能不存在）和小。

3.4.4 BITSWAP 详解

BitSwap 节点有以下简单的协议。

// Additional state kept

type BitSwap struct {

ledgers map[NodeId]Ledger // Ledgers known to this node, inc inactive

active map[NodeId]Peer // currently open connections to other nodes

need_list []Multihash // checksums of blocks this node needs

have_list []Multihash // checksums of blocks this node has

}

type Peer struct {

nodeid NodeId

ledger Ledger // Ledger between the node and this peer

last_seen Timestamp // timestamp of last received message

want_list []Multihash // checksums of all blocks wanted by peer

// includes blocks wanted by peer's peers

}

// Protocol interface:

interface Peer {

open (nodeid : NodeId, ledger : Ledger);

send_want_list (want_list : WantList);

send_block(block: Block) -> (complete:Bool);

close(final: Bool);

}

对等连接的生命周期草图：

1.Open: 对等节点间发送ledgers 直到他们同意。

2.Sending: 对等节点间交换want_lists 和blocks。

3.Close: 对等节点断开链接。

4.Ignored: （特殊）对等体被忽略（等待时间的超时）如果节点采用防止发送策略。

Peer.open(NodeId, Ledger).

当发生链接的时候，节点会初始化链接的账本，要么保存一个份链接过去的账本，要么创建一个新的被清零的账本。然后，发送一个携带账本的open信息给对等节点。

接收到一个open信息之后，对等节点可以选择是否接受此链接。如果，根据接收者的账本，发送者是一个不可信的代理（传输低于零或者有很大的未偿还的债务），接收者可能会选择忽略这个请求。忽略请求是ignore_cooldown超时来概率性实现的，为了让错误能够有时间改正和攻击者被挫败。

如果链接成功，接收者用本地账本来初始化一个Peer对象以及设置last_seen时间戳。然后，它会将接受到的账本与自己的账本进行比较。如果两个账本完全一样，那么这个链接就被Open，如果账本并不完全一致，那么此节点会创建一个新的被清零的账本并且会发送此账本。

Peer.send_want_list(WantList)

当链接已经Open的时候，节点会广发它们的want_list给所有已经链接的对等节点。这个是在(a)open链接后(b)随机间歇超时后(c)want_list改变后(d)接收到一个新的块之后完成的。

当接收到一个want_list之后，节点会存储它。然后，会检查自己是否拥有任何它想要的块。如果有，会根据上面提到的BitSwap策略来将want_list所需要的块发送出去。

Peer.send_block(Block)

发送一个块是直接了当的。节点只是传输数据块。当接收到了所有数据的时候，接收者会计算多重hash校验和来验证它是否是自己所需数据，然后发送确认信息。

在完成一个正确的块传输之后，接受者会将此块从need_list一到have_list,最后接收者和发送者都会更新它们的账本来反映出传输的额外数据字节数。

如果一个传输验证失败了，发送者要么会出故障要么会攻击接收者，接收者可以选择拒绝后面的交易。注意，BitSwap是期望能够在一个可靠的传输通道上进行操作的，所以传输错误（可能会引起一个对诚实发送者错误的惩罚）是期望在数据发送给BitSwap之前能够被捕捉到。

Peer.close(Bool)

传给close最后的一个参数，代表close链接是否是发送者的意愿。如果参数值为false,接收者可能会立即重新open链接，这避免链过早的close链接。

一个对等节点close链接发生在下面两种情况下：

silence_wait超时已经过期，并且没有接收到来自于对等节点的任何信息（BitSwap默认使用30秒），节点会发送Peer.close(false)。

在节点退出和BitSwap关闭的时候，节点会发送Peer.close(true).

接收到close消息之后，接收者和发送者会断开链接，清除所有被存储的状态。账本可能会被保存下来为了以后的便利，当然，只有在被认为账本以后会有用时才会被保存下来。

注意点：

非open信息在一个不活跃的连接上应该是被忽略的。在发送send_block信息时，接收者应该检查这个块，看它是否是自己所需的，并且是否是正确的，如果是，就使用此块。总之，所有不规则的信息都会让接收者触发一个close(false)信息并且强制性的重初始化此链接。

3.5 Merkle DAG对象

DHT和BitSwap允许IPFS构造一个庞大的点对点系统用来快速稳定的分发和存储。最主要的是，IPFS建造了一个Merkle DAG,一个无回路有向图，对象之间的links都是hash加密嵌入在源目标中。这是Git数据结构的一种推广。Merkle DAGS给IPFS提供了很多有用的属性，包括：

内容可寻址：所有内容都是被多重hash校验和来唯一识别的，包括links。

防止篡改：所有的内容都用它的校验和来验证。如果数据被篡改或损坏，IPFS会检测到。

重复数据删除：所有的对象都拥有相同的内容并只存储一次。这对于索引对象非常有用，比如git的tree和commits，或者数据的公共部分。

IPFS对象的格式是：

type IPFSLink struct {

Name string // 此link的别名

Hash Multihash // 目标的加密hash

Size int // 目标总大小

}

type IPFSObject struct {

links []IPFSLink //links数组

data []byte //不透明内容数据

}

IPFS Merkle DAG是存储数据非常灵活的一种方式。只要求对象引用是(a）内容可寻址的，(b)用上面的格式编码。IPFS允许应用完全的掌控数据域；应用可以使用任何自定义格式的数据，即使数据IPFS都无法理解。单独的内部对象link表允许IPFS做：

用对象的形式列出所有对象引用，例如：

> ipfs ls /XLZ1625Jjn7SubMDgEyeaynFuR84ginqvzb

XLYkgq61DYaQ8NhkcqyU7rLcnSa7dSHQ16x 189458 less

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