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【51CTO.com快譯】讓我們想象一下這樣一個場景,你正在下載一個最新的meme文件,并耐心地在等待下載的完成。這個meme非常熱門,所以你給你的朋友也發了一個鏈接。他們從你的手機中獲取了文件,然后又開始與他們自己的朋友進行了分享。這樣,meme文件便同時存儲在了幾十個設備當中,所以當一個新用戶獲得鏈接時,他們實際上最終會同時連接到其他多個人的設備上面,并從每個人那里獲得一些片段,這使得下載幾乎可以是即時的。

多虧了IPFS，這個非常真實、且非常容易使用的系統可能是我們實現更快、更民主的互聯網的關鍵。如上所述,IPFS的基本思想是使用用戶設備來存儲、索引和交付當下需要駐留在集中式服務器上的數據。這聽起來有點像是加密貨幣,沒有錯--這個項目的幕后推手Juan Benet曾將IPFS描述為“在某種意義上,IPFS對網站的影響……就像是比特幣對貨幣的影響一樣。”

什么是星際文件系統?

如果你知道BitTorrent或任何其他的P2P技術是如何工作的,那么你也可以很好地理解IPFS在做的事情。它可以在用戶設備之間發送文件(包括構成大多數網站的HTML、CSS和JavaScript文件)和文件片段,就像你完全可以合法地下載公共領域的音樂一樣。

這意味著,你只需檢查附近是否有人存儲了頁面(或其中的某些部分),而不是連接到服務器以查看站點。一旦你下載了這個頁面,你的設備也會將其儲存一段時間,這樣其他人就可以從你這里獲得它(或它的一部分)了。這聽起來有點復雜,但實際上它比我們目前使用HTTP協議在單個服務器-客戶端管道上發送數據的系統要高效得多。

為什么它是先進的?

與傳統網絡相比,IPFS有幾個很大的優勢:

• 更快、更高效的內容交付:你可以從地理位置相近的資源下載文件片段,從而最小化下載時間和帶寬。

• 去中心化:沒有一個單一的來源可以控制數據或控制對其的訪問。

• 信息保存:由于沒有單一的服務器會存儲所有的數據,所以它不會像GeoCities網站那樣就這么消失并帶走你所有的數據。
• 在連接較差的地區,連接速度也會更快、更穩定:只要你想要的內容已經被下載到了某個你可以訪問的地方,你就不需要進行長距離的連接,這對那些連接不穩定的地區來說非常有幫助。
• 審查的阻力:雖然還不完美,但總比集中式的模式更好。

工作原理:簡短版

現在任何人都可以使用IPFS網絡,因為它已經變得非常友好了。下面是一個簡短的流程概述

1. 當您將一個文件添加到IPFS中時,該文件會被分割為多個塊,每個塊都會通過一個算法分配得到一個惟一的ID。整個文件,包括這些塊ID,也被分配了一個ID。最初,你的機器將是人們可以獲取文件的惟一地方,但是其他節點(機器)也可以提取并分發文件。
2. 如果網絡注意到你的一些數據與已經存儲在那里的內容相同,它只會使用這些數據而不是添加副本。假設你正在主持一張你錄制的“豪華版”的專輯。其中10首歌曲與你已經錄制的專輯相同,但其中兩首是新的,因此當你將它們添加到IPFS時,系統將識別重復的歌曲并為它們使用現有的ID,而只為兩首新歌添加新的ID。

1. 網絡上的每個節點都會存儲一些數據(可能是節點希望分發的數據,加上節點最近打開的數據)和一個索引的一部分,該索引能夠幫助人們查找網絡上的內容。
2. 如果你想打開一個文件,你可以讓網絡查找它的ID并把你和它的擁有者聯系起來。名為IPNS的命名系統有助于將人類可讀的名字轉換成系統可搜索的以及機器可讀的ID。

更簡單的一種描述是:IPFS能夠為每個數據塊提供一個名稱,列出數據在任何給定時間的位置,并實現在設備之間直接發送數據。

工作原理:技術版

使IPFS起作用的主要有三件事:內容尋址模塊給數據一個標識,Merkle-DAG給它一個結構,而分布式哈希表能夠告訴你在哪里可以找到它。

內容尋址:告訴你是什么,而不是在哪里

我們當前的大多數內容都有其基于位置的地址(如C:/Users/Username/Documents, 192.124.249.3等)。這是在告訴我們去哪里找數據。這在分散的系統中是行不通的,因為內容可以存儲在任何地方,所以像IPFS和BitTorrent這樣的系統會使用“內容尋址”的方式。

內容尋址系統的工作原理是通過一種算法來為數據分配一個唯一的ID或哈希。每個相同的文件副本都會有相同的ID,這意味著當IPFS查找它時,它可以找到存儲在網絡上的每個實例。

Merkle-DAG:所有東西都有一個CID,它們都是相連接的

盡管聽起來像一個德國政黨,但Merkle-DAG(有向無環圖)實際上是一種組織數據的方法。在這個系統中,每一塊數據都有自己的內容ID(CID):文件夾、文件、文件內的數據塊--所有的一切。這意味著可以將文件分成不同的部分、驗證和重新組裝。

IPFS文檔將其描述為“海龜下面還是海龜”,因為所有內容都可以分解為一個由CID標識的數據集合。文件夾的CID將引導您到一個文件和文件夾CID的集合,其CID隨后也將引導您到表示其他內容片段的其他CID,而它們也有自己的CID。任何文件中的任何更改都會導致其哈希和其文件夾的哈希的更改。

但是,數據實際上并不在這里,它只是告訴你在哪里可以找到所有的數據,以及一旦你有了數據,所有的數據應該如何組合在一起。從本質上說,是Merkle-DAG為所有這些ID提供了一個結構,非常類似于計算機上的文件系統。

分布式哈希表:IPFS定位內容的方式

那么我們可以如何找到我們想要的數據呢?基本上,有一個大的數據庫,它會將內容ID與承載該內容的計算機的位置相匹配,數據庫本身也會被網絡中的每個人分割。當您請求一塊由CID表示的內容時,您的計算機將搜索CID,直到它找到了擁有它的人的列表。然后你的電腦將連接到這些人,下載你需要的東西,并把它們組裝起來。這就是分布式哈希表--本質上是一個關于誰擁有什么東西的大列表。

IPFS很酷,但它會變得流行嗎?

IPFS始于2015年,自那以后已經取得了快速的發展。已經有數十個應用程序和網站建立在它之上(包括分散的YouTube,或DTube),一個區塊鏈文件存儲系統(Filecoin),和一個GeoCities的替代品(Neocities)。它成功地將去中心化和用戶友好性結合在了一起,這可能就是為什么它成為了所有想要實現去中心化的項目的首選,比如Sociall(一個去中心化的社交網絡)和Brave。

Cloudflare的IPFS網關已經大受歡迎,網絡的使用也變得越來越容易了;你所要做的就是下載一個程序并安裝一個瀏覽器擴展。當然,對于它是否真的是最好的解決方案依然存在爭議--它也遠非是唯一一個有同樣愿景的項目--但它也還沒有顯示出任何可能放緩的跡象。即使它不能完全取代HTTP,它也肯定會成為下一個版本的Internet的一部分。

原文標題：How the Interplanetary File System (IPFS) Could Decentralize the Web，作者：Andrew Braun

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