解析 IPFS 範式

IPFS（The InterPlanetary File System 星際文件繫統）是我們在互聯網上感知數據和與數據交互方式的變革性方法。要真正理解 IPFS 背後的創新，我們首先需要了解當前網絡結構的局限性。

集中式網絡：簡要概述

來源：101blockchain

一般來説，當我們訪問一個網站或在線文檔時，我們基本上是在請求一個特定的服務器（或一組服務器）顯示那些內容。這就是被稱爲基於位置（location-based）的尋址。雖然這個繫統多年來服務於我們，但它有內在缺陷：

• 如果托管內容的服務器離線，內容將無法訪問。

• 集中化實體控製內容，使其易受審查或更改。

• 高流量需求可能會使服務器減速或崩潰，導緻中斷。

IPFS：重新思考數據穫取方式

來源： https://symphony.is/

IPFS引入了一種新穎的數據訪問方式：基於內容（content-based）的尋址。與其詢問數據存儲在哪裡，IPFS更關註數據是什麽。在IPFS中，每個文件及其每個塊都被賦予了一個獨特的指紋，稱爲內容標識符（CID，Content Identifier）。CID不僅標識內容，它是從內容的細節中派生的，確保了內容的真實性。

這種方法的優勢包括：

• 即使某些節點（或數據存儲點）離線，也仍然可以訪問內容。

• 維持數據完整性。即使文件的一小部分髮生變化，其CID也會改變。

• IPFS的本質是抵製審查。由於數據分布在網絡中，沒有單一實體能控製或阻止訪問。

深入了解 Merkle DAG

在幕後，IPFS 使用了一種稱爲Merkle有曏無環圖（DAG，Directed Acyclic Graph）的結構。簡單來説，這是一種組織和鏈接數據塊的方式。每個塊包含數據，併通過加密哈希與其他塊鏈接。這些鏈接形成了類似網絡的結構，確保數據完整性和高效檢索。如果你見過家譜，Merkle DAG有點相似，但它連接的是數據塊而不是親戚。

擁抱點對點範式

IPFS對數據存儲和檢索的獨特方法依賴於其點對點（P2P，Peer-to-Peer）結構。這種架構與傳統的互聯網模型不衕，它在解決集中式網絡的許多固有缺陷方麵起著重要作用。

理解點對點網絡

與傳統網絡不衕，傳統網絡中服務器（內容提供者）和客戶端（內容消費者）之間有明顯區別，在P2P網絡中，每個參與者都可以是兩者。這意味著：

• 分布式數據：數據不是存儲在中央位置，而是分布在網絡中的參與者之間，提高了冗餘性和可訪問性。

• 動態參與：節點可以隨意加入或離開網絡，而不會破壞網絡的整體功能。

• 直接數據交換：節點直接通信，無需中央調解者。這可以加快數據傳輸，特別是當節點地理位置接近或網絡連接強時。

IPFS 如何增強 P2P

IPFS 併不是第一個P2P網絡，但它帶來的創新使它特別適合去中心化網絡：

• 內容尋址：如前所述，IPFS使用CID進行數據檢索，確保準確性和數據完整性。

• 分布式哈希錶（DHTs，Distributed Hash Tables）：這個繫統是IPFS固有的，幫助在廣闊的網絡中定位數據，確保高效的數據檢索。

• Bitswap協議：IPFS的數據交換協議確保節點彼此合作，併高效地共享數據。當一個節點需要數據時，它會髮送請求。其他節點回應，確保請求者從最有效的來源穫取數據。

在去中心化的世界中確保數據持久性

雖然 IPFS 的去中心內化特性帶來了無與倫比的優勢，但也帶來了獨特的挑戰，特別是在數據持久性方麵。

垃圾回收在 IPFS 中的作用

爲確保有效利用資源，IPFS 節點可能會偶爾清除不常訪問的數據。垃圾回收過程可確保節點不會被休眠數據淹沒。不過，必鬚保護重要數據不被清除。

IPFS中“釘住（Pin）”的重要性

“釘住”是 IPFS 應對垃圾回收挑戰的解決方案。通過釘住數據，用戶將其標記爲重要數據。這樣，無論垃圾回收周期如何變化，被釘住的數據都能在網絡上繼續存儲和訪問。