互联网正变得越来越中心化。从域名解析到内容托管，再到路由和证书颁发，越来越多的服务都集中在少数几家大型公司手中。这种中心化趋势带来了单点故障风险，一旦这些公司出现问题，整个互联网都可能陷入瘫痪。2013 年亚马逊电商平台的宕机事件就是一个典型的例子，每分钟的损失超过 66000 美元。
为了解决这个问题，近年来兴起了一场“网络去中心化”技术运动，旨在赋予用户更多控制权。IPFS (星际文件系统) 就是这场运动中的重要一员。IPFS 是一个完全去中心化的、内容寻址的媒体对象存储和检索平台。 它将内容的名称与其存储位置分离，并依赖去中心化的对等网络来索引和存储数据，从而避免了单一实体对网络的控制。
IPFS 的核心概念
IPFS 的设计基于四个主要概念：
- 内容寻址: IPFS 使用基于哈希的内容标识符 (CID) 来标识数据，而不是使用传统的基于位置的地址。这意味着数据可以由任何对等点提供，而无需依赖特定的服务器。
- 去中心化对象索引: IPFS 使用去中心化的 P2P 覆盖网络来索引对象的可用位置，即使一些节点失效，也不会影响数据的访问。
- 不可变性及自认证: IPFS 使用加密哈希来自认证对象，确保数据的完整性和真实性，无需依赖证书颁发机构。
- 开放参与: 任何人都可以部署 IPFS 节点并参与网络，无需特殊权限。
IPFS 如何工作？
IPFS 通过以下步骤发布和检索内容：
- 内容发布: 当用户将数据导入 IPFS 时，数据会被分割成块，每个块都会被分配一个唯一的 CID。然后，IPFS 会构建一个 Merkle DAG (默克尔有向无环图) 来存储这些块，并生成一个根 CID，代表整个数据的标识符。
- 提供者记录: 为了让其他用户找到数据，发布者需要生成一个提供者记录，将 CID 映射到自己的 PeerID (对等点标识符) 和 Multiaddress (网络地址)。
- DHT 索引: 提供者记录会被发布到一个去中心化的哈希表 (DHT) 上，DHT 会将 CID 和 PeerID 存储起来，并帮助用户找到数据。
- 内容检索: 当用户想要检索数据时，他们会向 DHT 发送请求。DHT 会根据 CID 找到最近的提供者记录，并返回提供者的 PeerID 和 Multiaddress。
- 对等点连接: 用户会连接到提供者，并使用 Bitswap 协议从提供者获取数据。
IPFS 的优势
IPFS 带来了许多优势，包括：
- 名称持久性: 数据的标识符是不可变的，即使数据被复制或移动，其标识符也不会改变。
- 文件完整性: IPFS 使用加密哈希来验证数据的完整性，确保数据没有被篡改。
- 数据去重: IPFS 会自动识别和删除重复数据，节省存储空间和带宽。
- 抗审查性: 由于数据分布在多个节点上，任何人都无法轻易删除或修改数据。
- 网络分区容错性: 即使网络出现故障，IPFS 仍然可以正常工作。
IPFS 的挑战
IPFS 也面临着一些挑战，包括：
- 激励机制: 目前 IPFS 缺乏有效的激励机制，导致用户参与度不高。
- 访问控制: IPFS 默认不提供访问控制机制，需要用户自行实现。
- 内容可用性: 由于 IPFS 是一个尽力而为的网络，无法保证所有数据都始终可用。
IPFS 的未来
尽管面临着挑战，IPFS 仍然拥有巨大的潜力。它有可能改变我们存储和访问数据的方式，并为互联网带来更去中心化、更安全、更可靠的未来。
参考文献