星際文件傳輸協議，能重構web信息傳遞方式嗎？

來源網路

2018年兩大互聯網巨頭相繼出現宕機事件，6月27日阿里雲宕機一個小時，7月24日騰訊雲宕機早8點---11:40分時長3小時40分鐘；而國外亞馬遜AWS、谷歌雲等中心化存儲問題也不斷暴露，信息傳輸不穩定帶來不安全感。

隨著信息時代到來而導致的大數據爆發，信息傳遞、存儲成為接入網路、連接生活重要一環，作為互聯網傳統信息傳遞方式的HTTP協議，從長遠時間發展來看，不可避免存在某種「隱患」。

星際文件傳輸協議VS傳統HTTP協議

傳統HTTP協議傳輸往往需要中心伺服器作為溝通橋樑，比如用戶A想下載某個網路文件，需要通過HTTP協議向伺服器發送一個下載文件請求，輸入ip地址或者域名，讓電腦知道去哪裡尋找伺服器，同時根據地址查找到相應文件，之後電腦向伺服器發送請求，TCP將下載好的文件片段重新組裝，發送至用戶電腦，如果出現文件損壞，會再一次發起請求，重新下載整個文件。

在互聯網中，所有的數據都保存在中心伺服器上，無論是下載文件或是預覽網頁，都需要從伺服器上獲取，一旦中心伺服器出現受限或者宕機，用戶想要查找或者下載的內容也受一定限制，另外，如果多人想要同一份資料，那麼每個人都需要下載同一份文件，浪費巨大的存儲空間，並且，對於按地址定址方式，有很大不穩定性，一旦ip地址下線不再使用，用戶再也無法訪問該信息內容。

互聯網在信息傳遞上的快速、簡便，極大方便了人們對彼此信息之間的交流與共享，但同時也暴露出諸多問題。

星際文件傳輸協議（IPFS）在信息交換上與HTTP協議類似，不同的是IPFS採用去中心化思路，也就是說，在IPFS網路上不存在任何一台中心伺服器，由於是分散式數據存儲（在各個節點伺服器上），也就不會出現信息丟失以及被篡改，同時能夠讓數據實現共享，從而節省大量存儲空間。

IPFS運作機制

IPFS採用Merkle DAG（有向無環圖），使用目標哈希散列構建對象連接。

Merkle Tree是由美國計算機學家Merkle於1979年申請的專利，Merkle Tree通常也被稱作Hash Tree，顧名思義，就是存儲hash值的一棵樹。

? Hash是一個把任意長度的數據映射成固定長度數據的函數。

? 輸入數據的改變會得出不同的hash結果。

在P2P數據傳輸網路中，將文件拆分為多個小分支，IPFS網路中將文件拆分為256Kb的小文件，然後進行哈希計算，生成一段哈希值，將各個片段的哈希值放入數組當中，打包成區塊，再將其分發到IPFS網路中，由各個分散式節點（伺服器）存儲。

在傳輸過程中，若文件損壞一部分，只要重新下載損壞部分的數據塊即可。對於小於1K的文件，IPFS為了避免打包成一個區塊，浪費存儲空間，將小於1K文件直接與哈希索引放在一起上傳給IPFS節點，不會額外佔用一個塊。

由此可知，IPFS理念是儘可能使用少的存儲空間，盡量分散存儲文件。對於相同的文件，IPFS里有去重複機制，只建立一個文件夾，刪除重複的文件，並修改版本歷史記錄，這樣大大減少存儲佔據的空間，同時也保障了系統運行速率以及安全。

Merkle DAG模式

DAG稱為有向無環圖，表示從任意定點觸發都無法回到該點。很多人認為這有希望取代狹義上的區塊鏈技術，採用不同以往塊鏈式的數據結構，DAG分散式賬本有著高拓展、高並發性，給數據傳輸帶來更大延伸空間。

傳統線性區塊鏈數據同步機制是同步的，可能造成網路堵塞，DAG採用非同步通訊機制，允許並發寫入，多個節點按照不同節奏同時交易，不必明確先後順序，在同一時刻的網路數據可能不一樣，但是最終的數據依然同步。

IPFS採用Merkle Tree 與DAG結合形成Merkle DAG模式，從地址定址過渡到內容定址。

? 內容定址：使用多重哈希來唯一識別一個數據塊的內容。

? 防篡改：可以方便的檢查哈希值來確認數據是否被篡改。

? 去重：由於內容相同的數據塊哈希是相同的，可以很容去掉重複的數據，節省存儲空間。

通過內容定址，由搜尋IP地址變更到搜索內容，告訴網路想要「搜索的內容」而不是「輸入地址」查找，只要網路節點中，有一處節點對這一部分文件內容沒有丟失、損壞，就可以完成數據傳輸。

激勵機制構建的信用體系

在IPFS網路中，節點之間首次連接時，彼此需交換公鑰進行身份驗證，節點之間在網路中定期通信，通過使用BitSwap協議與其它節點進行塊（block）交換實現數據分發。

IPFS運用「共生機制」平衡節點之間利益，任何節點從其它節點獲取塊（資源信息）會產生「債務」，而存儲、發送資源可以獲得補償、獎勵，同時，每個節點都記錄著相連節點的「債務」情況，欠債越多，能夠獲取節點的優先順序也就越低。基於通信網路建立的信用體系，將獲取資源與存儲、發送信息建立平衡機制，激勵更多節點參與維護IPFS網路運轉。

IPFS激勵策略：

? 最大化交易性能以及交換效率。

? 防止節點出現「只拿不給」，只從網路獲取資源而不付出一定資源。

? 對信任節點限制更寬鬆，鼓勵更多節點遵守IPFS網路規則。

通過激勵策略激勵所有節點樂於分享他們所擁有的塊，在IPFS網路中實現共享文件、價值傳輸動態平衡機制，基於去中心化、不可篡改的數據傳輸特性，未來，IPFS將可能成為下一代「HTTP」協議，在去中心化浪潮中重新定義數據傳輸方式。

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