一文看懂IPFS和Filecoin

最近IPFS异常火爆，市场上也出现了不少所谓的IPFS矿机，甚至出现开出天价的矿机。那么IPFS矿机真的能挖矿吗？IPFS到底与Filecoin有什么关系？

我们就在这篇文章中对IPFS和Filecoin进行一下科普，同时也希望帮大家理清两者之间的关系。

IPFS

IPFS星际文件系统（InterPlanetary File System ），是个旨在创建持久且分布式存储和共享文件的网络传输协议。它是一种内容可寻址的对等超媒体分发协议。是不是听起来挺玄乎？其实接触过BT网络的也很容易理解，简单来讲IPFS基于已有成熟技术的整合，其中主要包含KAD网络（成熟应用于eMule，电骡等）；BitTorrent传输技术（俗称BT协议），在IPFS中做了激励机制优化又称为BitSwap；Merkle DAG数据结构（来自于著名开源项目Git的数据结构）；自认证文件系统SFS。总结一句话IPFS通过KAD网络寻址使用BitSwap传输 Git Object，通过命名系统实现资源的访问，IPFS对现有技术进行了融合改造优化。

我们现在常用的这些APP、网站、朋友圈的数据都是放在中心化的服务器集群中存储的，然后通过URL、URI、域名系统定位资源去访问，而IPFS呢，不是基于这种域名寻址，而是内容寻址，它会从一个资源的内容计算出一个哈希值，这个值直接反应这个资源的内容。一个IPFS客户存储一个大文件资源到IPFS网络，当该资源较大时IPFS通过对资源文件进行分片，分别计算哈希，并通过Merkle DAG（Git数据格式）对该资源文件进行组织，每个分片可能存在一个节点或多个节点，并且可能是多个副本来保证某些节点失效时还可以在其他节点取得文件分片。

当 IPFS客户需要使用一个资源时，它会通过 DHT分布式哈希表找到其所在的节点，通过BitSwap协议（基于BT协议）回传资源并在本地使用。IPFS其中还有一块内容就是自认证SFS，简单点说就是自认证命名，例如你可以用你的身份去定义一个目录，当访问时节点可以判定你是否有权限访问目录或目录下的资源。使用IPFS对用户来说是透明的，也就是说用户只需要将需要存储的资源文件放置到自己指定的目录下，IPFS客户端会自动切割文件，分别计算HASH，通过 KAD网络将分片文件存储到全网的DHT分布式哈希表中，其中文件传输都通过 BitSwap P2P网络进行传输。

IPFS所依赖的已有技术都是上一代P2P网络的相关技术，最直接的用户就是大文件分发和存储。可以理解为一个超级网盘，目前所有IPFS节点都提供存储空间同时也需要其他节点帮助自己存储资源，这本质上与BitTorrent、eMule、比特彗星等P2P软件的共享精神是一致的，即「人人为我，我为人人」，你需要别人的存储帮助同时也要求自己有共享。

从本质上来说IPFS将原来P2P软件的按需下载转变为资源的长期存储，那么长期存储就需要有QoS保证，否则没有用户愿意将自己有价值数据或者需要QoS保证的资源内容存储到IPFS中。那么对于一个松散的IPFS网络，用户的随意退出、网络质量的不确定性、存储地理位置的不确定性、硬件资源性能参差不齐，硬件资源的性能抖动（非独占硬件），这些问题都使得IPFS没有办法去存储对QoS有强需求的资源存储，换句话说没有办法在商业领域中使用，除非将IPFS由一个实体公司或机构来部署，对使用的硬件环境和资源进行质量背书，目前已经有使用IPFS私有化的应用案例。

Filecoin

Filecoin是一个去中心化存储网络，也叫做Filecoin的区块链，Filecoin进行了ICO，代币名称为FIL。Filecoin与IPFS是两个项目，IPFS是底层协议，并没有ICO。FIlecoin区块链中的矿工可以通过为客户提供存储来获取FIL。相反的，客户可以通过花费FIL雇佣矿工来存储或分发数据。

需要注意的是，IPFS未来的价值，不等同于Filecoin有同样的价值。很多应用可以构建在 IPFS协议上，或者说在 IPFS上可以建立很多像Filecoin这样的项目。目前已经有一些应用项目基于 IPFS来实现了，如 Akasha就是一个基于以太坊和 IPFS的社交博客创作平台，还有EOS底层存储也是采用的 IPFS协议。而这些应用和 Filecoin没有太多关系，这些项目用户也不会为 Filecoin支付费用。

Filecoin是基于IPFS进行 ICO的另外一个项目，本质上来说 Filecoin是对 IPFS网络的一个激励层，如前文所述IPFS可以理解为一个BT软件，那么BT软件多年来一直未解决的问题就是如何激励资源的贡献者，如何激励参与者提供更好的磁盘、更好的网络，提供给使用者更好的使用体验和稳定质量。

Filecoin 去中心化存储网络 (Decentralized Storage Network，简称DSN)，在这个网路中准备构建两个市场分别为「存储市场」和「检索市场」也就是写入存储和检索读取数据去使用。如前文所述，IPFS 是P2P网络。人人为我，我为人人在商业世界是不成立的，所以Filecoin提出了激励机制，即使用存储证明去挖矿，以此来奖励存储矿工提供更好质量的存储服务，同时在检索市场激励网络较好或响应性能较好的矿工获取奖励。

Filecoin提出要解决3个主要问题：

1）解决复制证明，也就是如何证明一个文件被一个专属设备存储了。

2）PoSt时空证明，如何证明一个矿工在一段时间内存储了客户的数据。

3）如何用PoSt代替PoW成为一种新的共识机制用于记账。

“复制证明”(PoRep)是一个新型的存储证明。它允许服务器（既证明人P)说服用户（既验证者V）一些数据D已被复制到它唯一的专用物理存储上了。该方案是一种交互式协议。

当证明人P:（a）承诺存储某数据D的n个不同的副本（独立物理副本），然后（b）通过响应协议来说服验证者V，P确实已经存储了每个副本。“时空证明”，它可以让验证者检查存储提供商是否在一段时间内存储了他的外包数据。关于更多具体原理后续专门文章分析说明。

Filecoin于2014年发布第一版白皮书，至今已经过去了4年时间，目前为止还没有确切的测试网络上线时间，基于Filecoin的DApp目前更没有任何消息或进展，根据Filecoin规则只有存储了用户的数据才能挖到FIL，但是在国内，矿机先行，各类矿机矿池在国内疯狂营销，这些矿机投资者需要苦等Filecoin上线，上线之后还需要继续等待存储类DApp的存储消费，矿机才有可能挖出FIL，那么矿主的硬件投入和FIL的抵押投入什么时候能收回成本，目前来看还是未知数，可能还得继续等待......