一文带你全面了解IPFS技术和它的未来发展方向

随着2017年Filecoin大火之后，IPFS真正进入公众的视野当中。IPFS/Filecoin在中国的生态分为四大块：

第一块是应用生态，主要在应用层面的发现和落地；

第二是社区生态，主要在维护开源社区，希望有更多的爱好者加入进来；

第三是知识输出生态，因为IPFS/Filecoin体系过于复杂，需要有人来解释，有人来进行知识输出，目前国内能真正进行知识输出的人并不多；

第四是矿机和矿场生态，时机已成熟，后续将逐步展开对于矿机的宣传。

IPFS的工作原理

一项技术的诞生和发展不可能永远良性循环下去，伴随着迭代和更新，必然会暴露出难以调和的弊端。而HTTP正处于改变或者替代的关键时期，也因此，IPFS应运而生。而为了与Filecoin进行明确的区分，我们首先应明确IPFS到底是什么。

IPFS（InterPlanetary File System）的中文名是星际文件系统，由Juan Benet在2014年5月份发起。IPFS本质上是一种内容可寻址、版本化、点对点超媒体的分布式存储、传输协议，目标是补充甚至取代过去20年里使用的超文本媒体传输协议（HTTP），希望构建更快、更安全、更自由的互联网时代。

IPFS的最终目标不仅仅是为了加速web，而是为了最终取代HTTP协议，使互联网更加美好。

在集中化和分散集群的基础上，IPFS会成为互联网平台所提供的网络服务的第三种模式。IPFS想打造一个点对点的网络拓扑，相当于颠覆HTTP所代表的分布关系，它具有内容可寻址的特点，通过文件内容生成唯一的哈希标识，一定程度上节约了空间开销的成本。而IPFS具体的工作原理是这样的：

1、IPFS为每一个文件分配一个独一无二的哈希值（文件指纹：根据文件的内容进行创建），即使是两个文件内容只有1个比特的不相同，其哈希值也是不相同的。所以IPFS是基于文件内容进行寻址，而不像传统的HTTP协议一样基于域名寻址。

2、IPFS在整个网络范围内去掉重复的文件，并且为文件建立版本管理，也就是说每一个文件的变更历史都将被记录（这一点类似版本控制工具git，svn等），可以很容易个回到文件的历史版本查看数据。

3、当查询文件的时候，IPFS网络根据文件的哈希值（全网唯一）进行查找。由于每个文件的哈希值全网唯一，查询将很容易进行。

4、如果仅仅使用哈希值来区分文件的话，会给传播造成困难，因为哈希值不容易记忆，就像ip地址一样不容易记忆，于是人类发明的域名。IPFS利用IPNS将哈希值映射为容易记的名字。

5、每个节点除了存储自己需要的数据，还存储了一张哈希表，用来记录文件存储所在的位置。用来进行文件的查询下载。

基于IPFS的运作机理，它可以在互联网场景中进行广泛的应用，如在 /IPFS和/ipns下面挂载全球文件系统、挂载个人同步的文件夹，可以自动进行版本管理，自动备份、作为加密文件和数据共享系统、作为带版本控制的软件包管理系统、作为虚拟机的根文件系统、作为数据库等。

而IPFS实质上为我们解决的最终要内容是：数据存储。它能够极大的降低数据存储的成本，提升数据下载速度。

IPFS是互联网缺陷的解决方案

IPFS的诞生是为了解决目前互联网所存在的弊端，因此，我们首先应明确互联网所存在的问题。

众所周知，互联网是建立在HTTP协议上的。HTTP协议是个伟大的发明，让我们的互联网得以快速发展。但是互联网发展到了今天HTTP逐渐出来了不足。

（1）HTTP的中心化是低效的，并且成本很高。

使用HTTP协议每次需要从中心化的服务器下载完整的文件（网页，视频，图片等，速度慢，效率低。如果改用P2P的方式下载，可以节省近60%的带宽。P2P将文件分割为小的块，从多个服务器同时下载，速度非常快。

（2）Web文件经常被删除。

是不是经常你收藏的某个页面，在使用的时候浏览器返回404（无法找到页面）， http的页面平均生存周期大约只有100天。Web文件经常被删除（由于存储成本太高），无法永久保存。

IPFS提供了文件的历史版本回溯功能（就像git版本控制工具一样），可以很容易的查看文件的历史版本，数据可以得到永久保存。

（3）中心化限制了web的成长。

现有互联网是一个高度中心化的网络。互联网是人类的伟大发明，也是科技创新的加速器。各种管制将对这互联网的功能造成威胁，例如：互联网封锁，管制，监控等等。这些都源于互联网的中心化。而分布式的IPFS可以克服这些web的缺点。

（4）互联网应用高度依赖主干网。

主干网受制于诸多因素的影响，战争、自然灾害、互联网管制、中心化服务器宕机等等，都可能是我们的互联网应用中断服务。IPFS可以是互联网应用极大的降低互联网应用对主干网的依赖。

而IPFS又是如何解决这些缺点的呢？主要体现在四个方面：

1、下载速度快，不再依赖主干网，中心化服务器。

整个IPFS系统是一个分布式的文件存储系统，那么在下载相关数据的时候，将从多个节点同时下载，相比于HTTP从中心服务器的下载速度要快很多，大家都用过P2P下载（比如：迅雷，BitTorrent），IPFS下载过程跟这个类似。

2、存储空间变得非常便宜。

由于IPFS使用的是区块链技术，利用Filecoin（为了的文章中会将如何获取Filecoin，也就是挖矿）来激励矿工分享自己的硬盘，并且IFPS从全网去掉了冗余存储（从整个网络空间考虑，这将大大节省网络存储空间），将来的IPFS存储将会变得非常便宜（与我们现在的云盘，各种中心化的CND相比较）。

3、安全。

中心化服务器目前很难抵挡DDoS攻击，当大量的访问请求从四面八方涌来，中心化的服务器几乎会在一瞬间瘫痪，如电商、银行等行业，巨大的访问量随时可能造成服务器宕机。IPFS天生就拥有抵挡这种攻击的能力，因为所有的访问将会被分散到不同的节点。甚至攻击者自己也是节点之一。某种程度上讲，IPFS甚至能抵挡量子计算的攻击。

4、开放。

众所周知，比特币是一种去中心化，匿名的数据货币，这些特性使得比特币无法被管制，交易无法篡改。 IPFS同样，由于是建立在去中心化的分布式网络上的，所以IFPS很难被中心化管理，限制。互联网将更加开放。

IPFS的缺陷和它的应对策略

IPFS是伟大的，但是在探索的过程中难免会出现需要不断完善的缺陷。伴随着项目的不断深入，IPFS所存在的缺陷也暴露出来。

1）信息不可撤销、不可篡改是IPFS的优点，但是，如果是一个需操作的文件，或者说是内容错误、信息需要更新的文件，那么不可撤销、不可更改将会成为一个很麻烦的事情。

对此，IPFS给出的对应措施是：可以将修改之后的文件上传至IPFS，IPFS也会对文件进行更新，在IPFS内可搜索到文件更新的所有历史纪录。

2）IPFS将大文件分别存放于不同的块中，也不可避免的有一个隐患，即：如果一部分存放文件的节点统统下线不可用了，并且该文件没有备份，那么整个文件都是不可用的。

对此，有两种解决方案，一是激励更多的节点去存储这个信息，二是积极分发文件，使得更多节点存储这个信息。IPFS也认识到了这个问题，于是创始团队又推出Filecoin帮助解决这个问题。Filecoin共发行20亿枚，并在2017年7月进行代币私募，8月进行了代币众筹，融资超过2.5亿美元，成为史上规模最大的代币发行之一。

Filecoin是建立在IPFS基础上的一条公链，旨在创立一个分布式的储存市场，帮助IPFS激励用户利用多余的空间存储链上信息，维系IPFS生态的正常运行与发展。

Filecoin激励用户出租自己的闲置硬盘、磁盘等存储空间，用于接收链内存储信息，防止部分节点下线或破坏导致文件不可用问题。出租了自己存储空间的用户便成为矿工，只需连接到 Filecoin网络，然后等着协议来处理文件传输和交易就行。矿工贡献的存储空间越大，获得的Filecoin（FIL）就越多。当然，客户也可以通过花费Filecoin来雇佣矿工来存储或分发数据。

FileCoin与IPFS的关系

IPFS是一个协议也是一个p2p网络，它类似现在的bt网络，只是拥有更强大的功能，使得IPFS可以拥有了取代http的能力，为我们建造更好的web。Filecoin是一个分布式存储网络，把云存储变为一个算法市场，代币和区块链在这里面起到很重要的作用。现在已经在运行的Storj、sia，玩客云等等都是这种类型的网络，如果没有IPFS，Filecoin就是跟这些项目没有太大区别。

把IPFS和Filecoin放在一起来看的话：Filecoin是运行在IPFS上面的一个激励层。IPFS有巨大存储需求和节点需求，而p2p网络节点越多下载越快，如果没有激励机制，没人愿意贡献如此多的节点和存储，于是就想到了Filecoin。

Filecoin可以为IPFS贡献节点，同时Filecoin带着一个巨大的分布式存储空间，解决了IPFS的存储问题。于是IPFS跟http对比拥有了更强的优势。

Filecoin代币的作用：Filecoin协议的代币也叫Filecoin（说Filecoin的时候可能说的Filecoin网络，也可能说的是 Filecoin代币 ），代币是沟通资源使用者（用户）和资源提供者（矿工）的中介桥梁，Filecoin协议拥有两个交易市场，数据检索和数据存储，双方在市场里面提交自己的需求，达成交易。Filecoin和IPFS两者相辅相成，共同协作才能发挥出最大的价值。

Filecoin的挖矿机制

IPFS/Filecoin的潜在价值，吸引的不只是开源社区的技术开发人员，同时也吸引着无数矿工。

Filecoin的矿工分为两种：存储矿工和检索矿工。检索矿工对于带宽和性能要求较高，而存储矿工则是大家都可以参与的，所以我们平时所说的挖矿通常指的是Filecoin的存储矿工。

而Filecoin对于挖矿的标准较低：

矿机：矿机不需要高配置，普通机子就可以，保证一定的接入带宽。

硬盘：重点是硬盘空间，现在把重点放在研究如何降低硬盘的每T成本，不同的硬盘类型，不同的使用寿命，初始投资，未来硬盘成本的降低。

网速：IPFS是p2p类型的网络，如果网速够快，可以参与数据检索市场的挖矿。

由于Filecoin挖矿并不需要进行大量的运算，也不会产生大量的电力消耗和噪音，耗电量甚至小于普通家用电脑。它是一个激励大家贡献存储能力的挖矿模式，更像是共享经济的概念。

这种带有竞争性的激励模式也会促使矿工们拥有更好的上行带宽，更好的硬盘读取性能，并正确的完成存储任务，所以从原理上，是非常公平合理的，也进而造成了全民挖矿的效应。

（作者：矩阵数字经济智库，内容来自链得得内容开放平台“得得号”；本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场）