通过IPFS的关键组件，看构建Filecoin的基础是什么？

The InterPlanetary File System，星际文件系统IPFS

IPFS试图通过一个新的p2p文件共享系统，来解决客户端-服务器模型和HTTP网络的不足。这个系统是几个新的和现有的创新的综合。

IPFS是由Protocol Labs创建的一个开源项目，Protocol Labs是网络协议的研发实验室，也是前Y Combinator初创公司。Protocol Labs还开发了IPFS的互补系统，例如IPLD和Filecoin。世界各地数百名开发人员为IPFS的开发做出了贡献，因此IPFS的编排一直是一项巨大的任务。

以下是主要组件：

1）分布式哈希表

哈希表是一种数据结构，它将信息存储为键/值对。在分布式哈希表（DHT）中，数据分布在计算机网络中，并进行有效的协调以实现节点之间的高效访问和查找。

DHT的主要优点是分散性、容错性和可扩展性。节点不需要集中协调，即使节点发生故障或离开网络，系统也能可靠地运行，而DHT可以扩展到容纳数百万个节点。这些特性结合在一起，形成了一个比客户端-服务器结构更具弹性的系统。

2）块交换

文件共享系统Bittorrent依靠一种创新的数据交换协议，能够成功地协调数百万个节点之间的数据传输，但它仅限于torrent生态系统。IPFS实现了这个协议的一个通用版本，称为BitSwap，它可以作为任何类型数据的市场。这个市场是Filecoin的基础：一个基于IPFS构建的p2p存储市场。

3）默克尔DAG

merkle-DAG是merkle树和有向无环图（DAG）的混合。Merkle树确保在p2p网络上交换的数据块是正确的、未损坏的和不变的。这种验证，是通过使用加密哈希函数组织数据块来完成的。这只是一个函数，它接受一个输入并计算与该输入相对应的唯一字母数字字符串（hash）。检查一个输入是否会产生一个给定的哈希很容易，但是从哈希中猜出输入却非常困难。

单个数据块称为“叶节点”，将其散列形成“非叶节点”。然后可以将这些非叶节点合并并进行哈希处理，直到所有数据块都可以用一个根哈希表示。下面是一个更简单的概念化方法：

DAG是一种对没有周期的信息的拓扑序列进行建模的方法。DAG的一个简单例子是家谱。merkle DAG基本上是一种数据结构，其中哈希用于引用DAG中的数据块和对象。这创建了几个有用的特性：IPFS上的所有内容都可以唯一地标识，因为每个数据块都有一个唯一的哈希。另外，数据是防篡改的，因为更改它会更改哈希，如下所示：

IPFS的中心原则是在一个广义merkle-DAG上对所有数据进行建模。这个安全特性的重要性是不可低估的。

4）版本控制系统

merkle DAG结构的另一个强大特性是，它允许构建分布式版本控制系统（VCS）。最流行的例子是Github，它允许开发人员轻松地同时在项目上进行协作。Github上的文件可以使用merkle DAG进行存储和版本控制，它允许用户独立地复制和编辑文件的多个版本，存储这些版本，然后将编辑内容与原始文件合并。

IPFS对数据对象使用类似的模型：只要可以访问与原始数据相对应的对象以及任何新版本，就可以检索整个文件历史记录。假设数据块在网络上本地存储并且可以无限期缓存，这意味着IPFS对象可以永久存储。

此外，IPFS不依赖于对Internet协议的访问。数据可以分布在覆盖网络中，覆盖网络只是建立在另一个网络上的网络。这些特性是值得注意的，因为它们是抵制审查的网络的核心元素。它可以成为促进言论自由的一个有用工具，以对付世界各地普遍存在的互联网审查制度，但我们也应该认识到，不良行为者有可能滥用互联网。

5）自我认证文件系统

我们将介绍的IPFS的最后一个基本组件是，自认证文件系统（SFS）。它是一个分布式文件系统，不需要特殊的数据交换权限。这是“自我认证”的，因为提供给客户端的数据通过文件名（由服务器签名）进行身份验证。结果如何呢？您可以通过本地存储的透明性来安全地访问远程内容。

IPFS建立在这个概念的基础上，创建了行星际名称空间（IPNS）。它是一种自认证文件系统，使用公钥加密技术对网络用户发布的对象进行自我认证。前面提到，IPFS上的所有对象都可以唯一地标识，但这也扩展到了节点。网络上的每个节点都有一组公钥、私钥和节点ID，节点ID是其公钥的哈希。因此，节点可以使用其私钥对其发布的任何数据对象进行“签名”，并且可以使用发送方的公钥来验证此数据的真实性。

我们再来快速回顾一遍IPFS的关键组件：

通过分布式哈希表，节点可以存储和共享数据，而无需中心协调。IPNS允许交换的数据使用公钥加密进行即时预身份验证和验证。merkle DAG结构支持唯一标识、防篡改和永久存储数据。我们可以通过版本控制访问已编辑数据的过去版本系统。

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