【存儲賽道】相較HTTP協議，IPFS究竟哪裡不一樣？

Filecoin與IPFS這兩個概念常常一同出現，因為它們都是協議實驗室Protocol Labs研發的協議，二者是互補關係。IPFS是一個分散式系統，允許用戶存儲、檢索文件、網頁、應用和數據；而 Filecoin為這個網路協議提供存儲的永續性。Filecoin設計的激勵原理是客戶付費使用礦工提供的存儲空間，而礦工通過持續存儲數據、提供證明賺取費用和獎勵。

簡單來說：IPFS構建點對點的存儲網路，Filecoin為它提供獎勵機制、吸引參與者。

HTTP協議

我們當前身處的Web 2.0時代，絕大多數的網路數據交流都是通過超文本傳輸協議（Hypertext Transfer Protocol，即HTTP）完成的。HTTP協議是一個應用層協議，遵循請求-響應的運作方式——客戶端發出連接請求，之後伺服器處理請求並給出響應。

如果我們想讀百度百科對於比特幣的介紹，只需要點擊或輸入它的網址https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin並等待伺服器的響應，得到回復後我們就能瀏覽這個網頁了。

把這個過程分解來看，實際上發生的是兩個計算機間的交流，而除了兩台電腦外用到的工具還有：傳輸控制/網路協議（TCP/IP）、網路連接、IP地址、域名（domain name）、域名系統（DNS）、統一資源定位器（URL）、HTTP協議。

· TCP/IP協議是通信協議，它規定了互聯網中各部分進行通信的標準和方法。

· 網路連接是保證計算機之間可以通信的渠道。

· IP地址指的是每一台計算機的獨特標識碼，相當於給網路中每個設備一份編號，用它來認定設備的身份、接受或發送新消息。IP地址一般是由純數字或數字加字母組成，格式類似172.16.254.1或2001:db8::8a2e:370:7334

· 域名通常指一個網址的頂級域名，是由一串用點分隔的名字組成的、網路上某一台計算機或計算機組的名稱，用於在數據傳輸時對計算機的定位標識。在上文的例子中我們所訪問的網站是「百度」，百度的域名是baidu.com，既我們用戶在地址欄里真正輸入的字元。有了這個域名，我們可以通過網頁對應的名稱訪問網址，而不需要記住複雜的IP地址。

· DNS類似於互聯網的地址簿，由於用戶輸入的域名和計算機本身的IP地址不同，我們需要通過工具將二者聯繫起來。DNS是將域名和IP地址相互映射的一個分散式資料庫，能夠使人更方便地訪問互聯網。

· URL包括域名和要訪問網頁的其他信息（如路徑），它也就是我們最終訪問該網頁時地址欄呈現的字元。上文我們訪問的百度百科的域名是baike.baidu.com，而它的路徑是item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin，因此這個網址的URL是https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin。

· HTTP協議是基於TCP/IP的應用層，也是傳輸協議，它是目前WWW中應用最廣的協議。

有了這些工具的幫助，現在我們再重新搜索關於比特幣的介紹：

1. 我們在瀏覽器的地址欄輸入比特幣百科的URL：https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin，此時DNS會在庫中搜索它對應伺服器的IP地址；

2. 我們的客戶端向伺服器發送HTTP請求，要求它給自己發來網頁的複製內容；

3. 伺服器響應並同意我們的請求，然後將該網站的數據發送到我們客戶端的IP地址上；

4. 客戶端接收信息並由瀏覽器將其整合成網頁，呈現在我們面前。

如果我們不是已知網頁的URL直接訪問，也可以通過進入百度域名baidu.com然後搜索的方法打開這個網頁，二者的原理是一樣的。

這個過程對於我們用戶來說相當簡單，那麼還有什麼地方需要改進嗎？有的。

1. 中心化：我們要瀏覽百度的網頁，當然需要觸發百度的伺服器。那麼如果我們想要建立自己的網站，相應的數據也是存儲在大公司擁有的伺服器中，比如亞馬遜、谷歌、百度。而交由單一組織管理的數據總是面臨風險與不便。

由於高度依賴中心伺服器，一旦伺服器被攻擊，整個網路會癱瘓無法訪問；數據管理方或政府機構可能對文件內容進行審查、修改甚至刪除；由於數據從單一伺服器傳來，且可能距離接收者極遠，導致載入內容的速度可能會較慢，讓網路的效率變低。

2. 位置定址：當前的網路文件傾向於通過位置定址（location addressing）獲取，也就通過存儲時文件所在的位置來檢索的方法。打個比方，我們去圖書館借書時可以通過檢索引擎找到我們需要的書的信息，裡面包括國際標準書號（ISBN）以及所在藏室、書架等具體位置信息，而位置定址為我們提供的就是書所在位置的信息。

這種方法雖然可以讓伺服器快速找到我們要的信息，但無法保證信息的持久性。就像我們在圖書館找到的書一樣，也許書中的內容被人做了記號、刪減、甚至撕掉了幾頁，這導致我們無法再看到相應的內容了。位置定址的弊端就在這裡，如果存儲的內容（圖像、文本、網頁、視頻等）已經被更改、刪除或放棄，它就變得無法恢復。

這兩個Web2.0網路的存儲特性已經為我們帶來諸多不便，如果要解決這些問題就要首先改變存儲方式，這也是IPFS協議在做的工作。

IPFS協議

IPFS全稱InterPlanetary File System，既星際文件系統。它相較於HTTP協議最大的不同是去中心化存儲+內容定址機制。

去中心化存儲vs中心化伺服器：

把數據或文件分開存儲於不同伺服器（節點）解決的不僅僅是安全問題，還消除了用戶的隱私困擾。由於每一份數據在存儲前都會被多次備份，因此單個節點的崩潰不會讓網路的運行受到影響，用戶仍然可以從任何存有該內容的特定節點獲取數據。此外，由於網路的實際掌控權不再交給某一個或一些機構，他們無法再對數據進行審核、修改、甚至刪除，這保證了信息的原始性，同時將數據的使用權交回用戶的手中。

內容定址vs位置定址：

延續上文的比喻，如果我們根據檢索結果提供的位置找到了想要的書，但書的內容被動了手腳，我們看到的信息就不再真實了，因此要確保能夠得到真實的數據我們就要掌握內容本身。內容定址（content addressing）會為每一份存儲的文件生成獨特的內容標識符（CID），這個標識符基於文件內容的加密哈希，因此一旦內容出現變化CID也會隨之變化。當檢索時，節點也是通過CID來進行尋找，並且保證找到的信息就是我們真正需要的。它就像是書的ISBN編號，一個編號只能對應一本書的內容。如果後來又發行了這本書的修訂版，則不同版次需要有不同的ISBN編號。

儘管目前我們了解了一些IPFS在理念上的創新，但是在這個協議可以被投入使用前還存在一些重要的問題：

這樣一個分散式網路需要的節點非常多，那麼如何保節點願意其中呢？

在網路中有了足夠的節點後，有什麼辦法保證節點可以持續存儲數據？

對於涉及隱私的內容，IPFS能保證內容僅對CID持有者可見嗎？

這些問題現在已經有了答案，那就是IPFS團隊研發的Filecoin激勵層，它完善了IPFS方案，保證了網路中內容的持久性。也就是說，IPFS確保了內容的更改一定會留下清晰的變更記錄，並解決了網址解析失效的問題；Filecoin則通過確保內容的隨時獲取，來為基於內容的定址方式提供長久的生命力。

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