今年年初，Internet Archive開(kāi)始倡導(dǎo)分布式網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在關(guān)于它的聲音已經(jīng)變得越來(lái)越清晰而又響亮。而IPFS就是在這種環(huán)境下出現(xiàn)的一個(gè)典型的開(kāi)源代表。IPFS是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議InterPlanetary File System的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是一個(gè)面向全球的、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式版本文件系統(tǒng)，試圖將所有具有相同文件系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備連接在一起。

近日，IFPS宣布了一個(gè)未來(lái)web發(fā)展計(jì)劃，它用基于內(nèi)容的地址替代基于域名的地址，也就是用戶(hù)尋找的不是某個(gè)地址而是儲(chǔ)存在某個(gè)地方的內(nèi)容，不需要驗(yàn)證發(fā)送者的身份，而只需要驗(yàn)證內(nèi)容的哈希，通過(guò)這樣可以讓網(wǎng)頁(yè)的速度更快、更安全、更健壯、更持久。IPFS表示，IPFS未來(lái)將替代HTTP(以及其他的許多東西)。

一、HTTP存在很多問(wèn)題

HTTP鼓勵(lì)高度集中化

Web的本意是去中心化，但它卻變得越來(lái)越中心化，今天越來(lái)越多的人依靠的是少數(shù)網(wǎng)站的服務(wù)。HTTP變成了一個(gè)脆弱的、高度集中的、無(wú)效的、過(guò)度依賴(lài)于骨干網(wǎng)的協(xié)議。像美國(guó)國(guó)家安全局這樣的組織，現(xiàn)在只需要在幾個(gè)點(diǎn)上攔截通信來(lái)進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)政府來(lái)說(shuō)，阻止網(wǎng)站訪(fǎng)問(wèn)這些高度集中化的資源變得容易。這也使通信容易遭受DDoS攻擊而面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)。

將web進(jìn)行去中性化，可以降低極少數(shù)強(qiáng)大組織的延展性，并提高所有站點(diǎn)的自由度和獨(dú)立性，同時(shí)也降低了由于服務(wù)器中斷造成數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

HTTP是低效的

如果不是成規(guī)模的處理數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)從中央數(shù)據(jù)中心分發(fā)仍然是非常昂貴的。IPFS可代替總是從數(shù)據(jù)中心獲取內(nèi)容的HTTP，如果將一個(gè)ISP網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)變成流媒體CDN，這時(shí)會(huì)怎么樣?例如，獲取江南Style視頻，就可以完全在ISP網(wǎng)絡(luò)上下載，而不需要在Internet骨干網(wǎng)上經(jīng)過(guò)大量的傳輸，從而大大減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁M(fèi)用。

HTTP過(guò)度依賴(lài)于Internet主干網(wǎng)

當(dāng)內(nèi)容過(guò)度集中化之后，這讓數(shù)據(jù)中心高度依賴(lài)于Internet骨干網(wǎng)。這樣除了有利于政府對(duì)內(nèi)容進(jìn)行封鎖和審查，事實(shí)上存在很多可靠性問(wèn)題。即使允許冗余，主要的骨干有時(shí)還是會(huì)被損壞，或者出現(xiàn)路由表失控，其后果可能是非常嚴(yán)重。Internet骨干網(wǎng)并不健全，其很容易被攻擊，同時(shí)一些重要的光纖線(xiàn)路被切斷時(shí)服務(wù)很容易遭受影響。

二、IPFS如何解決了這些問(wèn)題

IPFS從根本上改變了用戶(hù)搜索的方式。通過(guò)IPFS，用戶(hù)搜索的是內(nèi)容。通過(guò)HTTP瀏覽器搜索文件的時(shí)候，首先找到服務(wù)器的位置(IP地址)，然后使用路徑名稱(chēng)在服務(wù)器上查找文件。按照這個(gè)設(shè)計(jì)，只有文件所有者可以判斷這是否是用戶(hù)要找的文件。此時(shí)，必須保證托管者不會(huì)通過(guò)移除文件或者關(guān)閉服務(wù)器而對(duì)文件做任何更改。

當(dāng)文件被添加到IPFS節(jié)點(diǎn)上，它得到一個(gè)新的名字。這個(gè)名字實(shí)際上是一個(gè)加密哈希，它是從文件內(nèi)容中被計(jì)算出來(lái)。通過(guò)加密保證該哈希始終只表示該文件的內(nèi)容。哪怕只在文件中修改一個(gè)比特的數(shù)據(jù)，哈希都會(huì)完全不同。

當(dāng)下一步向IPFS分布式網(wǎng)絡(luò)詢(xún)問(wèn)哈希的時(shí)候，它通過(guò)使用一個(gè)分布式哈希表，可以快速(在一個(gè)擁有10,000,000個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中只需要20跳)地找到擁有數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)，從而檢索該數(shù)據(jù)，并使用哈希驗(yàn)證這是否是正確的數(shù)據(jù)。

IPFS是通用的，并且存儲(chǔ)限制很少。它服務(wù)的文件可大可小，對(duì)于一些大的文件，它會(huì)自動(dòng)將其切割為一些小塊，使IPFS節(jié)點(diǎn)不僅僅可以像HTTP一樣從一臺(tái)服務(wù)器上下載文件，而且可以從數(shù)百臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行同步下載。IPFS網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)細(xì)粒度的、不可靠的、分布式的、易聯(lián)合的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(Content Delivery Network , CDN)。對(duì)于所有數(shù)據(jù)類(lèi)型都是很有用的，包括圖像、視頻流、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、blockchains等，而對(duì)于IPFS來(lái)說(shuō)，最重要的是靜態(tài)web網(wǎng)站。

IPFS文件也可以是特殊的IPFS目錄對(duì)象，它允許用戶(hù)使用人類(lèi)可讀的文件名，透明地鏈接到其他IPFS哈希。用戶(hù)可以通過(guò)默認(rèn)方式加載目錄中的index.html，這也是標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器采用的方式。使用目錄對(duì)象，IPFS可允許用戶(hù)采用完全相同的方式生成靜態(tài)網(wǎng)站。將web網(wǎng)站添加到IPFS節(jié)點(diǎn)中只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的命令：ipfs add -r yoursitedirectory。在此之后，用戶(hù)可以從任何IPFS節(jié)點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)，而不需要鏈接到HTML上的任何哈希。

與IPFS建立聯(lián)盟的數(shù)據(jù)

IPFS不需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)所有發(fā)布到IPFS上的內(nèi)容。相反，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)自己想要的數(shù)據(jù)。如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)托管一點(diǎn)數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)通過(guò)累積就提供了比任何集中式HTTP更多的空間、帶寬和可用性。分布式網(wǎng)絡(luò)將很快成為世界上最快、最可用、以及最大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。沒(méi)有人有能力關(guān)閉所有的節(jié)點(diǎn)，所以數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會(huì)丟失。

從其他IPFS節(jié)點(diǎn)復(fù)制、存儲(chǔ)web網(wǎng)站很容易。它只需要一條命令以及網(wǎng)站的哈希值：ipfs pin add -r QmcKi2ae3uGb1kBg1yBpsuwoVqfmcByNdMiZ2pukxyLWD8。IPFS負(fù)責(zé)剩下的所有工作。

IPNS

IPFS哈希代表不可變的數(shù)據(jù)，這意味著它們是不能被更改的，否則會(huì)導(dǎo)致哈希值的變更。這是一件好事，因?yàn)樗膭?lì)數(shù)據(jù)的持久性，但我們?nèi)匀恍枰环N方法來(lái)找到最新的IPFS哈希以表示你的網(wǎng)站。IPFS通過(guò)一種特殊的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，即IPNS。

IPNS允許用戶(hù)使用一個(gè)私有密鑰來(lái)對(duì)IPFS哈希附加一個(gè)引用，使用一個(gè)公共密鑰哈希(簡(jiǎn)稱(chēng)pubkeyhash)表示你的網(wǎng)站的最新版本。如果用戶(hù)使用過(guò)比特幣，可能會(huì)對(duì)此比較熟悉，一個(gè)比特幣地址也是一個(gè)pubkeyhash。

如果該鏈接不起作用，不用擔(dān)心。能夠通過(guò)更改pubkeyhash所指向的內(nèi)容，而pubkeyhash卻永遠(yuǎn)保持不變。這樣，網(wǎng)站的更新問(wèn)題就得到了解決。

接下來(lái)，只需要保證這些網(wǎng)站的位置是人類(lèi)可讀的，所有問(wèn)題就解決了。

人類(lèi)可讀的可變地址

IPFS/ IPNS哈希是一些很大的、難看的字符串，而且不容易記住。所以IPFS允許用戶(hù)使用現(xiàn)有的域名系統(tǒng)(Domain Name System, DNS)來(lái)為IPFS/IPNS內(nèi)容提供人類(lèi)可讀的鏈接。它允許用戶(hù)通過(guò)在域名服務(wù)器上將哈希插入TXT記錄來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)(如果你方便使用一個(gè)命令行，運(yùn)行如下命令：dig TXT ipfs.git.sexy)。具體可以參考這里。

未來(lái)，IPFS已計(jì)劃支持Namecoin，它理論上可以用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)完全去中心化的、分布式的web，整個(gè)環(huán)境中不需要一個(gè)中心控制。沒(méi)有ICANN，沒(méi)有中央服務(wù)器，沒(méi)有“權(quán)威”證書(shū)，也沒(méi)有瓶頸。這聽(tīng)起來(lái)很瘋狂。可現(xiàn)實(shí)的確瘋狂。因?yàn)槭褂媒裉斓募夹g(shù)這是完全可以實(shí)現(xiàn)的!

IPFS HTTP網(wǎng)關(guān)：新舊網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁

通過(guò)一個(gè)HTTP網(wǎng)關(guān)，IPFS可以實(shí)現(xiàn)從HTTP到IPFS的過(guò)度，瀏覽器可以完全實(shí)現(xiàn)IPFS之前，現(xiàn)在已經(jīng)允許當(dāng)前的web瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)IPFS。用戶(hù)很快就可以切換到IPFS，完成web網(wǎng)站的存儲(chǔ)、分發(fā)和服務(wù)。

到目前為止，IPFS還處于實(shí)驗(yàn)階段。當(dāng)網(wǎng)站更新的時(shí)候，Neocities將每天發(fā)布一個(gè)哈希IPFS。這個(gè)哈希將指向該網(wǎng)站的最新版本，并通過(guò)IPFS HTTP網(wǎng)關(guān)可以訪(fǎng)問(wèn)。因?yàn)槊看胃翴PFS哈希都會(huì)變更，這也能夠?yàn)樗芯W(wǎng)站提供一個(gè)存檔歷史記錄。

從長(zhǎng)期來(lái)看，如果一切順利的話(huà)，Neocities希望使用IPFS存儲(chǔ)所有的網(wǎng)站，并為每個(gè)網(wǎng)站發(fā)布IPNS鍵。這將讓用戶(hù)可以不依賴(lài)于Neocities而進(jìn)行內(nèi)容發(fā)布。如果構(gòu)建得當(dāng)，即使Neocities不存在了，用戶(hù)仍然可以更新自己的網(wǎng)站。通過(guò)有效地去除網(wǎng)站對(duì)Neocities中央服務(wù)器的依賴(lài)，這種集中控制環(huán)境將被永久性打破。

IPFS真正能夠替代HTTP可能還需要一段時(shí)間，而且也有很多工作要做。

通過(guò)與協(xié)議實(shí)驗(yàn)室(Protocol Labs)合作，Neocities已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界實(shí)施IPFS第一大網(wǎng)站。從9月8日開(kāi)始，所有Neocities站點(diǎn)可以為世界上任何IPFS節(jié)點(diǎn)提供查看、存檔和托管功能。當(dāng)一個(gè)IPFS節(jié)點(diǎn)選擇從Neocities上托管一個(gè)網(wǎng)站的時(shí)候，即使Neocities關(guān)閉了或停止對(duì)它托管，網(wǎng)站的原始版本仍繼續(xù)可用。使用Neocities網(wǎng)站的IPFS節(jié)點(diǎn)越多，Neocities網(wǎng)站越容易訪(fǎng)問(wèn)。

目前，IPFS仍處于alpha開(kāi)發(fā)階段。它還沒(méi)有取代現(xiàn)有的網(wǎng)站存儲(chǔ)系統(tǒng)。如同任何復(fù)雜的新技術(shù)，它還存在很多需要的改進(jìn)地方。但I(xiàn)PFS不是霧件，現(xiàn)在已經(jīng)可以開(kāi)始工作，感興趣的用戶(hù)可以下載軟件安裝到電腦上。