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IPFS(FIL)

Filecoin:基于IPFS技术的区块链项目,IPFS的优势与价值?

陈佳2021-07-20IPFS(FIL)204
1.2.4Filecoin:基于IPFS技术的区块链项目    在1.1节中我们介绍了IPFS的结构。Filecoin是IPFS的激励层。我们知道,IPFS网络

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1.2.4Filecoin:基于IPFS技术的区块链项目

    在1.1节中我们介绍了IPFS的结构。Filecoin是IPFS的激励层。我们知道,IPFS网络要想稳定运行需要用户贡献他们的存储空间、网络带宽,如果没有恰当的奖励机制,那么巨大的资源开销很难维持网络持久运转。受到比特币网络的启发,将Filecoin作为IPFS的激励层就是一种解决方案了。对于用户,Filecoin能提高存取速度和效率,能带来去中心化等应用;对于矿工,贡献网络资源可以获得一笔不错的收益;而对于业务伙伴,例如数据中心,也能贡献他们的空闲计算资源用于获得一定的报酬。Filecoin会用于支付存储、检索和网络中的交易。与比特币类似,它的代币总量为2亿枚,其中70%会通过网络挖矿奖励贡献给矿工,15%为开发团队持有,10%给投资人,剩下5%为Filecoin基金会持有。投资人和矿工获得的代币按照区块发放,而基金会和开发团队的代币按照6年时间线性发放。由此可见,Filecoin与比特币挖矿机制完全不同。我们前面提到,为了避免攻击,比特币通过PoW工作量证明机制,要求矿工挖出下一个满足哈希值包含多个前导0的新区块。这个过程会需要大量的哈希运算。Filecoin使用的是复制证明(Proof of Replication,RoRep)。复制证明是矿工算力证明形成的主要方式,证明矿工在自己的物理存储设备上实际存储了数据,可以防止恶意矿工的各种攻击,网络中的验证节点会随机检查矿工是否在作弊。如果矿工不能提供正确的复制证明,那么它将被扣除一定的Filecoin作为惩罚。相比于PoW机制带来的算力竞争,PoRep显得环保的多。

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1.3IPFS的优势与价值

    前文描述了IPFS大概的基础知识和与区块链的关系,这节我们详细介绍一下IPFS的优势和价值来源。

1.3.1 IPFS的优势

IPFS的优势在于其强大的技术积淀、精巧的架构设计及强大的开发者生态。

1.技术优势

lPFS技术可以分为多层子协议栈,从上至下为身份层、网络层、路由层、交换层、对象层、文件层、命名层,每个协议栈各司其职,又互相协同。图1-6所示为IPFS协议栈的构成。接下来我们逐一进行解释。

(1)身份层和路由层

对等节点身份信息的生成以及路由规则是通过Kademlia协议生成制定的,该协议实质上是构建了一个分布式哈希表,简称DHT。每个加入这个DSHT网络的节点都要生成自己的身份信息,然后才能通过这个身份信息去负责存储这个网络里的资源信息和其他成员的联系信息。

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(2)网络层

比较核心,所使用的Libp2p可以支持主流传输层协议。NAT技术能让内网中的设备共用同一个外网IP,我们都体验过的家庭路由器就是这个原理。

(3)交换层

lPFS吸取了BitTorrent的技术,并在其之上进行了再创新,自研了BitSwap模块。使用BitSwap进行数据的分发和交换,用户上传分享

数据会增加信用分,分享得越多信用分越高;用户下载数据会降低信用分,当信用分低于一定值时,将会被其他节点忽略。简单来讲就是,你乐于分享数据,其他节点也乐于发送数据给你,如果你不愿意分享,那么其他节点也不愿意给你数据。

(4)对象层和文件层

这两层适合结合起来看,它们管理了IPFS上80%的数据结构,大部分数据对象都是以Merkle-DAG的结构存在,这为内容寻址和去重提供了便利。文件层具有blob、tree、list、commit等多种结构体,并采用与Git类似的方式来支持版本控制。

(5)命名层

具有自我验证的特性(当其他用户获取该对象时,将交换节点公钥进行验签,即验证公钥信息是否与NodelD匹配,从而来验证用户发布对象的真实性),并且加入了IPNS这个巧妙的设计使得哈希过后的内容路径名称可定义,增强可阅读性。

新旧技术的更替无非两点:其一,能够提高系统效率;其二,能够降低系统成本。IPFS把这两点都做到了。

图1-7是一个IPFS技术模块的和功能间的映射关系图,同时也是一个纵向数据流图。前文所描述的多层协议,每一层的实现都绑定在对应的模块下,非常直观。

    协议实验室在开发IPFS时,采用了高度模块集成化的方式,像搭积木一样去开发整个项目。截至2017年,协议实验室主要精力集中在设计并实现IPLD、LibP2P、Multiformats等基础模块,这些模块服务于IPFS协议的底层。

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    Multiformats是一系列散列函数和自描述方式(从值上就可以知道值是如何生成的)的集合,目前拥有多种主流的散列处理方式,用以加密和描述NodelD以及内容ID的生成。基于Multiformats用户可以很便捷地添加新的哈希算法,或者在不同的哈希算法之间迁移。

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    LibP2P是IPFS模块体系内核心中的核心,用以适配各式各样的传输层协议以及连接众多复杂的网络设备,它可以帮助开发者迅速建立一个高效可用的P2P网络层,非常利于区块链的网络层搭建。这也是IPFS技术被众多区块链项目青睐的缘由。


    IPLD是一个转换中间件,将现有的异构数据结构统一成一种格式,方便不同系统之间的数据交换和互操作。当前,IPLD已经支持了比特币、以太坊的区块数据。这也是IPFS受到区块链系统欢迎的另一个原因,IPLD中间件可以把不同的区块结构统一成一个标准进行传输,为开发者提供了简单、易用、健壮的基础组件。


    IPFS将这几个模块集成为一种系统级的文件服务,以命令行(CLI)和Web服务的形式供大家使用。

最后是Filecoin,该项目最早于2014年提出,2017年7月正式融资对外宣传。Filecoin把这些应用的数据价值化,通过类似比特币的激励政策和经济模型,让更多的人去创建节点,去让更多的人使用IPFS。


    本节只对IPFS的技术特性进行了概要介绍,每个子模块的细节将在原理篇中做深度详解。


2社区优势

协议实验室由Juan Benet在2014年5月创立。Juan Benet毕业于斯坦福大学,在创建IPFS项目之前,他创办的第一家公司被雅虎收购。2015年,他发起的IPFS项目在YCombinator孵化竞赛中拿到了巨额投资,并于2017年8月底,完成了Filecoin项目的全球众筹,在Coinlist(协议实验室独立开发、严格遵从SAFT协议的融资平台)上共募集了2.57亿美金。如图1-8所示,协议实验室具有强大的投资者和开发者社区。

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    IPFS的社区由协议实验室团队维护,到目前为止,开发者社区已经拥有上百位代码贡献者和数十位核心开发人员,如图1-9所示。lPFS目前已经发布了30余个版本迭代,开发进度一直保持良好。

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    同时,协议实验室官方也授权了部分社区(IPFS Community)中的Co-Organizer牵头全球性的推广交流活动。目前,已在美国芝加哥、美国华盛顿、英国伦敦、印度德里、哥斯达黎加圣何塞、巴西圣保罗、西班牙巴塞罗那、加拿大蒙特利尔、德国柏林以及中国的北京、深圳、福州等数十个城市开展了社区自治的Meetup线下活动,拥有来自世界各地广泛的支持者。


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