IPFS（InterPlanetary File System）是一個用於存儲和訪問文件、網站、應用程序和數據的分佈式系統。 IPFS 最初由 IPFS 項目團隊於 2015 年開發，目標是創建一種改進的方式來存儲、共享和訪問互聯網上的內容。 IPFS 自此成為許多與 Web 相關的項目和活動的重要組成部分。 本指南將概述 IPFS 並解釋其工作原理、優勢和潛在用例。
IPFS 是如何運作的？
IPFS 是一種革命性的分佈式存儲網絡，它脫離了傳統的內容檢索方法。 基於點對點網絡的原理，IPFS 允許個人訪問數據而不依賴於單個集中式服務器或主機。 通過其獨特的內容尋址系統，用戶只需知道其地址即可訪問存儲在世界任何地方的內容。
由於內容存儲在位於世界各地的多個對等點上，因此它消除了單點故障並確保數據可用性並具有增強的彈性。
IPFS的三個原則：
1. 內容尋址：
IPFS 為每個文件分配一個唯一標識符（CID），這允許用戶從世界上任何一個 IPFS 節點訪問數據。
一個日常的例子是，當有人在圖書館中按書名查找一本書時——這種基於內容的搜索確保即使一本書已經被移動到另一個位置，它仍然可以找到。 相反，使用位置尋址來查找項目要困難得多； 例如，試圖找到一本書的方向是“我想要二樓，第一疊，底部第三個書架，左邊四本書”這樣的書是很耗時的，而且如果書有已搬遷。
IPFS 出於類似原因使用內容尋址； 它使用戶能夠識別和訪問數據，而不必擔心其在任何給定時刻的物理位置。
2. 有向無環圖 (DAG)
IPFS 使用 DAG 以高效、相互關聯的方式存儲數據。 這確保了對單個數據所做的任何更改都會反映在整個 IPFS 網絡中。
DAG 是 IPFS 等分佈式系統採用的一種數據結構，通過使用 Merkle 樹來跟踪內容。 具體來說，每個 Merkle DAG 節點都被分配了一個唯一的 ID，該 ID 由其哈希值組成； 這種通過哈希值引用內容的方式稱為內容尋址。
Merkle DAGs 為分佈式系統提供了一種有效的方式來存儲和引用數字資產。
3. 通過分佈式哈希表 (DHT) 進行內容髮現
IPFS 依靠分佈式哈希表 (DHT) 來定位存儲在其全球網絡中的文件。 DHT 是一種數據結構，用於在分佈式系統（例如 IPFS）中存儲和檢索數據。 通過使用生成樹，IPFS 能夠在世界各地的對等點之間快速發現和傳輸內容。
IPFS 利用分佈式哈希表 (DHT) 進行內容髮現。 DHT 由一組鍵值對組成，這些鍵值對分散在分佈式網絡中的所有對等點上。 由於此信息存儲在多個對等點中，因此用戶可以通過詢問這些對等點來找到所需的特定內容。
IPFS 的好處
與 HTTP 和 FTP 等傳統網絡方法相比，IPFS 具有多項優勢； 其中一些包括：
• 增強的安全性——IPFS 由於其加密算法而高度安全，使惡意行為者難以訪問用戶數據。
• 提高可用性——IPFS 利用內容尋址，允許用戶訪問文件，無論他們身在何處。 這確保了數據始終可用並且可以快速訪問。
• 改進的可擴展性——IPFS 是一個分佈式系統，這意味著它可以隨著更多用戶加入網絡而輕鬆擴展。
• 降低成本——IPFS 消除了對昂貴的硬件和軟件基礎設施的需求，從而顯著節省了成本。
總體而言，IPFS 提供了一種高效、安全且具有成本效益的方式來在全球範圍內存儲和共享數據，而無需依賴集中式服務器或網絡。 IPFS 使個人和企業比以往任何時候都更容易快速安全地存儲大量數據。 IPFS 是一項有價值的技術，可以安全、快速地共享信息，使其成為未來的強大工具。
使用 IPFS 的挑戰以及如何克服這些挑戰
由於 IPFS 是一項相對較新的技術，為了使 IPFS 發揮其全部潛力，仍有一些問題需要解決。
• 低效的數據複製——存儲在 IPFS 上的數據可以在眾多對等點之間進行複制，但如果節點出現故障或變得不可用，這個過程可能會很慢且效率低下。
• 缺乏自動化——IPFS 沒有用於內容髮現的自動化系統，這意味著用戶必須手動查詢網絡中的每個節點才能找到特定數據。
• 處理大文件有困難——IPFS 最適合處理小文件； 由於文件的大小和復制所需的數據量，較大的文件可能需要很長時間才能下載。
為了克服這些挑戰，IPFS 開發人員創建了許多解決方案。 IPFS 節點可以配置多個對等點，以確保數據始終可用并快速復制。 IPFS 還採用分片技術，將大文件分成較小的塊並在網絡上分發它們以加快下載速度。 此外，IPFS 使用分佈式哈希表 (DHT)，允許用戶通過查詢附近的對等點輕鬆找到存儲在 IPFS 上的內容。
IPFS 提供了一個 API，用於以編程方式訪問 IPFS 平台，從而為構建在 IPFS 之上的應用程序實現自動內容髮現。
潛在用例
IPFS 有許多潛在的用例，包括：
– 託管和分發分佈式應用程序 (dapps)
– 存儲和共享大文件
– 去中心化雲存儲
– 加強在線交易的安全性
– 為安全通信加密數據
– 文件共享平台
– 數據存儲和檢索
– 分佈式網站/緩存
– IPFS 作為內容分發網絡（CDN）。
IPFS 影響 Web 開發和內容分發的未來
IPFS 有可能顯著影響內容在網絡上的存儲和共享方式，並可能徹底改變網絡開發和內容分發。 I PFS 的分佈式特性可在不依賴單一來源的情況下實現數據的安全存儲，從而使用戶無論身在何處都可以訪問數據。
與 HTTP 或 FTP 等傳統方法相比，它允許更快的下載、改進的可擴展性和降低的成本。 它可用於使用其 API 自動進行內容髮現，使開發人員比以往任何時候都更容易在 IPFS 之上構建應用程序。
IPFS 承諾在整個網絡中更有效地複制數據，減少與其他文件共享協議相關的延遲問題。 所有這些優勢結合在一起，使 IPFS 成為未來 Web 開發和內容分發的寶貴工具。
結論
IPFS 是一種以分佈式方式存儲和訪問數據的強大工具。 它利用內容尋址、有向無環圖 (DAG) 和分佈式哈希表 (DHT) 來快速、安全地識別、存儲和檢索數字資產。 IPFS 還提供了一些優於傳統網絡方法的優勢，例如增強的安全性、增加的可用性、改進的可擴展性和降低的成本。
IPFS 有許多潛在的用例，包括託管 dApp、共享大文件、去中心化雲存儲、安全在線交易、文件共享平台和作為 CDN 的 IPFS。 憑藉其易用性和可擴展性，IPFS 繼續成為希望在不依賴集中式網絡的情況下高效存儲數據的個人和企業的有吸引力的選擇。 IPFS 可能是數據存儲和共享的未來。
來源：https://www.cryptopolitan.com/comprehensive-guide-to-understanding-ipfs/