星际文件传输协议,能重构web信息传递方式吗？

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2018年两大互联网巨头相继出现宕机事件，6月27日阿里云宕机一个小时，7月24日腾讯云宕机早8点---11:40分时长3小时40分钟；而国外亚马逊AWS、谷歌云等中心化存储问题也不断暴露，信息传输不稳定带来不安全感。

随着信息时代到来而导致的大数据爆发，信息传递、存储成为接入网络、连接生活重要一环，作为互联网传统信息传递方式的HTTP协议，从长远时间发展来看，不可避免存在某种“隐患”。

星际文件传输协议VS传统HTTP协议

传统HTTP协议传输往往需要中心服务器作为沟通桥梁，比如用户A想下载某个网络文件，需要通过HTTP协议向服务器发送一个下载文件请求，输入ip地址或者域名，让电脑知道去哪里寻找服务器，同时根据地址查找到相应文件，之后电脑向服务器发送请求，TCP将下载好的文件片段重新组装，发送至用户电脑，如果出现文件损坏，会再一次发起请求，重新下载整个文件。

在互联网中，所有的数据都保存在中心服务器上，无论是下载文件或是预览网页，都需要从服务器上获取，一旦中心服务器出现受限或者宕机，用户想要查找或者下载的内容也受一定限制，另外，如果多人想要同一份资料，那么每个人都需要下载同一份文件，浪费巨大的存储空间，并且，对于按地址寻址方式，有很大不稳定性，一旦ip地址下线不再使用，用户再也无法访问该信息内容。

互联网在信息传递上的快速、简便，极大方便了人们对彼此信息之间的交流与共享，但同时也暴露出诸多问题。

星际文件传输协议（IPFS）在信息交换上与HTTP协议类似，不同的是IPFS采用去中心化思路，也就是说，在IPFS网络上不存在任何一台中心服务器，由于是分布式数据存储（在各个节点服务器上），也就不会出现信息丢失以及被篡改，同时能够让数据实现共享，从而节省大量存储空间。

IPFS运作机制

IPFS采用Merkle DAG（有向无环图），使用目标哈希散列构建对象连接。

Merkle Tree是由美国计算机学家Merkle于1979年申请的专利，Merkle Tree通常也被称作Hash Tree，顾名思义，就是存储hash值的一棵树。

•       Hash是一个把任意长度的数据映射成固定长度数据的函数。

•       输入数据的改变会得出不同的hash结果

在P2P数据传输网络中，将文件拆分为多个小分支，IPFS网络中将文件拆分为256Kb的小文件，然后进行哈希计算，生成一段哈希值，将各个片段的哈希值放入数组当中，打包成区块，再将其分发到IPFS网络中，由各个分布式节点（服务器）存储。

在传输过程中，若文件损坏一部分，只要重新下载损坏部分的数据块即可。对于小于1K的文件，IPFS为了避免打包成一个区块，浪费存储空间，将小于1K文件直接与哈希索引放在一起上传给IPFS节点，不会额外占用一个块。

由此可知，IPFS理念是尽可能使用少的存储空间，尽量分散存储文件。对于相同的文件，IPFS里有去重复机制，只建立一个文件夹，删除重复的文件，并修改版本历史记录，这样大大减少存储占据的空间，同时也保障了系统运行速率以及安全。

Merkle DAG模式

DAG称为有向无环图，表示从任意定点触发都无法回到该点。很多人认为这有希望取代狭义上的区块链技术，采用不同以往块链式的数据结构，DAG分布式账本有着高拓展、高并发性，给数据传输带来更大延伸空间。

传统线性区块链数据同步机制是同步的，可能造成网络堵塞，DAG采用异步通讯机制，允许并发写入，多个节点按照不同节奏同时交易，不必明确先后顺序，在同一时刻的网络数据可能不一样，但是最终的数据依然同步。

IPFS采用Merkle Tree 与DAG结合形成Merkle DAG模式，从地址寻址过渡到内容寻址。

•       内容寻址：使用多重哈希来唯一识别一个数据块的内容。

•       防篡改：可以方便的检查哈希值来确认数据是否被篡改。

•       去重：由于内容相同的数据块哈希是相同的，可以很容去掉重复的数据，节省存储空间。

通过内容寻址，由搜寻IP地址变更到搜索内容，告诉网络想要“搜索的内容”而不是“输入地址”查找，只要网络节点中，有一处节点对这一部分文件内容没有丢失、损坏，就可以完成数据传输。

激励机制构建的信用体系

在IPFS网络中，节点之间首次连接时，彼此需交换公钥进行身份验证，节点之间在网络中定期通信，通过使用BitSwap协议与其它节点进行块（block）交换实现数据分发。

IPFS运用“共生机制”平衡节点之间利益，任何节点从其它节点获取块（资源信息）会产生“债务”，而存储、发送资源可以获得补偿、奖励，同时，每个节点都记录着相连节点的“债务”情况，欠债越多，能够获取节点的优先级也就越低。基于通信网络建立的信用体系，将获取资源与存储、发送信息建立平衡机制，激励更多节点参与维护IPFS网络运转。

IPFS激励策略：

•       最大化交易性能以及交换效率。

•       防止节点出现“只拿不给”，只从网络获取资源而不付出一定资源。

•       对信任节点限制更宽松，鼓励更多节点遵守IPFS网络规则。

通过激励策略激励所有节点乐于分享他们所拥有的块，在IPFS网络中实现共享文件、价值传输动态平衡机制，基于去中心化、不可篡改的数据传输特性，未来，IPFS将可能成为下一代“HTTP”协议，在去中心化浪潮中重新定义数据传输方式。