【应用】（进阶）基于IPFS和Ngrok构建自维护资源网关
一、背景
上篇文章《【应用】（入门）基于IPFS和Ngrok构建自维护资源网关》，我们通过Ngrok为IPFS节点配置HTTP Tunnels，充分利用了其NAT穿越的特性，成功搭建了属于自己的资源网关，为他人提供IPFS节点服务。但是这仅仅是一个雏形，缺陷还很多，这篇文章来讲解对资源网关的种种优化和配置。
二、意义
之前一些朋友问到了这件事的意义，这边简单梳理了一下，我认为对于IPFS这块的开发者，需要部署私有集群的DevOps，以及未来想组建Filecoin矿场的矿工，这件事情都相对比较必要，具体如下：
2.1 IPFS资源网关的意义：
2.1.1. 目前主流浏览器还未全面支持 ipfs:// 协议，需要安装专门的客户端/插件
2.1.2没有安装IPFS Desktop，也可以通过HTTP方式与IPFS网络产生交互来获取IPFS 网络的内部资源。
2.2 自维护的意义：
2.2.1 ipfs.io 默认网关存在DNS污染现象:
ipfs.io IP解析所在的物理位置位于美国 ThePlanet机房
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在国内，对ipfs.io的ping请求被解析为31.13.72.34 IP
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此IP所在物理地址为：爱尔兰Fackbook分公司
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ipfs.io存在DNS污染现象
2.2.2 默认的Bootstrap都是指向官方提供的节点：DigitalOcean 云计算中心
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如果需要构造自己的IPFS私有网络，需要为本地的私有节点添加反向代理
2.2.3 增强网关访问安全性，将资源服务与代理服务用防火墙隔开
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2.2.4. 官方提供的 Public Gateway 稳定性感人
两个月前的：
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最近看了一下：
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三、优化与进阶
3.1 个性公网域名+IPNS挂载
上传Hash为QmdzsNmvKiKQve8z15gamNo5s31g9bTWhzBg9SKG1YKTow的IPFS资源，并挂载到本地NodeID为QmeUGXG4K4hbNPbKDUycmNsWrU3nDN69LLgHkWU2yUN6FZ的IPNS上，如下图所示：
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开放网关，进行效果对比测试：
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监控NAT请求效果：
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一次个性公网域名（需要在Ngrok付费申请）+ IPNS挂载就完成了
多节点 IPNS 更换的方案
这边也介绍下多节点 IPNS 更换的方案，方便一些朋友更新网关资源的同时也可以保证对外的IPNS一致性：
- 1.节点A创建新公钥:
ipfs key gen --type = rsa --size=2048 mykey
- 2.记录生成在.ipfs/keystore中的公钥mykey
- 3.发布IPFS资源A，得到hashA，挂载A节点，生成IPNS HashA:
ipfs name publish --key=mykey hashA
- 4.将节点A创建的公钥mykey 复制到节点 B 的keystore目录
- 5.在节点B，发布IPFS资源B，获得hashB，挂载B节点，得到IPNS HashB，这个值和IPNS HashA一致：
ipfs name publish --key=mykey hashB
3.2 网关资源优化 （缓存/带宽优化等）
3.2.1 针对同IPFS网络资源请求方：
设计了一种缓存自启动方案，解决存储和请求过程中的资源复用消耗：
st=>start: IPFS寻址请求（HTTP网关入口）
e=>end: 输出资源
op1=>operation: 提取Hash
op2=>operation: DHT匹配
op3=>operation: 写入Cache Record
op4=>operation: 以本地网关（localhost形式）
op5=>operation: 对DHT进行更新
op6=>operation: 以自建网关（Ngrok生成）
c1=>condition: DHT匹配
c2=>condition: NodeID一致
sub1=>subroutine: My Subroutine|invalid
io=>inputoutput: catch something...|request
st->op1->c1
c1(yes, right)->c2
c1(no, right)->op3
c2(yes, right)->op4
c2(no, right)->op5
op3->op5->op6->e
op4->e
3.2.2 针对外部HTTP网络资源请求方：
设计了一种防作弊，解决过多带宽资源消耗的方案：
st=>start: IPFS寻址请求（HTTP网关入口）
e=>end: 以自建网关（Ngrok）输出资源
e2=>end: 拒绝本次请求（理解为短时间频繁恶意），节约带宽
op1=>operation: 自动降级Service(PHP APC实现)
op4=>operation: 慢请求数++
op5=>operation: 定期重置统计周期
op6=>operation: 设置降级标志(apc_add($is_degraded))
op7=>operation: 设置10s冷却时间（$is_degraded 10秒失效）
c1=>condition: 是否降级标志（apc_fetch($is_degraded)）
c2=>condition: 处理资源效率（kb/s）是否超过阈值
c3=>condition: 是否达到慢请求数阈值
st->op1->c1
c1(no, right)->c2
c1(yes, right)->e2
c2(yes, right)->op4
c2(no, right)->op5
c3(yes, right)->op6
c3(no, right)->op5
op6->op7->op5->e
op4->c3->e
这块一定注意区分两个场景概念：
- 同IPFS网络请求场景 是指两个节点共同运行，暴露公共网关的同时，通过HTTP进行对等连接访问。
- 外部HTTP网络请求场景 是通过NAT的形式将本地IPFS节点存储的资源暴露在公网下，供各个应用方、设备方进行HTTP访问，这里的IPFS节点角色相当于一个中心存储服务了，不具备P2P特性。
优化方案按照不同场景有不同策略，之前很多朋友搞不清楚（确实，也容易混淆）。
3.3 自动化控制资源的分享权限
有时候针对我们自己构建的私有IPFS网络，需要将资源外放，但是外放需要策略来进行自动化控制（集成在业务环境里）
3.3.1 举个很简单的场景实例
我编写的业务应用需要接收到特定以太坊智能合约的转账回调函数，来自动开启对应智能合约中IPFS资源外放的开关；
（eg：只有当买家遵守以太坊的智能合约支付了一定数量的ETH或者其他ERC2.0代币后，才能解锁获取到我存储在IPFS网路中的自拍照）
但这个IPFS网络往往很多时候是我自己部署的私有集群（不会搭建私有网络的朋友可以参考董哥的：IPFS指南: 私有网络(private network)的搭建与使用），默认对外是不提供公共的寻址网关的，我该如何控制？
3.3.2 资源分享权限实现
这边我们可以充分利用Ngrok的Client Restful API来对NAT进行自动化收放，从而实现整个业务场景下的程序化控制：
st=>start: 公链合约池
e=>end: 返回合约池
op1=>operation: 针对每次合约请求的回调
op2=>operation: 合约IPFS资源触发器
op3=>operation: 请求IPFS Swarm
op4=>operation: Start Tunnel
op5=>operation: Stop Tunnel
c1=>condition: Ngrok Client Restful API
c3=>condition: 是否达到慢请求数阈值
st->op1
op1->op2->op3
op3->c1
c1(yes, right)->op4->e
c1(no, right)->op5->e
3.3.3 Ngrok的Client Restful API Postman测试
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四、IPFS资源网关应用面
- 配合微服务架构的后端系统提供服务
- 将IPFS私有网络中的资源灵活外放
- 制作自己的付费资源池（类似OSS存储）
- 为前后端联调提供API调试工具，Mock数据（需要配置专门的前端浏览器插件，例如：FE助手）
当然这块还有很多的实践价值和我未曾想到的场景，欢迎对这块有兴趣继续研究的朋友一起交流，联系方式在文尾。
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