IPFS如何解决互联网的“光速”问题

作者：Eli Dourado（乔治梅森大学Mercatus中心的研究员和技术政策项目主任）

翻译：IPFS星际社区

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在互联网发展的早期，有一个去疆域化的梦想。在身为Grateful Dead乐队的歌词作者和互联网活动家的John Perry Barlow的观点中，工业世界的治理形式已经过时了。他在“赛博空间的独立宣言”中写道：“在治理我们这件事上，你既没有道德上的权利，也没有任何值得我们担心的强制方法。”

很容易理解为什么Barlow和他的同志们在1996年写下这则宣言时如此兴奋。互联网连接了整个世界。从世界任何地方在线发布的信息都可以在其他地方访问。你只需要在地球上的任何地方使用一台服务器即可接触全球。只要至少有一个地方能够允许，言论就不会彻底受限制。世界上的其他地方是没有办法把它消除掉的。

但在实践中，这种方式并没有成功。事实证明，互联网其实是一个物理性的事物。它有服务器、路由器和电缆，也许最重要的是，它还有一个令人讨厌的可以被称为“光速”的极限。

假设你想为全球用户提供服务，这是无法通过单台服务器甚至单个数据中心实现的。因为数据需要几百毫秒的时间才能流转到世界的另一端。这其中的一些时间可能是路由或其他信号传播延迟造成的，但其中很大一部分原因仅仅是因为信息传播速度比不上“光速”。

普通的网络用户也可以感受到100毫秒的延迟。常见的情况是，当一个网络应用程序需要浏览器和服务器之间的多次往返时，延迟时间可能长达几秒。这足以让用户重新考虑他们刚刚请求的信息是否是他们真的需要的。通常，他们会关闭浏览器。如果你正在运行任何类型的全球性的在线业务，而又试图仅通过一个位置提供所有内容，避免在世界各地设立办事机构、人员和设备，这将与自杀无异。

不幸的是，这场全球性的纠葛将地区管理者——那些“疲惫的铁血巨人”——带回到了这幅实景中。这个事实的苦难者是雅虎！ 2000年，该公司在法国被起诉，原因是雅虎允许在其网站上拍卖纳粹纪念品（已经从该公司的拍卖网站撤下并禁止）。法国的法律明确规定：“除艺术或历史展览之外，不得穿戴或展示纳粹的标记”。雅虎败诉，尽管它声称自己受到美国宪法第一修正案的保护，但最终还是遵守了法国法院的命令，从其位于美国的拍卖网站上将涉及纳粹的商品删除。

▲▲  20世纪30年代柏林物品博物馆内的纳粹物品。

由Flickr用户henrytapia拍摄。

值得强调的是为什么雅虎最终被迫遵守法国的法令。雅虎是一家在全球许多国家（包括法国）开展经营的全球性公司。尽管其拍卖业务的服务器主要在美国，但它的全球运营使其易受其所在国家的法院法令的影响。如果没有遵守当地的法院法令，可能会被扣押资产或高管被捕。

为了恢复早期互联网的去疆域化梦想，我们需要通过一个地方进行全球运营。这意味着我们首先要解决互联网的“光速”问题，这正是新的类似互联网的系统IPFS所做的。

当你在互联网上请求一段内容时，你需要向浏览器提供一个URL，该URL是可用于查找您要的资源的信息。该定位过程是非常物理性的。一个网址通常有一个域名，可以解析为一个IP地址，最终用来建立浏览器与世界某地的特定服务器之间的连接。然后，你的浏览器向该服务器提供你想要的内容的文件名，服务器会将该内容发给你。

IPFS的工作方式不同。系统不是使用位置和文件名来标识内容，而是使用内容本身的加密哈希标识内容。要获取内容，请连接到点对点的网络中，并询问是否有人拥有与特定哈希相匹配的内容。这个哈希是一个防篡改的数字化指纹，是一个256比特的数字，几乎可以唯一地标识每个内容。（脚注）

除了最初的发布者以外，可能没有人可以找到与你正在寻找的哈希相匹配的内容。在这种情况下，最终你可能会连接到位于地球另一端的发布者的计算机，并伴随着所有的驱动器“光速”延迟。但另一方面，接近你的人可能拥有该内容的副本，并可能是第一个对你的请求作出回应的人。由于加密哈希是防篡改的，因此你可以从你的邻居那里下载副本，并确定它与您请求的内容完全一致。系统会自动重新计算该内容的哈希，以验证它是否符合你的要求。

如果我们考虑将它用于新建立的火星移民地，那么这种基于内容的寻址的好处就更加明显了。想象一下，一个移民者试图连接到地球上的服务器，单向延迟时间大约在4到24分钟之间，这取决于行星的相对轨道位置。因此，每个往返请求需要8到48分钟。有了这种延迟，将从地球返回的所有东西进行缓存都是有意义的。这样一来，如果另一个移民者想要相同的内容，他们可以在不经过另一个行星际请求的情况下在本地获得它，简洁地避免了“光速”问题。没错，正式这个例子激发了IPFS的名字——“星际文件系统”。

但是，由于现有网络的失败给区域管理者带来了一定麻烦，因此你不必在火星上受益于基于内容的寻址。如果IPFS被广泛采用，那么一个独立的区域就有可能成为一个数据天堂，能够以低延迟服务全球，甚至是整个太阳系。此外，轨道上的服务器也可能成为IPFS网络上未经审查内容的播种器。 IPFS网络的结构使内容分散发布，以便那些想为全球受众服务的人不需要在多个区域内实际性地存在，至少不用通过文本提供静态文件。

关于IPFS项目还有很多技术上的有趣之处：它将文件分解并排列在梅克尔树的块上，它跟踪文件版本的历史记录，并将其与新的人类可读命名系统集成。它被描述为“类似于互相转发Git对象的单个Bittorrent构成的用户群”。该项目还计划采用激励（即支付）缓存和服务文件的机制，以便用户不必依赖与其他节点的相互好感。

比起其他去中心化计算项目，IPFS更加有用。 IPFS分发内容，但应用程序逻辑也是内容。整个应用程序可以通过IPFS进行分发，并在需要的地方访问以太网区块链（以前称为以太网服务器端逻辑）。

网络改变了世界，只是不如我们最初希望的那么多。IPFS项目是加密学复兴的几个项目之一，它给了我们一个对于世界的新希望，在这个世界中，威斯特伐利亚恐龙的在线功耗将会低得多。

脚注：

说“几乎”是因为从理论上讲，可能存在“哈希碰撞”，即两个完全不同的内容的加密哈希是相同的。但是对于哈希值来说，有2的250次方种可能性（大约10的77次方），所以至少可以说哈希碰撞极少。在发现256位的哈希碰撞之前，太阳可能已经爆炸了。