【存储赛道】相较HTTP协议，IPFS究竟哪里不一样？

Filecoin与IPFS这两个概念常常一同出现，因为它们都是协议实验室Protocol Labs研发的协议，二者是互补关系。IPFS是一个分布式系统，允许用户存储、检索文件、网页、应用和数据；而 Filecoin为这个网络协议提供存储的永续性。Filecoin设计的激励原理是客户付费使用矿工提供的存储空间，而矿工通过持续存储数据、提供证明赚取费用和奖励。

简单来说：IPFS构建点对点的存储网络，Filecoin为它提供奖励机制、吸引参与者。

HTTP协议

我们当前身处的Web 2.0时代，绝大多数的网络数据交流都是通过超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，即HTTP）完成的。HTTP协议是一个应用层协议，遵循请求-响应的运作方式——客户端发出连接请求，之后服务器处理请求并给出响应。

如果我们想读百度百科对于比特币的介绍，只需要点击或输入它的网址https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin并等待服务器的响应，得到回复后我们就能浏览这个网页了。

把这个过程分解来看，实际上发生的是两个计算机间的交流，而除了两台电脑外用到的工具还有：传输控制/网络协议（TCP/IP）、网络连接、IP地址、域名（domain name）、域名系统（DNS）、统一资源定位器（URL）、HTTP协议。

· TCP/IP协议是通信协议，它规定了互联网中各部分进行通信的标准和方法。

· 网络连接是保证计算机之间可以通信的渠道。

· IP地址指的是每一台计算机的独特标识码，相当于给网络中每个设备一份编号，用它来认定设备的身份、接受或发送新消息。IP地址一般是由纯数字或数字加字母组成，格式类似172.16.254.1或2001:db8::8a2e:370:7334

· 域名通常指一个网址的顶级域名，是由一串用点分隔的名字组成的、网络上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时对计算机的定位标识。在上文的例子中我们所访问的网站是“百度”，百度的域名是baidu.com，既我们用户在地址栏里真正输入的字符。有了这个域名，我们可以通过网页对应的名称访问网址，而不需要记住复杂的IP地址。

· DNS类似于互联网的地址簿，由于用户输入的域名和计算机本身的IP地址不同，我们需要通过工具将二者联系起来。DNS是将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网。

· URL包括域名和要访问网页的其他信息（如路径），它也就是我们最终访问该网页时地址栏呈现的字符。上文我们访问的百度百科的域名是baike.baidu.com，而它的路径是item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin，因此这个网址的URL是https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin。

· HTTP协议是基于TCP/IP的应用层，也是传输协议，它是目前WWW中应用最广的协议。

有了这些工具的帮助，现在我们再重新搜索关于比特币的介绍：

1. 我们在浏览器的地址栏输入比特币百科的URL：https://baike.baidu.com/item/%E6%AF%94%E7%89%B9%E5%B8%81/4143690?fr=aladdin，此时DNS会在库中搜索它对应服务器的IP地址；

2. 我们的客户端向服务器发送HTTP请求，要求它给自己发来网页的复制内容；

3. 服务器响应并同意我们的请求，然后将该网站的数据发送到我们客户端的IP地址上；

4. 客户端接收信息并由浏览器将其整合成网页，呈现在我们面前。

如果我们不是已知网页的URL直接访问，也可以通过进入百度域名baidu.com然后搜索的方法打开这个网页，二者的原理是一样的。

这个过程对于我们用户来说相当简单，那么还有什么地方需要改进吗？有的。

1. 中心化：我们要浏览百度的网页，当然需要触发百度的服务器。那么如果我们想要建立自己的网站，相应的数据也是存储在大公司拥有的服务器中，比如亚马逊、谷歌、百度。而交由单一组织管理的数据总是面临风险与不便。

由于高度依赖中心服务器，一旦服务器被攻击，整个网络会瘫痪无法访问；数据管理方或政府机构可能对文件内容进行审查、修改甚至删除；由于数据从单一服务器传来，且可能距离接收者极远，导致加载内容的速度可能会较慢，让网络的效率变低。

2. 位置寻址：当前的网络文件倾向于通过位置寻址（location addressing）获取，也就通过存储时文件所在的位置来检索的方法。打个比方，我们去图书馆借书时可以通过检索引擎找到我们需要的书的信息，里面包括国际标准书号（ISBN）以及所在藏室、书架等具体位置信息，而位置寻址为我们提供的就是书所在位置的信息。

这种方法虽然可以让服务器快速找到我们要的信息，但无法保证信息的持久性。就像我们在图书馆找到的书一样，也许书中的内容被人做了记号、删减、甚至撕掉了几页，这导致我们无法再看到相应的内容了。位置寻址的弊端就在这里，如果存储的内容（图像、文本、网页、视频等）已经被更改、删除或放弃，它就变得无法恢复。

这两个Web2.0网络的存储特性已经为我们带来诸多不便，如果要解决这些问题就要首先改变存储方式，这也是IPFS协议在做的工作。

IPFS协议

IPFS全称InterPlanetary File System，既星际文件系统。它相较于HTTP协议最大的不同是去中心化存储+内容寻址机制。

去中心化存储vs中心化服务器：

把数据或文件分开存储于不同服务器（节点）解决的不仅仅是安全问题，还消除了用户的隐私困扰。由于每一份数据在存储前都会被多次备份，因此单个节点的崩溃不会让网络的运行受到影响，用户仍然可以从任何存有该内容的特定节点获取数据。此外，由于网络的实际掌控权不再交给某一个或一些机构，他们无法再对数据进行审核、修改、甚至删除，这保证了信息的原始性，同时将数据的使用权交回用户的手中。

内容寻址vs位置寻址：

延续上文的比喻，如果我们根据检索结果提供的位置找到了想要的书，但书的内容被动了手脚，我们看到的信息就不再真实了，因此要确保能够得到真实的数据我们就要掌握内容本身。内容寻址（content addressing）会为每一份存储的文件生成独特的内容标识符（CID），这个标识符基于文件内容的加密哈希，因此一旦内容出现变化CID也会随之变化。当检索时，节点也是通过CID来进行寻找，并且保证找到的信息就是我们真正需要的。它就像是书的ISBN编号，一个编号只能对应一本书的内容。如果后来又发行了这本书的修订版，则不同版次需要有不同的ISBN编号。

尽管目前我们了解了一些IPFS在理念上的创新，但是在这个协议可以被投入使用前还存在一些重要的问题：

这样一个分布式网络需要的节点非常多，那么如何保节点愿意其中呢？

在网络中有了足够的节点后，有什么办法保证节点可以持续存储数据？

对于涉及隐私的内容，IPFS能保证内容仅对CID持有者可见吗？

这些问题现在已经有了答案，那就是IPFS团队研发的Filecoin激励层，它完善了IPFS方案，保证了网络中内容的持久性。也就是说，IPFS确保了内容的更改一定会留下清晰的变更记录，并解决了网址解析失效的问题；Filecoin则通过确保内容的随时获取，来为基于内容的寻址方式提供长久的生命力。