IPFS：替代HTTP的分布式网络协议

今年年初， Internet Archive 开始 倡导 分布式网络。现在关于它的声音已经变得越来越清晰而又响亮。而 IPFS 就是在这种环境下出现的一个典型的开源代表。IPFS是点对点协议InterPlanetary File System的简称，它是一个面向全球的、点对点的分布式版本文件系统，试图将所有具有相同文件系统的计算设备连接在一起。

近日，IFPS 宣布 了一个未来web发展计划，它用基于内容的地址替代基于域名的地址，也就是用户寻找的不是某个地址而是储存在某个地方的内容，不需要验证发送者的身份，而 只需要验证内容的哈希，通过这样可以让网页的速度更快、更安全、更健壮、更持久。IPFS表示，IPFS未来将替代HTTP（以及其他的许多东西）。

一、HTTP存在很多问题

HTTP鼓励高度集中化

Web的本意是去中心化，但它却变得越来越中心化，今天越来越多的人依靠的是少数网站的服务。HTTP变成了一个脆弱的、高度集中的、无效的、过度依赖于 骨干网的协议。像美国国家安全局这样的组织，现在只需要在几个点上拦截通信来进行监视。对政府来说，阻止网站访问这些高度集中化的资源变得容易。这也使通 信容易遭受 DDoS攻击 而面临巨大的风险。

将web进行去中性化，可以降低极少数强大组织的延展性，并提高所有站点的自由度和独立性，同时也降低了由于服务器中断造成数据丢失的风险。

HTTP是低效的

如果不是成规模的处理数据，将这些数据从中央数据中心分发仍然是非常昂贵的。IPFS可代替总是从数据中心获取内容的HTTP，如果将一个ISP 网络上的每一台计算机变成流媒体CDN，这时会怎么样？例如，获取江南Style视频，就可以完全在ISP网络上下载，而不需要在Internet骨干网 上经过大量的传输，从而大大减少数据传输的费用。

HTTP过度依赖于Internet主干网

当内容过度集中化之后，这让数据中心高度依赖于Internet骨干网。这样除了有利于政府对内容进行封锁和审查，事实上存在很多可靠性问题。即使允许冗余，主要的骨干有时还是会被 损坏 ，或者出现 路由表失控 ，其 后果可能是非常严重 。Internet骨干网并不健全，其很容易被攻击，同时一些重要的光纤线路被切断时服务很容易遭受影响。

二、IPFS如何解决了这些问题

IPFS从根本上改变了用户搜索的方式。通过IPFS，用户搜索的是内容。通过HTTP浏览器搜索文件的时候，首先找到服务器的位置（IP地 址），然后使用路径名称在服务器上查找文件。按照这个设计，只有文件所有者可以判断这是否是用户要找的文件。此时，必须保证托管者不会通过移除文件或者关 闭服务器而对文件做任何更改。

当文件被添加到IPFS节点上，它得到一个新的名字。这个名字实际上是一个 加密哈希 ，它是从文件内容中被计算出来。通过加密保证该哈希始终只表示该文件的内容。哪怕只在文件中修改一个比特的数据，哈希都会完全不同。

当下一步向IPFS分布式网络询问哈希的时候，它通过使用一个 分布式哈希表 ，可以快速（在一个拥有10,000,000个节点的网络中只需要20跳）地找到拥有数据的节点，从而检索该数据，并使用哈希验证这是否是正确的数据。

IPFS是通用的，并且存储限制很少。它服务的文件可大可小，对于一些大的文件，它会自动将其切割为一些小块，使IPFS节点不仅仅可以像 HTTP一样从一台服务器上下载文件，而且可以从数百台服务器上进行同步下载。IPFS网络是一个细粒度的、不可靠的、分布式的、易联合的内容分发网络 （Content Delivery Network , CDN）。对于所有数据类型都是很有用的，包括图像、视频流、分布式数据库、操作系统、blockchains等，而对于IPFS来说，最重要的是静态 web网站。

IPFS文件也可以是特殊的IPFS目录对象，它允许用户使用人类可读的文件名，透明地链接到其他IPFS哈希。用户可以通过默认方式加载目录中的 index.html，这也是标准的HTTP服务器采用的方式。使用目录对象，IPFS可允许用户采用完全相同的方式生成静态网站。将web网站添加到 IPFS节点中只需要一个简单的命令： ipfs add -r yoursitedirectory 。在此之后，用户可以从任何IPFS节点访问，而不需要链接到HTML上的任何哈希。

与IPFS建立联盟的数据

IPFS不需要每个节点存储所有发布到IPFS上的内容。相反，每个节点只存储自己想要的数据。如果每个节点托管一点数据，所有数据通过累积就提 供了比任何集中式HTTP更多的空间、带宽和可用性。分布式网络将很快成为世界上最快、最可用、以及最大的数据存储。没有人有能力关闭所有的节点，所以数 据永远不会丢失。

从其他IPFS节点复制、存储web网站很容易。它只需要一条命令以及网站的哈希值： ipfs pin add -r QmcKi2ae3uGb1kBg1yBpsuwoVqfmcByNdMiZ2pukxyLWD8 。IPFS负责剩下的所有工作。

IPNS

IPFS哈希代表不可变的数据，这意味着它们是不能被更改的，否则会导致哈希值的变更。这是一件好事，因为它鼓励数据的持久性，但我们仍然需要一种方法来找到最新的IPFS哈希以表示你的网站。IPFS通过一种特殊的功能来实现，即IPNS。

IPNS允许用户使用一个私有密钥来对IPFS哈希附加一个引用，使用一个公共密钥哈希（简称pubkeyhash）表示你的网站的最新版本。如果用户使用过比特币，可能会对此比较熟悉，一个比特币地址也是一个pubkeyhash。

如果该链接不起作用，不用担心。能够通过更改pubkeyhash所指向的内容，而pubkeyhash却永远保持不变。这样，网站的更新问题就得到了解决。

接下来，只需要保证这些网站的位置是人类可读的，所有问题就解决了。

人类可读的可变地址

IPFS/ IPNS哈希是一些很大的、难看的字符串，而且不容易记住。所以IPFS允许用户使用现有的域名系统（Domain Name System, DNS）来为IPFS/IPNS内容提供人类可读的链接。它允许用户通过在域名服务器上将哈希插入TXT记录来实现这一点（如果你方便使用一个命令行，运 行如下命令： dig TXT ipfs.git.sexy ）。具体可以参考 这里 。

未来，IPFS已计划支持 Namecoin ，它理论上可以用来创建一个完全去中心化的、分布式的web，整个环境中不需要一个中心控制。没有ICANN，没有中央服务器，没有“权威”证书，也没有瓶颈。这听起来很疯狂。可现实的确疯狂。因为使用今天的技术这是完全可以实现的！

IPFS HTTP网关：新旧网络之间的桥梁

通过一个HTTP网关，IPFS可以实现从HTTP到IPFS的过度，浏览器可以完全实现IPFS之前，现在已经允许当前的web浏览器访问IPFS。用户很快就可以切换到IPFS，完成web网站的存储、分发和服务。

到目前为止，IPFS还处于实验阶段。当网站更新的时候，Neocities将每天发布一个哈希IPFS。这个哈希将指向该网站的最新版本，并通过IPFS HTTP网关可以访问。因为每次更新IPFS哈希都会变更，这也能够为所有网站提供一个存档历史记录。

从长期来看，如果一切顺利的话，Neocities希望使用IPFS存储所有的网站，并为每个网站发布IPNS键。这将让用户可以不依赖于 Neocities而进行内容发布。如果构建得当，即使Neocities不存在了，用户仍然可以更新自己的网站。通过有效地去除网站对 Neocities中央服务器的依赖，这种集中控制环境将被永久性打破。

IPFS真正能够替代HTTP可能还需要一段时间，而且也有很多工作要做。

通过与 协议实验室 （Protocol Labs）合作， Neocities 已经成为产业界实施IPFS第一大网站。从9月8日开始，所有Neocities站点可以为世界上任何IPFS节点提供查看、存档和托管功能。当一个 IPFS节点选择从Neocities上托管一个网站的时候，即使Neocities关闭了或停止对它托管，网站的原始版本仍继续可用。使用 Neocities网站的IPFS节点越多，Neocities网站越容易访问。

目前，IPFS仍处于alpha开发阶段。它还没有取代现有的网站存储系统。如同任何复杂的新技术，它还存在很多需要的改进地方。但IPFS不是雾件，现在已经可以开始工作，感兴趣的用户可以 下载软件 安装到电脑上。