Web3数据基础设施：IPFS能否挑起大梁？

基础设施是发展的基石。我们将其视为道路、桥梁和公用事业，以及核心“数字基础设施”。“数字基础设施”是指当今互联网的管道和服务。在过去几年中，数字基础设施已经从蜂窝塔或光纤网络等硬资产发展成为云、数据中心和托管网络软件等“堆栈”技术。

对于 Web3，我们现在将基础架构定义为允许大规模部署、构建和使用 Web3 应用程序的工具、服务和架构。毕竟，企业和零售业都必须以更加顺畅和可扩展的方式利用 Web3。Web3 基础设施有多种形式——尤其是在分散化的范围内。很大一部分 web3 项目本身就是去中心化的。

纵观Web简史，我们能发现云存储已成为互联网的支柱。但目前市场数据存储还是以中心化为主，解决方案由少数几家大公司控制，它们的操作、数据管理和定价不透明。截至目前，AWS、微软云、谷歌云、阿里云和腾讯云控制着超过70％的云计算市场。

IPFS能为基于云的数据存储的模块化和可扩展性作保留的同时 ，给集中式云存储问题提供解决方案。IPFS作为一个分布式点对点网络传输协议，刚好为Web3搭建了一个基础网络架构，为实现数据价值传输奠定了良好的基石。

IPFS的出现

互联网的核心协议定义了计算机用来相互通信的寻址方案。该方案将地址分配给特定设备——人们的计算机以及服务器——并根据需要使用这些地址在它们之间发送数据。

这是一种非常适合将独特信息从一个点发送到另一个点的模型，例如您的银行对账单或亲人的来信。当互联网主要用于向不同的人提供不同的内容时，这种方法是有意义的。但这种设计不太适合静态内容的海量消费，例如电影或电视节目。

今天的现实是，互联网更多地被用来向许多人发送相同的东西，而且现在它正在做大量的事情，其中大部分是以视频的形式。随着我们的屏幕分辨率不断提高，4K 视频已经得到广泛使用，8K 即将出现，需求也越来越高。

内容交付网络(CDN) 通过将内容临时存储在许多 ISP 附近甚至内部来帮助解决这个问题。但这种策略依赖于 ISP 和 CDN 能够达成交易并部署所需的基础设施。而且它仍然可以让网络的边缘不得不处理比实际需要的流量更多的流量。

真正的问题与其说是传递的内容量，不如说是传递内容的方式，从中央源到许多不同的遥远用户，即使这些用户彼此相邻。

在这种情况下，更有效的分发方案是将数据从邻居的设备以直接的点对点方式提供给您的设备，就像IPFS的全名星际文件系统一样，理论上它可以扩展为甚至在太阳系不同行星上的计算机之间共享数据。

IPFS 的关键是内容寻址。我们的机器不会询问特定的供应商“请把这个文件发给我”，而是询问网络，“谁能把这个文件发给我？” 它首先查询对等点：用户附近的其他计算机、同一房屋或办公室中的其他计算机、同一社区中的其他计算机、同一城市中的其他计算机——如果需要，逐渐向外扩展到全球遥远的位置，直到系统找到一个您要查找的内容的副本。

这些查询是使用 IPFS 进行的，IPFS 是 支持万维网的超文本传输协议(HTTP) 的替代方案。基于点对点网络和基于内容的寻址原则，IPFS 允许分散和分布式网络进行数据存储和交付。

IPFS 的好处包括更快、更有效地分发内容。但他们并不止于此。IPFS 还可以通过内容完整性检查来提高安全性，这样数据就不会被中间参与者篡改。借助 IPFS，即使与原始服务器的连接中断或最初提供内容的服务出现中断，网络也可以继续运行。

内容寻址如何工作

传统HTTP协议使用的是域名寻址，最终会映射到最底层，找到某个域名所对应的IP地址下的某个主机，以及某个文件目录下的某个文件。它不关心是否存在相同的文件。

而在IPFS的文件系统中，使用的是内容寻址，每个文件将会根据内容来进行哈希映射，从而得到一个独特的指令，在IPFS中的文件将根据这个指纹来进行索引。并且提前检验这个指纹是否已经被存储过。如果被存储过，直接从其它节点读取它，不需要重复存储，一定意义上节约了空间。

举个例子：假设我想看《大话西游》这部电影，XX之前下载过这部电影，他启动了IPFS节点，将这个视频文件加入到IPFS网络中。他会得到一个哈希指纹b，同时发布到公共网关，得到了一个/IPFS/b的路径名。他把哈希指纹和路径名都告诉我，我要做的事情是启动一个本地节点，对该网关发一个寻址的请求，IPFS自动索引分布式哈希表的哈希值，找到指纹b所对应的节点列表。

大的视频通常不会都存在一个节点，会通过特殊的加密算法分割成若干小份，然后再分散的存储到世界各地的存储器里。它们中的一部分可能就在你自己的存储器中，也可能被存储在地球另一端。

IPFS中的容错机制，会保证数据被复制了足够多的数量，并存放在不同的地区，即使某一个地区的数据因为特殊情况被毁，通过其他地区的备份也可以恢复，这就保证了存储在IPFS上数据的安全。

IPFS把这些节点列表全部并行抓取，最后由本地的节点拼成完整的文件。并行的速度是远远大于直接下载完整文件的速度，这样很快就能在本地电脑上看到电影，还可以继续分享给其他人。

IPFS基建的意义

IPFS 始于2013 年，是由Protocol Labs支持的开源项目，由一个充满活力的社区和生态系统构建，拥有数百个组织和数千名开发人员。IPFS 建立在对等 (P2P) 网络和基于内容寻址的先前工作的坚实基础之上。

所有 P2P 系统的核心原则是用户同时作为客户端（请求和接收来自他人的文件） 和服务器（存储文件并将文件发送给他人）参与。内容寻址和 P2P 的结合为从最近的对等点获取数据提供了正确的成分，这些对等点持有所需内容的副本——或者更准确地说，在网络拓扑方面最近的对等点，尽管不一定在物理距离上。

为了实现这一点，IPFS 会生成它所拥有的内容的指纹（称为哈希），这是其他项目无法拥有的。该哈希可以被认为是该内容的唯一地址。更改该内容中的单个位将产生不同的地址。想要获取这段内容的计算机会广播一个对具有该特定哈希的文件的请求。

因为标识符是唯一的并且不会改变，人们通常将 IPFS 称为“永久网络”。并且由于标识符不会改变，只要网络上的某些计算机存储了特定文件，网络就能够找到它。

名称持久性和不变性固有地提供了另一个重要属性：可验证性。有了内容及其标识符，用户可以验证收到的内容是被要求的内容，并且没有被篡改，无论是在传输过程中还是被提供商篡改。这不仅提高了安全性，还有助于保护公共记录并防止历史被改写。

永久性，不可更改和可验证在Web3未来数据所有权的归属及拥有地址上将起到私人云盘或保险箱的作用，除了拥用密钥，没人能随便决定数据的互通有无和确权争辩。

IPFS的生态应用

让我们来看看都有哪些使用了IPFS技术的应用程序：

1.OpenSea

OpenSea 是去中心化网络上著名的 NFT 市场之一。它与 IPFS 和 FIlecoin 集成 NFT.Storage 并允许用户“冻结”他们的 NFT 元数据。这个过程允许创作者真正去中心化他们的 NFT，将权力交还给创作者而不是托管者。

今天，OpenSea 用户可以创建不可变的 NFT 数据，永久存储在 Filecoin 的区块链上，并通过 IPFS Content ID 寻址检索数据。IPFS 内容寻址通过消除“地毯拉动”或 NFT 元数据错位的可能性，为 NFT 托管提供了可靠的解决方案。

2.Brave

Brave 添加了对 IPFS 的原生支持，作为其正在进行的 Web3 集成的一部分。

在包含自己的加密货币钱包之后，Brave通过集成 IPFS，继续向其桌面 Web 浏览器添加 Web3 功能。现在允许用户通过本机解析 IPFS 地址来访问存储在协议上的内容。

3.Opera

Opera 于 2020 年首次在其 Android 浏览器中添加了对 IPFS 的支持。如今将相同的功能扩展到其Opera Touch iOS 用户的浏览器，允许他们导航到 ipfs:// 和 ipns:// 地址。

4.Pinata

Pinata充分利用IPFS 固定服务 API将内容发布到 IPFS 网络，允许分散存储和基于 CID 的高效检索。

5.ScalaShare

互联网上用户之间的文件共享始于 P2P 共享，但ScalaShare 带来了在 IPFS 的帮助下将此功能添加到 Web3。这个简单的开源工具可以成为那些不愿意将数据留在大公司手中的人的首选文件存储系统。

6.Audius

Audius 将 Web3 上的音乐流媒体服务带入了一个新的方向。使用 IPFS 集成存储和检索数据，Audius可以确保没有断开的曲目链接，并且所有音乐都可以在不依赖集中式服务器的情况下交付给用户。

IPFS 的CID是确保此音乐流媒体服务正常运行并持续使用的关键流行的 Web 2.0 应用程序（如 TikTok）上的 Web3 基础架构。

7.Palm

这个相对较新的 NFT 工作室最近与 IPFS 合作。Palm具有用于生成 NFT 的可持续架构。它使用基于代币的经济来维持具有快速交易时间和低 gas 费用的生态系统，所有这些都基于节能技术。IPFS 提供了确保用户始终可以访问其工作所需的解决方案。

8.Valist

通过网站或应用商店发布软件有时会带来安全问题，Valist通过允许开发团队以 Web3 原生方式分发软件来解决这个问题。IPFS 通过提供大量开箱即用的安全保证，充当 Valist 的主要存储层。

9. Snapshot

流行的 DAO 投票系统 Snapshot依赖 IPFS 作为其基础设施的核心部分。它允许 DAO 成员通过去中心化投票过程就特定协议提案达成共识。Snapshot 是不断增长的社区治理领域中最常用的工具之一，涵盖从产品到协议的所有内容

总结

IPFS 是一个开放的网络，受社区规则的约束，对所有人开放。到目前为止，IPFS 已被用于构建各种应用程序，包括 电子商务系统、科学数据集的安全分发、镜像维基百科、创建新的社交网络、共享癌症数据、区块链创建、安全和加密的个人文件存储和共享、开发人员工具和数据分析。

或许在网络浏览中，有意或不经意间你已经开始接触了IPFS的生态产品应用，这将是未来Web3的主流趋势，就像你打开了手机，浏览器和内存就已经运转起来，随时准备接收和存储你的数据资产。

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