IPFS（InterPlanetary File System）是一个用于存储和访问文件、网站、应用程序和数据的分布式系统。 IPFS 最初由 IPFS 项目团队于 2015 年开发，目标是创建一种改进的方式来存储、共享和访问互联网上的内容。 IPFS 自此成为许多与 Web 相关的项目和活动的重要组成部分。 本指南将概述 IPFS 并解释其工作原理、优势和潜在用例。
IPFS 是如何工作的？
IPFS 是一个革命性的分布式存储网络，它脱离了传统的内容检索方法。 基于点对点网络的原理，IPFS 允许个人访问数据而不依赖于单个集中式服务器或主机。 通过其独特的内容寻址系统，用户只需知道其地址即可访问存储在世界任何地方的内容。
由于内容存储在位于世界各地的多个对等点上，因此它消除了单点故障并确保数据可用性并具有增强的弹性。
IPFS的三个原则：
1. 内容寻址：
IPFS 为每个文件分配一个唯一标识符（CID），这允许用户从世界上任何一个 IPFS 节点访问数据。
一个日常的例子是，当有人在图书馆中按书名查找一本书时——这种基于内容的搜索确保即使一本书已经被移动到另一个位置，它仍然可以找到。 相反，使用位置寻址来查找项目要困难得多； 例如，试图找到一本书的方向是“我想要二楼，第一叠，底部第三个书架，左边四本书”这样的书是很耗时的，而且如果书有已搬迁。
IPFS 出于类似原因使用内容寻址； 它使用户能够识别和访问数据，而不必担心其在任何给定时刻的物理位置。
2. 有向无环图 (DAG)
IPFS 使用 DAG 以高效、相互关联的方式存储数据。 这确保了对单个数据所做的任何更改都会反映在整个 IPFS 网络中。
DAG 是 IPFS 等分布式系统采用的一种数据结构，通过使用 Merkle 树来跟踪内容。 具体来说，每个 Merkle DAG 节点都被分配了一个唯一的 ID，该 ID 由其哈希值组成； 这种通过哈希值引用内容的方式称为内容寻址。
Merkle DAGs 为分布式系统提供了一种有效的方式来存储和引用数字资产。
3. 通过分布式哈希表 (DHT) 进行内容发现
IPFS 依靠分布式哈希表 (DHT) 来定位存储在其全球网络中的文件。 DHT 是一种数据结构，用于在分布式系统（例如 IPFS）中存储和检索数据。 通过使用生成树，IPFS 能够在世界各地的对等点之间快速发现和传输内容。
IPFS 利用分布式哈希表 (DHT) 进行内容发现。 DHT 由一组键值对组成，这些键值对分散在分布式网络中的所有对等点上。 由于此信息存储在多个对等点中，因此用户可以通过询问这些对等点来找到所需的特定内容。
IPFS 的好处
与 HTTP 和 FTP 等传统网络方法相比，IPFS 具有多项优势； 其中一些包括：
• 增强的安全性——IPFS 由于其加密算法而高度安全，使恶意行为者难以访问用户数据。
• 提高可用性——IPFS 利用内容寻址，允许用户访问文件，无论他们身在何处。 这确保了数据始终可用并且可以快速访问。
• 改进的可扩展性——IPFS 是一个分布式系统，这意味着它可以随着更多用户加入网络而轻松扩展。
• 降低成本——IPFS 消除了对昂贵的硬件和软件基础设施的需求，从而显着节省了成本。
总体而言，IPFS 提供了一种高效、安全且具有成本效益的方式来在全球范围内存储和共享数据，而无需依赖集中式服务器或网络。 IPFS 使个人和企业比以往任何时候都更容易快速安全地存储大量数据。 IPFS 是一项有价值的技术，可以安全、快速地共享信息，使其成为未来的强大工具。
使用 IPFS 的挑战以及如何克服这些挑战
由于 IPFS 是一项相对较新的技术，为了使 IPFS 发挥其全部潜力，仍有一些问题需要解决。
• 低效的数据复制——存储在 IPFS 上的数据可以在众多对等点之间进行复制，但如果节点出现故障或变得不可用，这个过程可能会很慢且效率低下。
• 缺乏自动化——IPFS 没有用于内容发现的自动化系统，这意味着用户必须手动查询网络中的每个节点才能找到特定数据。
• 处理大文件有困难——IPFS 最适合处理小文件； 由于文件的大小和复制所需的数据量，较大的文件可能需要很长时间才能下载。
为了克服这些挑战，IPFS 开发人员创建了许多解决方案。 IPFS 节点可以配置多个对等点，以确保数据始终可用并快速复制。 IPFS 还采用分片技术，将大文件分成较小的块并在网络上分发它们以加快下载时间。 此外，IPFS 使用分布式哈希表 (DHT)，允许用户通过查询附近的对等点轻松找到存储在 IPFS 上的内容。
IPFS 提供了一个 API，用于以编程方式访问 IPFS 平台，从而为构建在 IPFS 之上的应用程序实现自动内容发现。
潜在用例
IPFS 有许多潜在的用例，包括：
– 托管和分发分布式应用程序 (dapps)
– 存储和共享大文件
– 去中心化云存储
– 加强在线交易的安全性
– 为安全通信加密数据
– 文件共享平台
– 数据存储和检索
– 分布式网站/缓存
– IPFS 作为内容分发网络（CDN）。
IPFS 影响 Web 开发和内容分发的未来
IPFS 有可能显着影响内容在网络上的存储和共享方式，并可能彻底改变网络开发和内容分发。 I PFS 的分布式特性可在不依赖单一来源的情况下实现数据的安全存储，从而使用户无论身在何处都可以访问数据。
与 HTTP 或 FTP 等传统方法相比，它允许更快的下载、改进的可扩展性和降低的成本。 它可用于使用其 API 自动进行内容发现，使开发人员比以往任何时候都更容易在 IPFS 之上构建应用程序。
IPFS 承诺在整个网络中更有效地复制数据，减少与其他文件共享协议相关的延迟问题。 所有这些优势结合在一起，使 IPFS 成为未来 Web 开发和内容分发的宝贵工具。
结论
IPFS 是一种以分布式方式存储和访问数据的强大工具。 它利用内容寻址、有向无环图 (DAG) 和分布式哈希表 (DHT) 来快速、安全地识别、存储和检索数字资产。 IPFS 还提供了一些优于传统网络方法的优势，例如增强的安全性、增加的可用性、改进的可扩展性和降低的成本。
IPFS 有许多潜在的用例，包括托管 dApp、共享大文件、去中心化云存储、安全在线交易、文件共享平台和作为 CDN 的 IPFS。 凭借其易用性和可扩展性，IPFS 继续成为希望在不依赖集中式网络的情况下高效存储数据的个人和企业的有吸引力的选择。 IPFS 可能是数据存储和共享的未来。
来源：https://www.cryptopolitan.com/comprehensive-guide-to-understanding-ipfs/