跳转到内容
WinX-M

IPFS 星际文件系统入门指南

欢迎来到 IPFS 的世界！IPFS (InterPlanetary File System，星际文件系统) 是一种点对点（P2P）的分布式文件系统，旨在使网络更快、更安全、更开放。

什么是 IPFS？

Section titled “什么是 IPFS？”

想象一下，我们现在的互联网（Web2）主要依赖于HTTP(S)协议。当您访问一个网站时，您实际上是在向一个特定的服务器请求数据。如果那个服务器宕机或者数据被删除，您就无法访问了。

IPFS 采用了一种不同的方法：内容寻址。这意味着数据的位置不再重要，重要的是数据本身的内容。

  • HTTP: https://www.winx.run/winx.png (基于位置)
  • IPFS: ipfs://bafybeiepp27xh5tmdiycytuylzwqjvdrgmx4ecf5zkbzu52iafswgakcvy/path/winx.png (基于内容)

IPFS 如何工作？

Section titled “IPFS 如何工作？”

IPFS 的魔力在于几个关键技术：

  1. 内容标识符 (CID - Content Identifier): 当您将文件添加到 IPFS 时，它会被分割成较小的数据块（chunks）。IPFS 会为每个数据块计算一个加密哈希值。然后，这些数据块的哈希值会被用来计算整个文件的哈希值，这个最终的哈希值就是文件的 CID。
一个示例 CID
CID (v0): QmRKs2Zfuw...    CID (v1): bafybeibml5uiey...

  1. 默克尔有向无环图 (Merkle DAG): 文件及其数据块通过 CID 链接在一起，形成一种称为 Merkle DAG (有向无环图) 的数据结构。这个结构使得 IPFS 可以高效地验证数据完整性并跟踪文件版本。如果你有一个大文件，它可能由多个小数据块组成，这些数据块的 CID 会被记录在一个“父”对象中，这个父对象也有自己的 CID。

  2. 分布式哈希表 (DHT): IPFS 网络中的节点使用 DHT 来互相发现和宣告它们拥有的内容。当您请求一个 CID 时，您的 IPFS 节点会向 DHT 查询“谁拥有这个 CID 对应的数据块？”。网络中的其他节点会响应，告诉您的节点可以从哪里下载这些数据块。

  3. Bitswap: 这是一种数据交换协议，IPFS 节点之间通过它来请求和发送数据块，它类似于 BitTorrent 的数据交换机制，允许节点从多个对等方同时下载数据，同时它自带反吸血机制。

更深入了解：IPFS 网关 (Gateway)

Section titled “更深入了解：IPFS 网关 (Gateway)”

当我们谈论从 IPFS 检索文件时，我们经常提到“网关”。那么，IPFS 网关到底是什么呢？

IPFS 本身是一个点对点的协议，节点之间直接通信。然而，我们日常使用的互联网和浏览器主要依赖 HTTP/HTTPS 协议。为了让普通用户能够方便地访问 IPFS 网络上的内容，IPFS 网关应运而生。

网关的作用

Section titled “网关的作用”

IPFS 网关是一个运行 IPFS 节点的服务器，它同时提供一个 HTTP/HTTPS 接口。当您通过浏览器向 IPFS 网关请求一个 IPFS CID 时，网关会：

  1. 接收 HTTP 请求： 例如，您在浏览器中输入 https://ipfs.io/ipfs/CID。
  2. 在 IPFS 网络中查找内容： 网关节点会在 IPFS 网络中查找具有该 CID 的内容。
  3. 获取内容： 一旦找到，网关会从其他 IPFS 节点下载这些数据块。
  4. 通过 HTTP 响应返回内容： 网关将获取到的内容通过 HTTP 协议发送回您的浏览器。

例如，要通过 ipfs.io 网关访问 CID bafybeiepp27xh5tmdiycytuylzwqjvdrgmx4ecf5zkbzu52iafswgakcvy

您可以使用 URL： https://ipfs.io/ipfs/bafybeiepp27xh5tmdiycytuylzwqjvdrgmx4ecf5zkbzu52iafswgakcvy

网关的类型

Section titled “网关的类型”
  1. 路径网关 (Path Gateway):
路径网关
https://<网关域名>/ipfs/<CID>
  1. 子域名网关 (Subdomain Gateway):
子域名网关
https://<CID>.ipfs.<网关域名>

子域名网关可以安全的在浏览器上区分不同域下的个人数据，实现内容隔离。

子域名网关并不能直接使用CIDv0，因为CIDv0包含大写字母，建议添加IPFS资源时使用CIDv1。

网关的方式

Section titled “网关的方式”
  1. 本地网关 (Local Gateway): 当您在自己的计算机上运行 IPFS Desktop 或 IPFS CLI (ipfs daemon) 时，您的本地节点会自动启动一个 HTTP 网关。默认情况下，它通常监听在 http://127.0.0.1:8080 (或使用 http://localhost:8080)。
  1. 公共网关 (Public Gateways): 有许多由社区成员、组织或公司运营的公共 IPFS 网关。任何人都可以使用它们来访问 IPFS 内容，而无需自己运行节点。 一些常见的公共网关包括：
  • ipfs.io (由 Protocol Labs 运营)
  • dweb.link (由 Protocol Labs 支持)
  • gateway.pinata.cloud (由 Pinata 运营，通常与其 Pinning 服务结合)

关于“永久存储”的真相

Section titled “关于“永久存储”的真相”

那么，如何实现更持久的存储呢？答案是激励机制和Pinning（钉选）服务。

Pinning（钉选）

Section titled “Pinning（钉选）”

“Pinning” 是告诉一个 IPFS 节点你认为某个数据很重要，并希望它在本地保留一份副本的过程。只要您的节点在线并且钉选了该数据，其他人就可以从您的节点获取它。

激励层与永久存储

Section titled “激励层与永久存储”

为了让数据真正实现“永久”或至少是长期可靠的存储，我们需要激励节点去存储这些数据，这就是各种存储激励层（如 Filecoin, Arweave, Crust Network 等）发挥作用的地方；

这些平台通常会提供代币奖励给那些可靠存储他人数据的节点，这意味着您可能需要付费来让这些节点为您存储数据，从而确保其持久性；

Arweave 创新的使用了 区块纺技术 并结合设计好的经济模型，激励矿工进行永久存储；

永久存储的价格并不便宜，通常用于存储重要的数据；

不过 Crust Network 提供了 free pin (免费固定) 你可以直接免费进行下单 但有些限制；

Crust 免费固定的限制: 单文件限制5G 存储6个月(无文件数量限制)。

简单来说，IPFS 提供了文件寻址和传输的协议，而像 Crust Network 这样的激励层则提供了让数据长期存在的经济动力。

为什么选择 IPFS？

Section titled “为什么选择 IPFS？”
  • 去中心化: 没有单点故障，数据不由单一实体控制。
  • 抗审查: 由于数据是分布式的，并且通过内容寻址，很难被审查或封锁。
  • 数据完整性: CID 保证了您获取的数据就是您请求的数据，未被篡改。
  • 高效的内容分发: 对于热门内容，P2P 网络可以比传统服务器更快地分发。
  • 离线可用性: 如果您在本地 IPFS 节点上钉选了内容，即使没有互联网连接也可以访问。

如何使用 IPFS？

Section titled “如何使用 IPFS？”

下面是通过 IPFS 存储和访问文件的基本步骤：

1. 安装 IPFS

Section titled “1. 安装 IPFS”

您可以通过多种方式运行 IPFS 节点：

2. 添加文件到 IPFS

Section titled “2. 添加文件到 IPFS”

一旦您的节点运行起来，您就可以添加文件了。

使用 IPFS Desktop: 通常可以直接拖拽文件到 IPFS Desktop 的文件界面。

使用 IPFS CLI: 打开终端或命令提示符，使用 ipfs add 命令：

添加单个文件到 IPFS
ipfs add hello-ipfs.txt

命令执行后，会输出类似这样的结果：

ipfs add 命令输出
added QmRgR7Bpa9xDMUNGiKaARvaL9MasoFyd86rF817EZyfdGE hello-ipfs.txt
6 B / 6 B [==========================================================] 100.00

这里的 QmRgR7Bpa9xDMUNGiKaARvaL9MasoFyd86rF817EZyfdGE 就是 hello-ipfs.txt 的 CID。

我们可以将要保存的数据固定到我们的 IPFS 节点，以确保我们不会丢失这些数据。

那么就可以使用: ipfs pin add 来在终端里固定你的文件。

ipfs pin
ipfs pin add bafybeiepp27xh5tmdiycytuylzwqjvdrgmx4ecf5zkbzu52iafswgakcvy

如果符合预期的话。这将输出如下内容：

ipfs pin
pinned bafybeiepp27xh5tmdiycytuylzwqjvdrgmx4ecf5zkbzu52iafswgakcvy recursively

默认情况下，您通过 IPFS 检索的对象不会固定到您的节点。

如果您希望防止文件被垃圾回收，则需要固定它们。

运行kubo时可以访问webui简化操作，例如 http://localhost:5001/webui ，端口为配置文件中的API端口。

让 IPFS 内容更易访问：命名系统

Section titled “让 IPFS 内容更易访问：命名系统”

记住和分享长长的 CID 字符串 (QmXoyp...) 并不方便。为了解决这个问题，IPFS 生态系统提供了几种命名系统：

1. IPNS (InterPlanetary Name System)

Section titled “1. IPNS (InterPlanetary Name System)”
  • 您可以使用 IPNS 将您的 CID 链接到一个稳定的地址。
  • 其他人可以通过 /ipns/<IPNS ID> 来访问您的内容。当您更新内容并重新发布时，他们访问相同的 IPNS 地址就能获取最新版本（可能存在延迟）。
  • 注意：IPNS需要保证至少每天一次的内容刷新频率才能访问到内容，为了提高访问成功率，建议刷新频率不要大于12个小时。

示例： 假设您的 IPNS ID 是 <k51qzi5uqu5dj...>，您发布了指向CIDv1 bafybeihqwtb6y2t... 的 IPNS 记录。 用户可以通过 ipns://k51qzi5uqu5dj... 访问。 如果您更新内容到 bafybeigi7zfzehp... 并重新发布，用户访问相同的 IPNS 地址将访问到 bafybeigi7zfzehp...。

Section titled “2. DNSLink”

DNSLink 是一种使用现有的域名系统 (DNS) 将人类可读的域名指向 IPFS、IPNS 或 其他DNSLink的方法。您可以在您的 DNS 设置中添加一个 TXT 记录，你需要在你的域名前头添加_dnslink.例如_dnslink.ipfs.tech。

指向静态IPFS资源示例：

指向 IPFS 的 DNSLink TXT 记录示例
dnslink=/ipfs/bafybeigi7zfzehpmx...

指向一个 IPNS 地址：

指向 IPNS 的 DNSLink TXT 记录示例
dnslink=/ipns/k51qzi5uqu5dihpt5vt...

设置完成后，支持 DNSLink 的 浏览器就可以通过 ipns://<您的域名>(例如 ipns://ipfs.tech) 来访问您的 IPFS 内容。

由于一些浏览器并不支持原生的IPFS/IPNS协议，可以通过另外一种方案访问IPFS上的资源。

示例：

路径网关
https://<网关域名>/[ipns]/<域名>
子域名网关
https://<域名>.ipns.<网关域名>

使用 公共网关 和 路径网关 访问IPFS资源可能会导致隐私泄漏，强烈建议运行本地IPFS客户端并使用默认的子域名模式。

本地IPFS网关示例：

子域名网关
http://<域名>.ipns.localhost:8080

3. ENS (Ethereum Name Service) 及其他区块链命名服务

Section titled “3. ENS (Ethereum Name Service) 及其他区块链命名服务”

ENS 是一种基于以太坊区块链的分布式域名系统。您可以注册一个 .eth 域名（例如 myname.eth），并将其配置为解析到 IPFS CID 或 IPNS 地址。

  • 优点: 高度去中心化，抗审查。
  • 缺点: 需要以太坊钱包和少量 ETH 来注册和管理域名。

许多浏览器（如 Brave）或带有 MetaMask 等扩展的浏览器原生支持解析 ENS 域名。其他区块链也提供了类似的命名服务。

ENS同样可以通过以下方式解析：

原生协议
ipns://<以太坊域名>
子域名网关
https://<以太坊域名>.ipns.<网关域名>
路径网关
https://<网关域名>/ipns/<以太坊域名>

这里做一些简单介绍，详细内容请参照以下文档。