IPFS:基于区块链技术的去中心化存储项目

2020-03-30 11:03:43

去中心化存储基于区块链技术,通过非中心化的架构结合中心化与去中心化各自的优势在效益与公平之间探索平衡点,使存储的安全性提升。

  去中心化存储基于区块链技术,通过非中心化的架构结合中心化与去中心化各自的优势在效益与公平之间探索平衡点,使存储的安全性提升。

  去中心化存储是一种通过分布式存储技术将文件或文件集分片存储在不同供应方提供的磁盘空间上的存储商业模式。它主张强隐私保护、低存储成本、数据冗余备份存储、高速等价值主张、开源的应用程序和算法,只有全部实现以上主张才可能大范围代替中心化存储。它有利于规避单点故障和数据的价值传递。

  去中心化存储与中心化存储在存储空间来源、带宽来源、安全性、使用方式、行业发展状态等多个维度存在差异,导致其规模和性能远远不如中心化存储系统。


  web3.0

  提倡「以数据为中心,数据价值化和隐私保护」,而去中心化存储在其中扮演着至关重要的角色,其中数据安全和隐私保护对应数据冗余存储和备份功能,而数据价值化对应的是文件共享的价值传递。数据安全方面,相比较于个人,企业往往更加重视公司数据的安全和隐私保护。企业存储在云端的数据往往是公司的机密,很多数据一旦被泄露很可能将公司在市场竞争上至于不利的地位,传统的公司资料实物存储方法对于大型企业来说早已不足以支撑海量数据存储的需求;数据价值共享方面,越来越多的人希望共享资源的同时获得相应的交换价值。

  虽然云存储市场的规模和用户在飞速增长,但是中心化存储市场却具有四大缺陷:无法保障版权、无法保障数据安全、随时面临服务商停止运营的风险、数据缺乏价值化。


  去中心化存储的价值主张

  去中心化存储代表着大规模存储的效率和经济的根本转变,它的价值主张主要体现在以下几个方面:

  (1)增强安全性和用户隐私。去中心化存储对数据的加密处理不仅仅局限于用户和软件终端,而且在存储网络所有环节上都在进行加密处理,并通过私有网络访问密钥、零知识证明等方法保护用户隐私。

  (2)存储平台或网络的算法和代码必须是开源的。由于 2C

  端的存储服务已经被中心化存储抢占了大多数市场,由于在开源项目初期进入门槛较高,大多数集中于 2B

  端,只有代码开源才能让社区和应用的完善形成有效的正反馈效应。如果算法和代码不公开透明,则存储网络就会变相的中心化。

  (3)通过冗余备份防止数据丢失。数据存储于不同的节点,通过数据冗余防止数据丢失(在数据存储或传输出错时存储额外的副本)。

  去中心化存储系统的区块链或分布式账本自下而上一般包括加密基础设施、交易记录、广播方式和存储证明机制。

  对于加密基础设施,其加密方式一般是通过哈希函数加密,包括 SHA-1、SHA-256等算法或配置表(Allocation Table)连接到默克尔根,在每个环节对数据加密处理后,再通过分布式哈希表(DHT, Distributed HashTable)、追踪服务器(Tracker)等方式通过主键(Key——种子文件地址)检索到特定存储内容的共享网络。

  对于存储证明机制(PoS,Proof-of-Storage),一般是在不通过下载内容的情况下,证明服务器在特定时刻已经存储了特定下载内容,及其数据的完整性,从而降低恶意节点的舞弊空间。它包括数据持有性证明(PDP,Provable Data Possession)和可恢复数据证明(PoR,Proof-of-Retrievability),但是不同项目针对不同的作恶动机和方式对该共识机制进行了完善。比如 IPFS 通过复制证明(PoRep,Proof-of-Replication)和时空证明(PoSt, Proof-of-Spacetime)两个方式分别遏制了女巫攻击、生成攻击和外源攻击。

  对于交易记录,交易记录一般都是以抽象化的形式加密后记录在链上,交易记录的发生与记录必须在完成存储证明之后,将文件名称、时间戳、文件类别等信息组成区块头并存储在链上。

  目前市面上虽然有很多去中心化存储项目,但是因其技术、激励机制以及实用性来看,ipfs是这些项目里面最为成功的一个。

  IPFS 本质上是一个底层的开源文件传输协议,旨在对基于 HTTP URL 检索协议进行补充甚至替代,激励层是Filecoin,Filecoin目前尚未正式在交易所上市或者发行,在上线之初就获得超过 2.5 亿美元的融资,其融资额远超其他去中心化存储项目。


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  IPFS架构最底层为 Libp2p,包括路由层(网络协议)和交换层(P2P

  网络),确保数据能够在点对点网络上实现点对点的传输。KAD协议实质是构建了一个分布式松散Hash表,简称DHT,每个加入这个DHT网络的人都要生成自己的身份信息,然后才能通过这个身份信息去负责存储这个网络里的资源信息和其他成员的联系信息。


  上一层为

  Multiformat,用于加密数据并将数据抽象成放在链上的格式,它本质上是一个针对未来系统的协议集合,通过增强的自我描述格式(包括自我描述的哈希值、网络地址、编码值、序列化值、网络传输流和分组网络协议来实现互操作性并避免被锁定。


  再上一层是 Filecoin 协议作为激励层,该协议包括链上存储市场、链下检索市场和 Filecoin 区块链三部分。

  存储市场方面,矿工通过抵押 Filecoin 租用或购买存储空间,接着用户向其发起定向存储请求,并生成 bid(用户)和 ask (矿工)双向订单,并进行 PoRep (复制证明)和 PoSt(时空证明),最后用户获得有效存储(完成两种共识后的存储大小),矿工获得存储费用,注意不论是订单、交易记录还是 Filecoin的价值转移全部在链上完成。

  检索市场方面,用户先发起检索请求,接着矿工获得检索订单并提供检索服务,最后用户通过支付 Filecoin获得服务,注意仅有 Filecoin 的价值转移被记录到链下,其他均在链下完成。Filecoin区块链方面,分为订单簿(Orderbook)、交易记录(Transactions)、配置表(AllocationTable)。其中最底层的配置表通过连接到默克尔根对链上信息加密,用于存放双方的数字签名,对矿工发起质询并接受其回复;交易记录用来实现 Filecoin的价值转移功能;订单簿用来记录存储订单。

  去中心化存储的重点在于数据安全稳定并且可以节约成本,ipfs项目无疑正在努力的朝着这个方向前进,最终结果如何,让我们一起拭目以待吧!


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