- 一、IPFS是什么？
星際文件系統IPFS（Inter-Planetary File System）是一個面向全球的、點對點的分布式版本文件系統，致力於創建持久且分布式存儲和共享文件的網絡傳輸協議。目標是為了補充（甚至是取代）目前統治互聯網的超文本傳輸協議（HTTP），將所有具有相同文件系統的計算設備連接在一起。
簡單來說IPFS是一個可以永遠存在的、由多個節點組成且沒有中心化的文件存儲和共享系統。
- 二、IPFS的起源
IPFS是一個開放源代碼項目，在2014年開始由Protocol Labs在開源社區的幫助下發展。其最初由Juan Benet設計，他建立實驗室開發IPFS初衷正是為了通過設計一個協議建立更加安全、高效、開放的網絡。他進入斯坦福大學后，學習計算機技術方面的知識，從事對分布式存儲網絡技術的研究開發。
- 三、IPFS原理
原理用基於內容的地址替代基於域名的地址，也就是用戶尋找的不是某個地址而是儲存在某個地方的內容，不需要驗證發送者的身份，而只需要驗證內容的哈希，通過這樣可以讓網頁的速度更快、更安全、更健壯、更持久。
IPFS中文件通常不會都存在.一個節點上，.而是分片存在其他一些子節點上。提取.文件時IPFS把這些節點列表全部並行抓取，最后在本地拼成完整的.文件。並行的速度遠遠大於直接下載完整⽂文件的速度，用戶很快就能在本地獲得文件，還可以繼續分享給其他人。分布式的儲存方式能有效解決數據丟失的風險，同時減輕個體數據庫的存儲壓力。
在IPFS中，每個文件及其中的所有數據都被賦予一個唯一的加密指紋。IPFS通過網絡刪除重復具有相同哈希值的文件，計算之后判斷哪些文件是冗余重復的。並跟蹤每個文件的版本歷史記錄。每個網絡節點只存儲想存儲的內容，檢索自己想要的信息。查找文件時，通過文件的哈希值就在網絡查找到儲存改文件的節點，找到所需的文件。 並且，每個節點除了存儲了數據以外，還存儲了一張哈希表，用來記錄文件存儲所在的位置，便於進行文件的查詢下載。
采用IPNS即去中心化命名系統，每個文件都可以被協作命名為易讀的名字。搜索之后可以很快地找到想要的文件。
IPFS設想的是讓所有的網絡終端節點不只是扮演使用瀏覽器 Browser或者終端Client的角色。人人參與IPFS，人人都是網絡節點，人人都可以是服務器，從而組建一個去中心化的分布式網絡。
當我們搜索/下載內容時，IPFS網絡系統就會從離我們最近的距離（這里不是物理距離，是數學距離）的若干存儲節點，傳輸數據或者文件的碎片（不是整個文件）給我們，它是若干節點同時下載傳輸到我們的設備上（類似於P2P、BT技術），速度非常快。當然，從這些節點下載出來的文件碎片，最終會整合成一個完整的文件呈現給我們。
IPFS網絡是一個細粒度的、不可靠的、分布式的、易聯合的內容分發網絡（Content Delivery Network , CDN）。這就是IPFS與HTTP的區別，傳統HTTP協議是從單個中心服務器將整個文件下載傳輸到設備上的，下載的速度相對慢很多。
上傳到IPFS網絡的文件會被分割成若干塊，那如果其中的一塊意外被損壞了，怎么辦呢？不用擔心，IPFS系統有一個容錯機制，容錯機制的意思就是，假設一份文件被分割成10份，其中4份損壞了，那么還是可以根據剩下的6份還原出原文件來。所以說，你的文件是可以被永久保存在IPFS網絡里面的。
- 四、IPFS挖礦背景
IPFS系統下挖礦得到FIL（Filecoin），Filecoin是一個去中心化的存儲網絡，Filecoin有兩個市場：存儲市場和檢索市場，這兩個市場結構相同，但結構不同。
Filecoin：把基於IPFS應用的數據價值化，通過類似比特幣的激勵政策和經濟模型，讓更更多的.人去創建節點，提供服務，去讓更多的人使用IPFS。（所謂提供的服務就是，有人提供存儲服務，有人提供檢索服務，存儲市場和檢索市場屬於去中心化的交易所）。
存儲市場上，客戶付費給存儲礦工，令其存儲數據。檢索市場上，客戶向檢索礦工付費后取回數據。（付費：Filecoin）
存儲礦工為網絡提供數據存儲，存儲礦工通過提供磁盤空間和響應客戶請求來參與Filecoin運作。
檢索礦工為網絡提供數據檢索服務，檢索礦工通過提供用戶檢索請求所需要的數據來參與Filecoin運作。
（1）存儲礦工可以同時擔任檢索礦工；
（2）存儲礦工需要抵押存儲磁盤空間，而檢索礦工就不需要。
- 五、IPFS與Http相比有哪些優勢？
IPFS具備內容可尋址、版本化、點對點超媒體的分布式協議，它的目標就是取代HTTP協議。
先說一下什么是HTTP。
HTTP指超文本傳輸協議（英文：HyperText Transfer Protocol），是計算機網絡和超媒體信息系統的應用層協議。HTTP是互聯網的數據通信的基礎。但是仍然存在一些不可避免的缺點：
HTTP效率低，中心化服務器成本昂貴，並且依賴主干網，文件和數據容易丟失，網絡攻擊和安全問題頻出等。
具體來說，在http協議的中心化造成效率非常低，並且成本還很高。一旦使用HTTP協議每次需要從中心化的服務器下載完整的文件(網頁,視頻,圖片等),速度慢,效率低.如果改用P2P的方式下載,可以節省近60%的帶寬. P2P將文件分割為小的塊,從多個服務器同時下載,速度非常快.
還有一種就是web文件經常被刪除。我們可能在上網的過程中會遇到，收藏某個網頁，在使用的時候瀏覽器網頁會顯示404。而且現在web的存儲成本非常高，時間也就是最多100天。所以會發現web文件經常被刪除。. IPFS提供了文件的歷史版本回溯功能(就像git版本控制工具一樣),可以很容易的查看文件的歷史版本,數據可以得到永久保存
IPFS目標是是取代傳統HTTP，那么使用IPFS會帶來哪些好處？
（1）一個宇宙圖書館，存儲人類文件數據
IPFS是一個分布式存儲網絡，無論是文字、圖片、音樂、視頻等，都可以成為存儲資源。對於你來說，相當於有一個無限空間的網盤，對於企業來講也是如此，海量的數據均可以存儲。並且，通過文件地址就可以打開它們，這個地址是可以被分享的。由於是分布式存儲，你的文件和數據不會丟失。
（2）你的文件安全你做主
- 在IPFS系統里，文件及數據具有存在的唯一性，一個文件加入了IPFS的網絡，將基於計算對內容賦予一個唯一加密的哈希值。意味着IPFS哈希運算過后生成的地址是唯一。該地址不可篡改，也不可刪除的特性。因此，一旦數據存儲在IPFS中，它就會是完全的。而傳統的HTTP網絡，黑客可以對你進行攻擊，盜取你的文件。在IPFS網絡中，所有的文件和數據是分散在許許多多節點上的，而且都是加密的，黑客沒有辦法進行攻擊。
- 對於文件的使用，你手上私鑰只有你擁有，是惟一的，你完全掌控着自己的文件安全。而在傳統網絡中，比如一筆存放在某個支付錢包中，其實你的密碼和賬戶是在中心化服務器中，不止你一個人知道賬戶密碼，當然一般正規支付錢包不會冒着法律風險隨意公開你的密碼，但是平台一旦服務器癱瘓或被攻擊，你的所有信息都是可能被盜取的。而IPFS則很好解決了這些問題，保證了文件和數據的安全性。
（3）不用多花錢了，網絡會更好用
在IPFS中通過P2P即點對點傳輸的方式進行數據傳輸，可以節省帶寬成本的60％。而在傳統中心化網絡中，服務器成本是巨大的。
同時，IPFS還有文件重復檢測機制，不會出現資源冗余問題。而傳統的HTTP一部電影會被反復儲存，產生極大的網絡資源浪費。
（4）作為區塊鏈基礎設施
區塊鏈項目存在數據容量問題，IPFS可以與之進行無縫銜接，作為基礎設施存在。
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六、IPNS命名系統
如果我們要在IPFS網絡上查詢想要的文件或信息，只要輸入對應的哈希值，就可以檢索到這個文件。由於這個哈希值是全網唯一的，查詢起來的速度非常快。
但是，如果使用哈希值來區分文件的話，我難道要記住那么多的一串串的哈希值？一個哈希值可是有64位的數字加字母啊，記起來多麻煩啊。假如我在IPFS網絡上搭建了一個網站，生成一個這么復雜的哈希值，這不利於宣傳啊，也會造成傳播困難。
事實上，當然不會這樣。因為哈希值不容易記憶，就像IP地址一樣不容易記憶。所以Protocol Labs協議實驗室弄出了IPNS（InterPlanetary Name System），IPFS的域名命名系統，這樣，IPFS就可以利用IPNS將哈希值映射為容易記的名字了。
用一個例子演說IPFS的工作流程
比如我想觀看一部叫ABC的視頻：
1. 加入IPFS網絡，在網絡中搜索叫ABC的文件（ABC是通過IPNS映射得來的名字）。
2. IPFS網絡迅速索引區塊鏈上的哈希值，反饋出搜索結果。
3. 你支付一點Filecoin代幣，獲取ABC文件緩存到本地，ABC文件不是從雲或者服務器上面下載下來的，而是由IPFS網絡的參與者貢獻的，它可能是離你最近的一個網絡節點。這樣的好處是，不僅不需要中間服務器，而且網絡傳輸效率最快。
4. 如果ABC文件恰巧你周邊好幾個人都有，那IPFS網絡會把這個文件拆成一小片一小片，節省了這些節點的儲存成本，也讓你用最具效率的方式下載到該視頻。
5. 這個ABC視頻文件緩存在你自己電腦里，不僅自己可以觀看，同時也為其他需要ABC這部視頻的人提供資源。
6. 另外，你也可以自己發布新內容到這個網絡上，並且有機會獲得Filecoin代幣，因為你也為網絡做了貢獻。
通過這樣的方式，實現了整個網絡的文件利用達到最優效率。
- 七、應用場景
基於IPFS技術的應用已經越來越多，目前已經有不少的成功項目，從數據存儲到文件傳輸，從社交媒體到買賣交易，這些APP、應用、平台，正在重構整個互聯網。在上圖中，是目前IPFS星際文件系統這一底層協議的項目大全。其中一些其采用了多種協議棧，值得我們關注。
1.Filecoin：是基於IPFS的分布式存儲區塊鏈項目，是IPFS官方團隊開發的項目。IPFS可以獨立存在，而Filecoin是IPFS的激勵層。
2.Poseidon：一個基於IPFS網絡的中心化的分布式搜索引擎，可以讓用戶快速檢索IPFS網絡上的文件，尋找到所需要的數據，同時用戶參與挖礦還能獲得通證激勵。被譽為區塊鏈版Google。Google是世界上最大的搜索引擎，但它是中心化的。Poseidon支持打標簽即挖礦，支持雙挖POSC+FILECOIN。
3.Orbit：是一個數據平台，在IPFS誕生之初就已經發揮了它的重要作用。用Orbit可以開發一個“局域網”匿名聊天網絡。
4.Textile：一個數字資產平台，Textile Photos是其官方開發的去中心化版相冊，致力於取代Instagram。
5.Peepeth：Peepeth是一個分布式社交平台，可以看作是區塊鏈版推特。包括以太坊V神等人均在使用。不過筆者提示，該平台注冊流程較為復雜，正常使用有一些難度。
6.GLOBAL UPLOAD：是IPFS全球文件上傳，你在哪里都可以將文件Upload到IPFS網絡，獲取到hash地址。網站簡潔、易用。對於需要普通人來說，它是一個上傳文件到IPFS的絕佳助手。
實際上，IPFS技術已經運用到了許多領域。依舊是上圖，你會發現IPFS項目類型多樣，基本是涵蓋了當前的多個領域。不過也需要注意，國內已經出現借着IPFS的名義進行傳銷的項目，或者剽竊IPFS的功能，然后宣稱它們的項目是有更多優勢的，等等諸如此類，從一開始就是一個騙局。
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八、加密存儲
(1)HealthWalletStorage IPFS系列存儲
參考: http://www.healthwallet.cc/storage.html#storage3
(2)
下圖簡單的表述了IPFS的工作流程:
John打算上傳一份PDF文檔到IPFS: 他首先把PDF文件放到電腦工作區；然后，使用IPFS相關命令添加這個文件，並且得到了文件的hash值。上面動作結束后，這個PDF文件就可以在IPFS上面被訪問了。
現在John打算把這個PDF通過IPFS分享給他的同事Mary。他只需要得到的hash值告訴Mary，然后Mary就能按圖索驥，從IPFS上面下載這份文件。
不對稱加密技術能夠讓我們用文件接收方的公鑰加密文件，之后接收方從IPFS下載文件之后，再用私鑰解密即可。作惡方就算從IPFS上取得這個文件，也不能做任何事情，因為無法解密其內容。讓我們重新設一下前面的工作流程，這次引入加密和解密的過程:
John打算上傳一份PDF到IPFS，但只打算給Mary一個人看。他將PDF放入電腦的工作區，然后用Mary的公鑰對其進行加密。然后使用IPFS相關命令添加這個加密后的文件，並且得到了加密文件的hash值。上面動作結束后，這個加密過的文件就可以在IPFS上面被訪問了。Mary得知hash值之后，可以從IPFS上下載，並用她的秘鑰解密得到原PDF文件。
任何企圖作惡的一方，由於沒有Mary的密鑰，所以他們無法解密這個文件，從而保證了文件在IPFS上面的安全共享。
(3)CarBlock
參考:http://www.woshipm.com/blockchain/992480.html
GitHub: https://github.com/zhangerna/carblock
(4)textile.photos
參考: http://www.btb8.com/fil/1810/18253.html
Github:
https://github.com/textileio/photos https://www.textile.photos/