Hur det interplanetära filsystemet (IPFS) kan decentralisera webben

Låt oss föreställa oss att du laddar ner de senaste memerna, och du väntade tålmodigt på att nedladdningen skulle slutföras. Meme är naturligtvis eld, så du skickar en länk till dina vänner. De får filen från din telefon och börjar sedan dela med sina vänner. Vid denna tidpunkt lever meme på några dussin enheter, så när någon ny får länken slutar de faktiskt ansluta till flera andra människor och få några bitar från var och en av dem, vilket gör nedladdningen ganska omedelbar.

Tack vare det interplanetära filsystemet, det mycket verkliga, överraskande lättanvända systemet kan bara vara vår nyckel till ett snabbare, mer demokratiskt internet. Som beskrivits ovan är grundtanken att användarenheter ska lagra, indexera och leverera data som för närvarande lever på centraliserade servrar. Om det låter lite som kryptovaluta har du inte fel – mannen bakom projektet, Juan Benet, har beskrivit IPFS som ”På ett sätt gör man webbplatser … vad Bitcoin gjorde med pengar.”

Vad är det interplanetära filsystemet?

Om du vet hur BitTorrent eller någon annan P2P (Peer-to-Peer) -teknologi fungerar, är du det mesta för att förstå vad IPFS gör. Det skickar filer (inklusive HTML-, CSS- och JavaScript -filer som utgör de flesta webbplatser) och filbitar mellan användarenheter, ungefär som om du helt lagligt skulle torrenta ett offentligt musikstycke.

Det betyder att istället för att ansluta till en server för att se en webbplats, kontrollerar du bara om någon nära dig lagrar sidan (eller några delar av den) och du ansluter till dem istället. När du har laddat ner sidan kommer din enhet också att lagra den en stund så att andra kan få den (eller delar av den) från dig. Det låter lite komplicerat, men det visar sig faktiskt vara mycket mer effektivt än vårt nuvarande system för att skicka data över en enda server-klient-pipeline med HTTP-protokollet.

Varför är det fantastiskt?

IPFS har några stora fördelar jämfört med den traditionella webben:

• Snabbare och effektivare innehållsleverans: du kan ladda ner filer från manuellt geografiskt nära källor, vilket minimerar restiden och bandbredden.

• Decentralisering: ingen enda källa kan styra data eller åtkomst till dem.

• Bevarande av information: eftersom ingen enda server lagrar all data kan den inte bara försvinna och ta med alla dina GeoCities -webbplatser.
• Snabbare och mer stabila anslutningar i dåligt anslutna områden: så länge innehållet du vill ha har laddats ner till någonstans du kan komma åt behöver du faktiskt inte göra anslutningen över längre avstånd, vilket skulle vara oerhört hjälpsamt i områden med sporadiska eller komprometterade anslutningar.
• Censurmotstånd: inte perfekt, men bättre än en centraliserad modell.

Så fungerar det: den korta versionen

Vem som helst kan använda IPFS-nätverket just nu, eftersom det har blivit mycket användarvänligt. Här är vad som händer:

1. När du lägger till en fil i IPFS delas filen upp i block, var och en körs genom en algoritm och tilldelas ett unikt ID. Hela filen, inklusive dessa block -ID, tilldelas också ett ID. Initialt kommer din maskin att vara det enda stället folk kan få filen, men andra noder (maskiner) kan också hämta den och distribuera den.
2. Om nätverket märker att vissa av dina data är identiska med innehåll som redan finns lagrat där, använder det bara det istället för att lägga till en kopia. Låt oss säga att du är värd för en ”deluxe edition” av ett album du spelade in. Tio av låtarna är desamma som det album du redan har spelat in, men två av dem är nya, så när du lägger till dem i IPFS kommer systemet att känna igen de dubbla spåren och använda befintliga ID för dem, bara lägga till nya ID för de två nya låtarna.

3. Varje nod i nätverket lagrar en del data (troligen data som noden vill distribuera, plus data som noden har öppnat nyligen) och en del av ett index som hjälper människor att leta upp var de kan hitta innehåll på nätverket.
4. Om du vill öppna en fil ber du nätverket att leta upp dess ID och ansluta dig till den som har den. Ett namngivningssystem som heter IPNS hjälper till att konvertera läsbara namn till maskinläsbara ID: er som systemet kommer att söka efter.

Ännu enklare översättning: IPFS ger varje bit ett namn ett namn, gör en lista över var den data lever vid en given tidpunkt och hjälper enheter att skicka data direkt till varandra.

Så fungerar det: den tekniska versionen

Det finns tre huvudsakliga saker som får IPFS att kryssa: innehållsadressering ger data en identitet, Merkle-DAG ger den struktur och distribuerade hashtabeller berättar var du kan hitta den.

Innehållsadressering: vad, inte var

Det mesta av vårt nuvarande innehåll har platsbaserade adresser (C:/Användare/Användarnamn/Dokument, 192.124.249.3, etc.) som berättar var vi ska gå för att hitta data. Det fungerar inte riktigt i ett decentraliserat system, eftersom innehåll kan lagras i stort sett var som helst, så system som IPFS och BitTorrent använder istället ”content addressing”.

A innehållsadresseringssystem fungerar genom att köra en bit data genom en algoritm som tilldelar den ett unikt ID eller hash. Varje identisk kopia av filen kommer att ha samma ID, vilket innebär att när IPFS letar upp den kan den hitta varje instans som är lagrad i nätverket.

Merkle-DAG: allt har ett CID, och de är alla anslutna

Så mycket som det låter som ett tyskt politiskt parti, a Merkle-DAG (regisserad acyklisk graf) är faktiskt ett sätt att organisera data. I detta system har varje del av data sitt eget content ID (CID): mappar, filer, block av data i filer – allt. Det betyder att filer kan delas upp i olika delar, autentiseras och monteras om.

IPFS -dokumentationen beskriver det som ett ”sköldpaddor hela vägen ner”, eftersom allt kan delas upp i en samling data som kan identifieras med ett CID. CID: en för en mapp leder dig till en samling fil- och mapp -CID: er, vars CID: er leder dig sedan till andra CID: er som representerar andra innehåll, även med egna CID: er. Varje ändring av en fil kommer att resultera i dess hash och hash i dess mapp också.

Data lever faktiskt inte här – det berättar bara var du ska hitta allt och hur alla bitar ska sättas ihop när du har det. Merkle-DAG är i huvudsak det som ger alla dessa ID en struktur, ungefär som filsystemet på din dator.

Distribuerade hashtabeller: hur IPFS lokaliserar innehåll

Så hur gör vi för att hitta vem som har den data vi vill ha? I grund och botten finns det en stor databas som matchar innehålls -ID: n med platserna för datorerna som är värd för det innehållet, och själva databasen delas mellan alla i nätverket. När du begär ett innehåll som representeras av ett CID söker din dator efter CID tills det hittar en lista över personer som har det. Din dator ansluter sedan till dessa personer, laddar ner delar av de saker du behöver och monterar dem. Det är den distribuerade hashtabellen – i huvudsak en stor lista över vem som har vad.

IPFS är coolt, men kommer det att ta fart?

IPFS startade 2015, och det har gjort snabba framsteg sedan dess. Dussintals appar och webbplatser har byggts på den, till exempel ett blockchain -fillagringssystem (Filecoin) och en GeoCities -ersättare (Nyheter). Det har lyckats träffa den rätta blandningen av decentralisering och användarvänlighet, vilket förmodligen är varför det har blivit en go-to för projekt som vill komma in i decentralisering, som Sociall (ett decentraliserat socialt nätverk) och Modig.

Cloudflares IPFS -gateway var en stor hit, och det blir lättare att använda nätverket hela tiden; allt du behöver göra är ladda ner ett program och installera ett webbläsartillägg. Naturligtvis finns det debatt om det verkligen är den bästa lösningen – det är långt ifrån det enda projektet där ute med samma vision – men det visar inga tecken på att sakta ner. Även om det inte helt ersätter HTTP verkar det verkligen som om det kommer att vara en del av nästa version av Internet.

Bildkrediter: Regisserad acyklisk graf, Hashträd, IPFS