IPFS 是什么
IPFS(InterPlanetary File System,星际文件系统)是永久的、去中心化保存和共享文件的方法,这是一种内容可寻址、版本化、点对点超媒体的分布式协议。
- 内容可寻址:通过文件内容生成唯一哈希值来标识文件,而不是通过文件保存位置来标识。相同内容的文件在系统中只会存在一份,节约存储空间
- 版本化:可追溯文件修改历史
- 点对点超媒体:P2P 保存各种各样类型的数据
可以把 IPFS 想象成所有文件数据是在同一个 BitTorrent 群并且通过同一个 Git 仓库存取。
总之,它集一些成功系统(分布式哈希表、BitTorrent、Git、自认证文件系统)的优势于一身,是一套很厉害的文件存取系统。
IPFS 使用场景
IPFS 的发明者 Juan Benet([email protected])在 IPFS 技术白皮书中假设了一些使用场景:
- 在 /ipfs 和 /ipns 下挂载全球文件系统
- 挂载的个人同步文件夹,拥有版本功能
- 文件加密,数据共享系统
- 可用于所有软件的带版本的包管理器(已经实现了:https://github.com/whyrusleeping/gx)
- 可以作为虚机的根文件系统
- 可以作为数据库:应用可以直接操作 Merkle DAG,拥有 IPFS 提供的版本化、缓存以及分布式特性
- 可以做(加密)通讯平台
- 各种类型的 CDN
- 永久的 Web,不存在不能访问的链接
我觉得作为数据库这一点对应用开发者来说会很有用。
安装与初始化
下载 go-ipfs 解压(下面的示例我是在 Windows 10 上做的,解压目录为 D:\go-ipfs),然后到解压目录执行命令 ipfs init
,将在用户 home(~)下建立 .ipfs 目录存放数据,默认最大存储 10G。init 命令可以带参,比如修改最大存储、目录等,具体参考 ipfs init help
。
继续执行命令 ipfs daemon
启动节点服务器:
- 加入 IPFS 网络
- 本地 HTTP 服务器,默认 8080 端口
- 处理后续 IPFS 的客户端命令
新开一个命令行,执行命令 ipfs id
以查看当前节点标识:
1{
2 "ID": "QmSYF1HZxhPUWWGrz5bMn16tdD73AeMVhp7pNSHkVCMF7R",
3 "PublicKey": "....",
4 "Addresses": [
5 "/ip4/169.254.40.215/tcp/4001/ipfs/...",
6 ....
7 ],
8 "AgentVersion": "go-ipfs/0.4.12/",
9 "ProtocolVersion": "ipfs/0.1.0"
10}
浏览器访问 http://localhost:5001/webui 进入管理界面,查看系统状态、管理文件以及配置系统。
配置
除了使用 Web 管理界面修改配置外,也可以直接用命令行 ipfs config show > ipfs.conf
先导出当前配置(JSON 格式,配置项不多且含义明显),改完后使用 ipfs config replace ipfs.conf
更新配置,重启服务器就生效了。当然,修改配置也可以直接用 ipfs config edit
。
服务器最终使用的配置文件保存在 ~/.ipfs/config 中,对比刚刚导出的文件我们发现导出的文件只比这个 config 少了一项 Identity.PrivKey
,即节点初始化时自动生成的 RSA 私钥。
密钥对
节点初始化时会自动生成 RSA 密钥对,并且私钥没有设置密码。
公钥通过多重哈希得到节点 id(即上面的 QmSYF1HZxhPUWWGrz5bMn16tdD73AeMVhp7pNSHkVCMF7R
),节点服务器启动后会和其他节点交互公钥,后续通讯时使用对方公钥加密数据,通过多重哈希对方公钥、对比对方节点 id 来确认是否正在和正确的节点交互。
私钥用来解密接收到的数据,也用于 ipns 来绑定文件名。整个过程没有引入证书,仅是使用了 PKI 机制。
总之,我觉得可以暂时不用关心密钥对,可能只有在一些使用场景下面才需要吧。
添加文件
我当前目录结构是这样的:
1D:\GO-IPFS
2│ build-log
3│ config
4│ install.sh
5│ ipfs.conf
6│ ipfs.exe
7│ LICENSE
8│ README.md
9│
10└─b3log
11 └─hacpai
12 README.md
我准备添加的目录是 b3log
,执行命令:
1D:\go-ipfs>ipfs add -r b3log
2 94 B / 94 B [=============================================================================================] 100.00% 0s
3added Qmco94dYP733XwrUqFUhDtDG8RsqmGQ6UDPvnmH4Pvy2rv b3log/hacpai/README.md
4added Qmbkno2HVZdW7XfwsVjmuu9VDKBByczFR8qwsBXMjMrjPQ b3log/hacpai
5added QmPxebZuW2pgfzj5JWq22KUzxStmqQ6i7YUK9Sq9xepXT9 b3log
这样我们使用 ipfs cat /ipfs/Qmco94dYP733XwrUqFUhDtDG8RsqmGQ6UDPvnmH4Pvy2rv
就可以查看 README.md 了。在其他节点上也可以,只要记住这个文件的哈希值就行了。我们可以在自己的 HTTP 网关上试试(注意我的端口改成了 5002,你的默认应该是 8080):
当然也可以用 IPFS 官方的 HTTP 网关:https://ipfs.io/ipfs/Qmco94dYP733XwrUqFUhDtDG8RsqmGQ6UDPvnmH4Pvy2rv
获取文件
1ipfs get /ipns/QmSYF1HZxhPUWWGrz5bMn16tdD73AeMVhp7pNSHkVCMF7R
将获取刚才我们发布的 B3log 目录。
Pin
IPFS 的本意是让用户觉得所有文件都是在本地的,没有“从远程服务器上下载文件”。Pin 是将文件长期保留在本地,不被垃圾回收。
执行 ipfs pin ls
可以查看哪些文件在本地是持久化的,通过 add 添加的文件默认就是 pin 过的。
绑定节点名
每次修改文件后 add 都会返回不同的哈希,这对于网站来说就没法固定访问地址了,所以我们需要通过 ipns 来“绑定”节点名。
上面 B3log 目录的哈希值是 QmPxebZuW2pgfzj5JWq22KUzxStmqQ6i7YUK9Sq9xepXT9
,我们将整个目录作为节点根目录发布:
1D:\go-ipfs>ipfs name publish QmPxebZuW2pgfzj5JWq22KUzxStmqQ6i7YUK9Sq9xepXT9
2Published to QmSYF1HZxhPUWWGrz5bMn16tdD73AeMVhp7pNSHkVCMF7R: /ipfs/QmPxebZuW2pgfzj5JWq22KUzxStmqQ6i7YUK9Sq9xepXT9
然后我们就可以通过 ipns 访问了,注意是 ipns:
1D:\go-ipfs>ipfs cat /ipns/QmSYF1HZxhPUWWGrz5bMn16tdD73AeMVhp7pNSHkVCMF7R/hacpai/README.md
2The piper will lead us to reason.
3
4欢迎访问黑客与画家的社区 https://hacpai.com
以后每次更新文件都再 publish 一下就行了。目前(v0.4.12)使用 ipns 访问会很慢,据说 v0.4.14 会解决。
DNS 解析
IPFS 允许用户使用现有的域名系统,这样就能用一个好记的地址来访问文件了,比如:
1D:\go-ipfs>ipfs cat /ipns/ipfs.b3log.org/hacpai/README.md
2The piper will lead us to reason.
3
4欢迎访问黑客与画家的社区 https://hacpai.com
只需要在 DNS 解析加入一条 TXT 记录:
记录类型 | 主机记录 | 记录值 |
---|---|---|
TXT | IPFS | dnslink=/ipns/QmSYF1HZxhPUWWGrz5bMn16tdD73AeMVhp7pNSHkVCMF7R |
总结
- IPFS 是永久的、去中心化保存和共享文件的方法,这是一种内容可寻址、版本化、点对点超媒体的分布式协议
- 我们可以用它来存取文件,数据永不丢失
- 应用可以用它来做数据库,自动拥有版本化、缓存及分布式特性
- 官方参考实现使用 golang 编写,JavaScript、Python、C 等语言在陆续开发中
- 总之,IPFS 是一套非常厉害的文件系统
IPFS 笔记预告
欢迎大家关注 https://hacpai.com/tag/IPFS,后面我们将陆续介绍 IPFS 相关知识,比如版本历史,FileCoin 等。