ما هو IPFS؟

IPFS (نظام الملفات بين الكواكب) هو بروتوكول وسائط فائقة مفتوح المصدر يتيح للأقران تخزين البيانات وتوزيعها ضمن نظام ملفات موزع واحد.

ووصف صاحب القرار — مؤسس ورئيس الشركة الناشئة الأمريكية Protocol Labs Juan Benet — بأنه "ويب موزع ودائم"، في إشارة إلى أن الموقع المُنشأ على IPFS لا يمكن لأي أحد إغلاقه أبداً.

"IPFS هو نموذج تخزين كتل عالي الأداء مع روابط تشعبية قابلة لعنونة المحتوى"، كما أوضح في ورقة بيضاء للمشروع.

نظام الملفات بين الكواكب هو بروتوكول وسائط فائقة نظير إلى نظير (P2P) صُمم لجعل الإنترنت أسرع وأكثر أماناً وانفتاحاً.

وقد تم إنشاؤه لنقل مجموعات البيانات العلمية حتى 100 غيغابايت بين العقد. ووجد Benet أن الطرق الحديثة لنقل وتخزين المعلومات على الشبكة بطيئة ومركزية، ويمكن اختراقها بسهولة. وبناءً على هذه الملاحظات، قرر Benet تحسين النظام عبر IPFS في الجوانب التالية:

• السرعة: حالياً، يُعد بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP) الشكل الأكثر شيوعاً لبروتوكول الطلب-الاستجابة في نموذج الحوسبة عميل-خادم (الإنترنت). ومع ذلك، بينما يقوم HTTP بتنزيل البيانات من خادم واحد فقط، يستخرج P2P IPFS الأجزاء في الوقت نفسه من عدة عقد (مستخدمين)، ما يعني وفراً كبيراً في عرض النطاق الترددي.
• الكفاءة: يعمل هيكل IPFS اللامركزي بطريقة مشابهة لـ BitTorrent. تقوم العقد بتخزين نسخ من البيانات (ملفات، أفلام، صور، إلخ) ثم ترسلها إلى المستخدم عند طلب قيمة hash (رمز محدد فريد للملف)، كما في seeding. عند تحميل البيانات لأول مرة إلى IPFS، تُنشأ نسخة واحدة فقط مع hash واحد، ما يعني أن كمية أقل من المعلومات تحتاج إلى المعالجة وأن متطلبات التخزين أقل. بالإضافة إلى ذلك، فهذا يعني أن IPFS لا يعتمد على اتصال الإنترنت بالقدر نفسه الذي تعتمد عليه الأنظمة الحديثة، مما يجعل المعلومات أكثر إتاحة.
• الأمان: يستخدم IPFS نظامين لضمان عدم تعديل البيانات أو العبث بها. أولاً، جميع البيانات التي تُحمّل إلى النظام غير قابلة للتغيير. ثانياً، يُمنح كل ملف بصمة فريدة — وهي hash. ويمكن للمستخدم مقارنة رمز hash الذي كان يبحث عنه مع رمز hash الذي تلقاه. إذا كانا متطابقين، فالمعلومة بداخلهما متطابقة أيضاً.
• اللامركزية: يضمن نظام P2P IPFS توفر المعلومات بغض النظر عن الرقابة. حالياً، الإنترنت شديد المركزية، وتمتلك شركات منفردة، مثل Amazon Web Services أو Google Cloud، مزارع خوادم ضخمة تخزن جميع البيانات المنشورة على الإنترنت. ويمكن لحكومة أو شركة كبيرة أن تمارس الرقابة أو حتى تمحو المعلومات التي نصل إليها، كما هو الحال في بعض البلدان، بما فيها الصين وكوريا الشمالية. وباستخدام P2P اللامركزي والموثوق، يضمن IPFS إتاحة البيانات للجميع.

كيف يعمل IPFS؟

يستند IPFS إلى تقنية blockchain، ما يعني أنه لامركزي ولا يتطلب الثقة، ويعتمد على عقده لتخزين المعلومات وتبادلها عبر الشبكة. وكما أن العقد تتحقق من المعلومات وتخزنها، على سبيل المثال، في crypto، يستخدم IPFS عقده لتبادل المعلومات (الملفات، الفيديوهات، إلخ) وتخزينها على شبكته. ويتم ذلك بالطرق التالية:

• البحث عن المعلومات: تبحث الخوادم حالياً عن المعلومات بناءً على URLs التي تخبر الإنترنت بمكان وجود المعلومات التي تحتاجها (على سبيل المثال، موقع ويب). وقد يكون هذا مشكلة عندما ينقطع الخادم أو يتعرض للاختراق. يتجاوز IPFS هذا المسار عبر الخادم باستخدام رموز hash فريدة لتحديد محتوى الملف نفسه. ويشير رمز hash مباشرةً إلى الملف الذي تبحث عنه، وليس إلى موقع الملف.
• تخزين المعلومات وحمايتها: تُخزن الملفات في كائنات بيانات IPFS على blockchain. يحتوي كل كائن بيانات على ما يصل إلى 256 كيلوبايت من البيانات، لكن يمكن ربطه بكائنات بيانات IPFS لاحقة لتخزين مزيد من البيانات. وبالتالي، يُخزن المشروع بأكمله في كائنات بيانات IPFS مختلفة مرتبطة ببعضها عبر blockchain، مما يجعل اختراق المشروع أو حذفه أمراً صعباً.
• تتبع سجل تغييرات البيانات: رغم أن البيانات المخزنة في IPFS غير قابلة للتغيير، فإنه يتيح لك إدارة الإصدارات. وهذا يعني أن المستخدم يمكنه تنزيل نسخ محسنة من الملف أثناء العمل عليه. يُمنح كل ملف رمز hash خاص به ويُحمّل ككائن commit. ثم تُربط هذه الكائنات بالطريقة نفسها التي تُربط بها كائنات البيانات، مما يتيح لنا تتبع ترتيب التحميل، وبالتالي رؤية تقدم المعلومات (على سبيل المثال، إصدارات الأطروحة أو الرواية أو البحث، إلخ).

عند تحميل المعلومات إلى IPFS، تُنشأ العناوين الخاصة بالوصول إلى الكائن أو الملف أو بيانات المستخدم في النظام بالربط ليس إلى الخادم، بل إلى معرّفها التشفيري الفريد hash (CID).

عند إعادة تحميل ملف، لا يتغير CID، وتُمنح المعرّفات الجديدة hash للإصدارات المحدّثة من الملف. ولتمكين المستخدمين الذين حصلوا على وصول إلى النسخة المبكرة من الملف من الاحتفاظ بها والوصول إلى النسخ اللاحقة، يُستخدم نظام أسماء InterPlanetary Naming System (IPNS) — وهو نظير DNS في الإنترنت التقليدي.

كيف أستخدم IPFS؟

يتيح IPFS للمستخدم الوصول إلى الملفات (الفيديوهات، المواقع، المقالات، الأبحاث، إلخ) من أي مكان دون الحاجة إلى جهة مركزية. وهذا يجعله أسرع وأكثر أماناً وانفتاحاً. ويمكن للمستخدمين الوصول إلى المعلومات التي قد تخضع للرقابة لولا ذلك، لأن البيانات تُسترجع مباشرةً من المصدر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الوصول إلى هذه المعلومات في المناطق التي لا يوجد فيها اتصال إنترنت جيد، مما سيعزز أيضاً قدرة البلدان الأفقر أو الأكثر فساداً.

ومن الميزات الأخرى، المفيدة بشكل خاص للعلماء أو الشركات، القدرة على تتبع تقدم العمل، إذ يربط IPFS كل نسخة من الملف بالنسخة الأخيرة، وبذلك يحافظ على تتبع خطي. وأخيراً، يشير اسم InterPlanetary إلى أنه يمكن نقل هذه المعلومات في المستقبل بين الكواكب. حالياً، وفي ظل ظروف جيدة، سيستغرق إرسال طلب معلومات من Mars إلى Earth أربع دقائق، وإعادة الإرسال أربع دقائق أخرى، إضافة إلى بضع أجزاء من الألف من الثانية لمعالجة البيانات. ومع ذلك، إذا كان المحتوى قد تم تنزيله مسبقاً إلى Mars مرة واحدة، فسيكون الملف مخزناً هناك بالفعل، وبالتالي يمكن تنزيله فوراً. ومن هذه الناحية، فإن IPFS هو بالفعل شبكة المستقبل.

لا يزال IPFS قيد التطوير وقد يحتوي على أخطاء وثغرات خفية. ومع ذلك، يُفترض أن يكون IPFS مناسباً لتخزين المعلومات المهمة وإنشاء المواقع الثابتة.

عملياً، يؤدي استخدامه إلى زيادة سرعة نقل البيانات وإنتاجية الشبكة، ويقلل عبء العمل على العقد بفضل توزيعه، ويسمح بتجاوز الرقابة، وتجنب هجمات DDoS وظهور الروابط "الميتة". لا توجد نقطة فشل واحدة في النظام، ولا تحتاج العقد إلى الثقة ببعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك، نظرياً، يمكن تخزين المحتوى في IPFS إلى الأبد.

كان أول مورد ويب يدعم IPFS في عام 2015 هو خدمة الاستضافة Neocities. وبالاعتماد على IPFS، تم إنشاء منصة الفيديو اللامركزية DTube، ومنصة التداول عبر الإنترنت OpenBazaar، وغيرها من الحلول.

يتيح رابط IPFS المضاف إلى معاملة العملات المشفرة حفظ كميات هائلة من البيانات المحمية من التغيير على blockchain، دون إثقالها. فعلى سبيل المثال، في ربيع هذا العام، وبعد اعتقال Julian Assange، نشر أحد مطوري Bitcoin Cash على موقع Wikileaks.cash في IPFS وبصيغة رابط على سلسلة BCH أرشيفاً كاملاً لوثائق Wikileaks — حوالي 30 غيغابايت.

ومنذ عام 2014، يعمل فريق تطوير Protocol Labs أيضاً على إنشاء استضافة ملفات لامركزية Filecoin قائمة على IPFS. ويستعد المشروع لإطلاق الشبكات التجريبية والرئيسية، لكن في عام 2018 اكتشف Huang Benet أن إنجازات شركته ألهمت منشئي TRON: فقد دخلت عدة صفحات من وثائق Filecoin وIPFS بصيغة معدلة قليلاً إلى الورقة البيضاء لهذا المشروع الصيني. وفي ربيع 2019، أعلنت TRON نيتها إطلاق نسختها من IPFS القائمة على BitTorrent — BTFS.

كيفية بدء عقدة IFPS

الحزمة البرمجية الرسمية من Protocol Labs IPFS Desktop. وهي متاحة لـ Windows وMac وUbuntu، وتتيح لك تثبيت وإدارة موقعك بحيث يمكنك إضافة ملفاتك إلى الشبكة.

وفي الوقت نفسه، يُعد IPFS Companion إضافة لمتصفح الويب متاحة لـ Chrome وEdge وBrave وFirefox وOpera. وتتيح لك التفاعل مع سطح مكتب IPFS ومضيف IPFS المثبت مباشرةً من متصفحك. كما تضيف دعماً لعناوين ipfs:// للمتصفحات التي لا تدعمها في البداية.

الآفاق الرئيسية

يُعد IPFS إحدى منصات العملات المشفرة التي تساعد على توسيع الصناعة من خلال توفير بنية نظام ملفات نظير إلى نظير وموزع، وهي مطلوبة كأساس لدعم نمو منصات العملات المشفرة.

وقال Juan Benet: "يمكن للمحتوى في IPFS أن ينتقل عبر أي وسطاء غير موثوقين دون تقليل التحكم في البيانات ودون تعريضها للخطر".

وفي رأيه، فإن دمج IPFS مع تقنية blockchain يشبه النموذج المثالي. وباستخدام IPFS داخل معاملة blockchain، يمكنك وضع روابط ثابتة لا تتغير.

تحمي الطوابع الزمنية البيانات دون الحاجة إلى تخزينها على السلسلة، وهي طريقة مناسبة لحلول آمنة خارج السلسلة تساعد على توسيع نطاق blockchains.

وفقاً لـ bytwork.com، فإن العديد من خدمات Web3 تستخدم بالفعل IPFS في مجموعة واسعة من التطبيقات المختلفة.

• Filecoin هي شبكة منطقة تخزين موزعة مملوكة لـ Protocol Labs (SAN) قائمة على IPFS. وهذا يشجع مشغلي العقد على إتاحة الملفات مقابل مكافآت بالعملة المشفرة.
• Audius هي خدمة موسيقى لامركزية تستخدم IPFS لاستضافة ملفاتها الصوتية.
• Pinata هي خدمة استضافة NFT تستخدم IPFS لنسخ المقتنيات التشفيرية احتياطياً لصالح شركاء مثل Realistic وSorare.
• OpenBazaar هي منصة تجارة إلكترونية نظير إلى نظير تُدار عبر IPFS.
• Morpheus.Network هي خدمة سلسلة توريد شبكية تستخدم IPFS أيضاً.