Was ist IPFS?

IPFS (InterPlanetary File System) ist ein Open-Source-Hypermedia-Protokoll, das es Peers ermöglicht, Daten in einem einzigen verteilten Dateisystem zu speichern und zu verteilen.

Der Urheber der Entscheidung — der Gründer und Leiter des amerikanischen Startups Protocol Labs Juan Benet - bezeichnete es als ein „verteiltes, permanentes Web“, wobei er im Hinterkopf hatte, dass die mit IPFS erstellte Website von niemandem jemals geschlossen werden kann.

„IPFS ist ein Hochleistungs-Blockspeichermodell mit inhaltsadressierbaren Hyperlinks“, erklärte er in einem Whitepaper-Projekt.

Ein interplanetares Dateisystem ist ein Peer-to-Peer-(P2P)-Hypermedia-Protokoll, das darauf ausgelegt ist, das Internet schneller, sicherer und offener zu machen.

Es wurde entwickelt, um wissenschaftliche Datensätze von bis zu 100 GB zwischen Knoten zu übertragen. Benet stellte fest, dass moderne Methoden der Übertragung und Speicherung von Informationen im Netzwerk langsam, zentralisiert und leicht gehackt werden könnten. Auf Grundlage dieser Beobachtungen beschloss Benet, das System mit IPFS in den folgenden Aspekten zu verbessern:

• Geschwindigkeit: Der Hypertext Transfer Protocol (HTTP) ist derzeit die gebräuchlichste Form des Request-Response-Protokolls im Client-Server-(Internet)-Computing-Modell. Während HTTP Daten jedoch nur von einem Server herunterlädt, zieht P2P-IPFS Fragmente gleichzeitig von mehreren Knoten (Nutzern) ab, was eine erhebliche Bandbreiteneinsparung bedeutet.
• Effizienz: Die dezentrale IPFS-Struktur funktioniert ähnlich wie BitTorrent. Knoten speichern Kopien von Daten (Dateien, Filme, Bilder usw.), um sie dann auf Anfrage eines Hashs (eines eindeutigen Lokalisierungscodes für die Datei) an den Nutzer zu senden, ähnlich wie Seeding. Wenn Daten erstmals in IPFS geladen werden, wird nur eine Kopie mit einem Hash erstellt, was bedeutet, dass weniger Informationen verarbeitet werden müssen und weniger Speicherplatz erforderlich ist. Außerdem ist IPFS dadurch weniger von der Internetverbindung abhängig als moderne Systeme, was Informationen zugänglicher macht.
• Sicherheit: IPFS verwendet zwei Systeme, um sicherzustellen, dass Daten nicht verändert oder manipuliert werden. Erstens sind alle Daten, die in das System geladen werden, unveränderlich. Zweitens wird jeder Datei ein eindeutiger Fingerabdruck — ein Hash zugewiesen. Der Nutzer kann den Hash-Code, nach dem er gesucht hat, mit dem empfangenen Hash-Code vergleichen. Wenn er identisch ist, dann ist es auch die darin enthaltene Information.
• Dezentralisierung: Das P2P-IPFS-System garantiert die Verfügbarkeit von Informationen unabhängig von Zensur. Derzeit ist das Internet stark zentralisiert, und einzelne Unternehmen wie Amazon Web Services oder Google Cloud besitzen riesige Serverfarmen, die alle im Internet veröffentlichten Daten speichern. Eine Regierung oder ein großes Unternehmen kann Informationen zensieren oder sogar löschen, auf die wir Zugriff haben, wie es in einigen Ländern, darunter China und Nordkorea, der Fall ist. Durch den Einsatz eines dezentralen und vertrauenswürdigen P2P stellt IPFS die Verfügbarkeit von Daten für alle sicher.

Wie funktioniert IPFS?

IPFS basiert auf Blockchain-Technologie, was bedeutet, dass es dezentral ist, kein Vertrauen erfordert und auf seine Knoten angewiesen ist, um Informationen über das Netzwerk zu speichern und auszutauschen. Wie Knoten, die Informationen prüfen und speichern, verwendet IPFS, etwa im Kryptobereich, seine Knoten, um Informationen (Dateien, Videos usw.) in seinem Netzwerk auszutauschen und zu speichern. Dies geschieht auf folgende Weise:

• Suche nach Informationen: Server suchen derzeit nach Informationen auf Grundlage von URLs, die dem Internet mitteilen, wo sich die benötigten Informationen befinden (zum Beispiel eine Website). Dies kann problematisch sein, wenn der Server getrennt oder gehackt wird. IPFS umgeht diesen Weg über den Server, indem es eindeutige Hash-Codes verwendet, um den Dateiinhalt selbst zu lokalisieren. Der Hash-Code verweist direkt auf die gesuchte Datei, nicht auf den Speicherort der Datei.
• Informationen speichern und schützen: Dateien werden in IPFS-Datenobjekten auf der Blockchain gespeichert. Jedes Datenobjekt enthält bis zu 256 KB Daten, kann aber mit nachfolgenden IPFS-Datenobjekten verknüpft werden, um mehr Daten zu speichern. Somit wird das gesamte Projekt in verschiedenen, über die Blockchain miteinander verbundenen IPFS-Datenobjekten gespeichert, was es schwierig macht, das Projekt zu hacken oder zu löschen.
• Verlauf von Datenänderungen nachverfolgen: Obwohl in IPFS gespeicherte Daten unveränderlich sind, ermöglicht es die Verwaltung von Versionen. Das bedeutet, dass der Nutzer während der Arbeit an einer Datei verbesserte Versionen herunterladen kann. Jeder Datei wird ihr Hash-Code zugewiesen und sie wird als Commit-Objekt geladen. Anschließend werden sie auf dieselbe Weise wie Datenobjekte verknüpft, wodurch wir die Reihenfolge des Hochladens nachverfolgen und somit den Fortschritt der Informationen sehen können (zum Beispiel Versionen einer Dissertation, eines Romans, einer Forschungsarbeit usw.).

Wenn Informationen in IPFS geladen werden, wird die Adresse für den Zugriff auf das Objekt, die Datei oder die Nutzerdaten im System nicht mit dem Server, sondern mit dessen eindeutigem kryptografischem Hash-Identifikator (CID) verknüpft.

Wenn Sie eine Datei erneut hochladen, ändert sich die CID nicht, und den aktualisierten Versionen der Datei werden neue Hash-IDs zugewiesen. Damit Nutzer, die Zugriff auf die frühe Version der Datei erhalten haben, diese auch in späteren Versionen behalten können, wird der Service des InterPlanetary Naming System (IPNS) — ein DNS-Analogon im traditionellen Internet verwendet.

Wie verwende ich IPFS?

IPFS ermöglicht es dem Nutzer, von überall auf Dateien (Videos, Websites, Artikel, Forschung usw.) zuzugreifen, ohne dass eine zentrale Seite erforderlich ist. Das macht es schneller, sicherer und offener. Nutzer können auf Informationen zugreifen, die andernfalls zensiert sein könnten, da auf die Daten direkt von der Quelle zugegriffen wird. Außerdem kann auf diese Informationen in Regionen zugegriffen werden, in denen es keine gute Internetverbindung gibt, was ärmere oder korruptere Länder weiter stärken dürfte.

Eine weitere Funktion, die besonders für Wissenschaftler oder Unternehmen nützlich ist, ist die Möglichkeit, den Fortschritt der Arbeit nachzuverfolgen, da IPFS jede Version der Datei mit der vorherigen verknüpft und so eine lineare Nachverfolgung ermöglicht. Schließlich deutet der Name InterPlanetary darauf hin, dass diese Informationen in Zukunft zwischen Planeten übertragen werden können. Unter guten Bedingungen würde das Senden einer Informationsanfrage von Mars zur Erde derzeit vier Minuten dauern und die Antwort weitere vier Minuten sowie einige Millisekunden Verarbeitungszeit. Wenn der Inhalt jedoch bereits einmal auf den Mars heruntergeladen wurde, dann wird die Datei dort bereits gespeichert sein und kann somit sofort heruntergeladen werden. In dieser Hinsicht ist IPFS tatsächlich das Netzwerk der Zukunft.

IPFS befindet sich noch in der Entwicklung und kann Fehler sowie versteckte Schwachstellen enthalten. Es wird jedoch angenommen, dass IPFS sich für die Speicherung wichtiger Informationen und die Erstellung statischer Websites eignen kann.

In der Praxis erhöht seine Nutzung die Datenübertragungsgeschwindigkeit und den Netzwerkdurchsatz, verringert durch seine Verteilung die Arbeitslast auf den Knoten, ermöglicht die Umgehung von Zensur und schützt vor DDoS-Angriffen sowie dem Auftreten „toter“ Links. Im System gibt es keinen Single Point of Failure, und die Knoten müssen einander nicht vertrauen. Darüber hinaus können Inhalte in IPFS theoretisch für immer gespeichert werden.

Die erste Webressource mit IPFS-Unterstützung war 2015 der Hosting-Dienst Neocities. Auf Basis von IPFS wurden die dezentrale Videoplattform DTube, die Online-Handelsplattform OpenBazaar und andere Lösungen geschaffen.

Der IPFS-Link, der einer Kryptowährungstransaktion hinzugefügt wird, ermöglicht es Ihnen, riesige Datenmengen zu speichern, die vor Änderungen in der Blockchain geschützt sind, ohne sie aufzublähen. So veröffentlichte beispielsweise im Frühjahr dieses Jahres nach der Verhaftung von Julian Assange einer der Entwickler von Bitcoin Cash auf der Website Wikileaks.cash in IPFS und in Form eines Links in der BCH-Blockchain ein vollständiges Archiv der Wikileaks-Dokumente — etwa 30 GB.

Seit 2014 arbeitet das Entwicklungsteam von Protocol Labs auch an der Erstellung dezentraler Filecoin-Dateihosting-Dienste auf Basis von IPFS. Das Projekt bereitet sich auf den Start von Test- und Mainnet vor, doch schon 2018 stellte Huang Benet fest, dass die Errungenschaften seines Unternehmens die Schöpfer von TRON inspiriert hatten: Mehrere Seiten aus der Dokumentation für Filecoin und IPFS fanden in leicht veränderter Form Eingang in das Whitepaper dieses chinesischen Projekts. Und im Frühjahr 2019 kündigte TRON seine Absicht an, seine Version von IPFS auf Basis von BitTorrent — BTFS zu starten.

Wie starte ich einen IFPS-Knoten?

Das offizielle Softwarepaket von Protocol Labs ist IPFS Desktop. Es ist für Windows, Mac und Ubuntu verfügbar und ermöglicht es Ihnen, Ihre Website zu installieren und zu verwalten, damit Sie Ihre Dateien dem Netzwerk hinzufügen können.

Unterdessen ist IPFS Companion ein Webbrowser-Add-on, das für Chrome, Edge, Brave, Firefox und Opera verfügbar ist. Es ermöglicht Ihnen, direkt über Ihren Browser mit einem IPFS-Desktop und einem installierten IPFS-Host zu interagieren. Außerdem fügt es Unterstützung für ipfs://-Adressen für Browser hinzu, die diese zunächst nicht unterstützen.

Wichtige Perspektiven

IPFS ist eine der Kryptowährungsplattformen, die zur Skalierung der Branche beiträgt, indem sie eine Peer-to-Peer- und verteilte Dateisystemarchitektur bereitstellt, die als Grundlage für das Wachstum von Kryptowährungsplattformen benötigt wird.

„Inhalte in IPFS können sich über beliebige unzuverlässige Zwischeninstanzen bewegen, ohne die Kontrolle über die Daten zu verringern und ohne sie zu gefährden“, sagte Juan Benet.

Seiner Meinung nach ist die Integration von IPFS mit Blockchain-Technologie nahezu ideal. Durch die Verwendung von IPFS innerhalb einer Blockchain-Transaktion können Sie konstante Links platzieren, die unverändert bleiben.

Zeitstempel schützen Daten, ohne dass sie in einer Chain gespeichert werden müssen, was eine bequeme Methode für sichere Lösungen außerhalb der Chain ist, die bei der Skalierung von Blockchains helfen.

Laut bytwork.com verwenden bereits viele Web3-Dienste IPFS in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen.

• Filecoin ist das proprietäre verteilte Storage Area Network (SAN) von Protocol Labs auf Basis von IPFS. Dies motiviert Knotenbetreiber, Dateien durch Belohnungen in Kryptowährung bereitzustellen.
• Audius ist ein dezentraler Musikdienst, der IPFS zum Hosten seiner Audiodateien verwendet.
• Pinata ist ein NFT-Hosting-Dienst, der IPFS verwendet, um kryptografische Sammlerstücke für Partner wie Realistic und Sorare zu sichern.
• OpenBazaar ist eine von IPFS verwaltete Peer-to-Peer-E-Commerce-Plattform.
• Morpheus.Network ist ein Netzwerk- und Supply-Chain-Service, der ebenfalls IPFS verwendet.