Czym jest IPFS?

IPFS (InterPlanetary File System) to otwarty protokół hipermedialny typu open source, który umożliwia peerom przechowywanie i dystrybucję danych w jednym rozproszonym systemie plików.

Autor koncepcji — założyciel i szef amerykańskiego startupu Protocol Labs Juan Benet — nazwał ją „rozproszonym, trwałym webem”, mając na myśli to, że witryny stworzone w IPFS nigdy nie mogą zostać zamknięte przez nikogo.

„IPFS to wydajny model przechowywania bloków z hiperłączami adresowanymi po treści” — wyjaśnił w projekcie whitepaper.

Interplanetarny system plików to protokół hipermedialny peer-to-peer (P2P) zaprojektowany tak, aby Internet był szybszy, bezpieczniejszy i bardziej otwarty.

Został stworzony do przesyłania naukowych zbiorów danych o rozmiarze do 100 GB między węzłami. Benet uznał, że współczesne metody przesyłania i przechowywania informacji w sieci są wolne, scentralizowane i można je łatwo zhakować. Na podstawie tych obserwacji Benet postanowił usprawnić system dzięki IPFS w następujących aspektach:

• Prędkość: Obecnie protokół przesyłania hipertekstu (HTTP) jest najpowszechniejszą formą protokołu żądanie-odpowiedź w modelu obliczeniowym klient-serwer (Internet). Jednak tam, gdzie HTTP pobiera dane tylko z jednego serwera, P2P IPFS pobiera fragmenty jednocześnie z kilku węzłów (użytkowników), co oznacza znaczną oszczędność przepustowości.
• Wydajność: Zdecentralizowana struktura IPFS działa podobnie do BitTorrent. Węzły przechowują kopie danych (plików, filmów, obrazów itp.), aby następnie wysyłać je do użytkownika na żądanie hasha (unikalnego kodu lokalizacyjnego pliku), podobnie jak przy seedowaniu. Gdy dane są po raz pierwszy ładowane do IPFS, tworzona jest tylko jedna kopia z jednym hashem, co oznacza, że trzeba przetwarzać mniej informacji i potrzeba mniej miejsca na dysku. Dodatkowo oznacza to, że IPFS jest mniej zależny od połączenia internetowego niż nowoczesne systemy, co zwiększa dostępność informacji.
• Bezpieczeństwo: IPFS wykorzystuje dwa systemy, aby zapewnić, że dane nie zostaną zmodyfikowane ani naruszone. Po pierwsze, wszystkie dane ładowane do systemu są niezmienne. Po drugie, każdemu plikowi przypisywany jest unikalny odcisk palca — hash. Użytkownik może porównać kod hash, którego szukał, z otrzymanym kodem hash. Jeśli są identyczne, identyczna jest również zawartość informacji.
• Decentralizacja: System P2P IPFS gwarantuje dostępność informacji niezależnie od cenzury. Obecnie Internet jest silnie scentralizowany, a pojedyncze firmy, takie jak Amazon Web Services czy Google Cloud, posiadają ogromne farmy serwerów, które przechowują wszystkie dane publikowane w Internecie. Rząd lub duża firma może cenzurować, a nawet usuwać informacje, do których mamy dostęp, jak ma to miejsce w niektórych krajach, w tym w Chinach i Korei Północnej. Dzięki zdecentralizowanemu i godnemu zaufania P2P, IPFS zapewnia dostępność danych dla wszystkich.

Jak działa IPFS?

IPFS opiera się na technologii blockchain, co oznacza, że jest zdecentralizowany i nie wymaga zaufania, a do przechowywania i wymiany informacji w sieci wykorzystuje swoje węzły. Tak jak węzły, które sprawdzają i przechowują informacje, na przykład w crypto, IPFS wykorzystuje swoje węzły do wymiany i przechowywania informacji (plików, filmów itp.) w swojej sieci. Odbywa się to w następujący sposób:

• Wyszukiwanie informacji: serwery obecnie wyszukują informacje na podstawie adresów URL, które informują Internet, gdzie znajduje się potrzebna informacja (na przykład strona internetowa). Może to być problematyczne, gdy serwer jest odłączony lub zhakowany. IPFS omija tę ścieżkę przez serwer, używając unikalnych kodów hash do lokalizacji samej zawartości pliku. Kod hash bezpośrednio odnosi się do szukanego pliku, a nie do jego lokalizacji.
• Przechowywanie i ochrona informacji: Pliki są przechowywane w obiektach danych IPFS na blockchainie. Każdy obiekt danych zawiera do 256 KB danych, ale może być powiązany z kolejnymi obiektami danych IPFS, aby przechowywać więcej danych. W ten sposób cały projekt jest przechowywany w różnych obiektach danych IPFS powiązanych ze sobą przez blockchain, co utrudnia zhakowanie lub usunięcie projektu.
• Śledzenie historii zmian danych: Chociaż dane przechowywane w IPFS są niezmienne, umożliwia on zarządzanie wersjami. Oznacza to, że użytkownik może pobierać ulepszone wersje pliku w trakcie pracy nad nim. Każdemu plikowi przypisywany jest jego kod hash i ładowany jest jako obiekt commit. Następnie są one łączone w taki sam sposób jak obiekty danych, co pozwala śledzić kolejność ładowania, a tym samym widzieć postęp informacji (na przykład wersje rozprawy, powieści, badań itp.).

Gdy informacje są ładowane do IPFS, adres dostępu do obiektu, pliku lub danych użytkownika w systemie tworzony jest poprzez powiązanie nie z serwerem, lecz z jego unikalnym kryptograficznym identyfikatorem hash (CID).

Po ponownym wczytaniu pliku CID nie zmienia się, a nowe identyfikatory hash są przypisywane do zaktualizowanych wersji pliku. Aby użytkownicy, którzy uzyskali dostęp do wcześniejszej wersji pliku, mogli mieć również dostęp do późniejszych opcji, stosowana jest usługa nazw InterPlanetary Naming System (IPNS) — odpowiednik DNS w tradycyjnym Internecie.

Jak korzystać z IPFS?

IPFS umożliwia użytkownikowi dostęp do plików (filmów, stron internetowych, artykułów, badań itp.) z dowolnego miejsca bez potrzeby korzystania ze scentralizowanej strony. Dzięki temu jest szybszy, bezpieczniejszy i bardziej otwarty. Użytkownicy mogą uzyskać dostęp do informacji, które w innym przypadku mogłyby zostać ocenzurowane, ponieważ dane są pobierane bezpośrednio ze źródła. Ponadto do tych informacji można uzyskać dostęp w regionach, w których nie ma dobrego połączenia internetowego, co dodatkowo wzmocni biedniejsze lub bardziej skorumpowane kraje.

Inną funkcją, szczególnie przydatną dla naukowców lub przedsiębiorstw, jest możliwość śledzenia postępu pracy, ponieważ IPFS powiązuje każdą wersję pliku z poprzednią, utrzymując w ten sposób liniowe śledzenie. Wreszcie nazwa InterPlanetary wskazuje, że w przyszłości informacje te mogą być przesyłane między planetami. Obecnie, w dobrych warunkach, wysłanie żądania informacji z Marsa na Ziemię zajmie cztery minuty, a odpowiedź kolejne cztery minuty, plus kilka milisekund czasu przetwarzania. Jednak jeśli treść została już raz pobrana na Marsa, plik będzie tam już przechowywany i będzie można go pobrać natychmiast. Pod tym względem IPFS rzeczywiście jest siecią przyszłości.

IPFS jest nadal w fazie rozwoju i może zawierać błędy oraz ukryte luki w zabezpieczeniach. Zakłada się jednak, że IPFS może być wygodny do przechowywania ważnych informacji i tworzenia statycznych witryn.

W praktyce jego użycie zwiększa szybkość przesyłania danych i przepustowość sieci, zmniejsza obciążenie węzłów dzięki dystrybucji, pozwala omijać cenzurę i unikać ataków DDoS oraz pojawiania się „martwych” linków. W systemie nie ma pojedynczego punktu awarii, a węzły nie muszą sobie ufać. Ponadto, teoretycznie, treść w IPFS może być przechowywana wiecznie.

Pierwszym zasobem internetowym z obsługą IPFS w 2015 roku była usługa hostingowa Neocities. Na bazie IPFS powstały zdecentralizowana platforma wideo DTube, platforma handlu online OpenBazaar i inne rozwiązania.

Link IPFS dodany do transakcji kryptowalutowej pozwala zapisać ogromne ilości danych chronionych przed zmianami w blockchainie, bez jego obciążania. Na przykład wiosną tego roku, po aresztowaniu Julian Assange, jeden z deweloperów Bitcoin Cash opublikował na stronie Wikileaks.cash w IPFS oraz w formie linku w blockchainie BCH kompletny archiwum dokumentów Wikileaks — około 30 GB.

Od 2014 roku zespół deweloperski Protocol Labs pracuje również nad stworzeniem zdecentralizowanego hostingu plików Filecoin opartego na IPFS. Projekt przygotowuje się do uruchomienia sieci testowych i głównej, ale już w 2018 roku Huang Benet odkrył, że osiągnięcia jego firmy zainspirowały twórców TRON: kilka stron z dokumentacji Filecoin i IPFS w nieco zmodyfikowanej formie trafiło do whitepapera tego chińskiego projektu. A wiosną 2019 roku TRON ogłosił zamiar uruchomienia swojej wersji IPFS opartej na BitTorrent — BTFS.

Jak uruchomić węzeł IFPS

Oficjalny pakiet oprogramowania od Protocol Labs IPFS Desktop. Jest dostępny dla Windows, Mac i Ubuntu oraz umożliwia instalację i zarządzanie witryną, dzięki czemu można dodawać pliki do sieci.

Z kolei IPFS Companion to dodatek do przeglądarki internetowej dostępny dla Chrome, Edge, Brave, Firefox i Opera. Umożliwia bezpośrednią interakcję z IPFS desktop oraz zainstalowanym hostem IPFS z poziomu przeglądarki. Dodaje także obsługę adresów ipfs:// dla przeglądarek, które początkowo ich nie wspierają.

Główne perspektywy

IPFS to jedna z platform kryptowalutowych, która pomaga skalować branżę, zapewniając architekturę sieci plików peer-to-peer i rozproszonej, potrzebną jako podstawa do wspierania wzrostu platform kryptowalutowych.

„Treść w IPFS może przemieszczać się przez dowolnych zawodnych pośredników bez utraty kontroli nad danymi i bez narażania ich na ryzyko” — powiedział Juan Benet.

Jego zdaniem integracja IPFS z technologią blockchain jest niemal idealna. Korzystając z IPFS wewnątrz transakcji blockchain, można umieszczać stałe linki, które się nie zmieniają.

Znaczniki czasu chronią dane bez potrzeby przechowywania ich w łańcuchu, co jest wygodną metodą dla bezpiecznych rozwiązań poza łańcuchem, pomagających skalować blockchainy.

Według bytwork.com wiele usług Web3 już korzysta z IPFS w szerokim zakresie różnych zastosowań.

• Filecoin to zastrzeżona przez Protocol Labs rozproszona sieć obszaru przechowywania danych (SAN) oparta na IPFS. Zachęca to operatorów węzłów do umieszczania plików poprzez nagrody w kryptowalucie.
• Audius to zdecentralizowana usługa muzyczna, która wykorzystuje IPFS do hostowania plików audio.
• Pinata to usługa hostingu NFT, która używa IPFS do tworzenia kopii zapasowych kryptograficznych kolekcji dla partnerów takich jak Realistic i Sorare.
• OpenBazaar to platforma handlu elektronicznego peer-to-peer zarządzana przez IPFS.
• Morpheus.Network to usługa łańcucha dostaw, która również korzysta z IPFS.