Что такое IPFS?

IPFS (InterPlanetary File System) — это протокол гипермедиа с открытым исходным кодом, который позволяет узлам хранить и распространять данные в единой распределенной файловой системе.

Автор этого решения — основатель и глава американского стартапа Protocol Labs Juan Benet — назвал его «распределенным, постоянным вебом», имея в виду, что сайт, созданный в IPFS, никто и никогда не сможет закрыть.

«IPFS — это высокопроизводительная модель блочного хранения с контент-адресуемыми гиперссылками», — объяснил он в whitepaper проекта.

Межпланетная файловая система — это одноранговый (P2P) протокол гипермедиа, предназначенный для того, чтобы сделать Интернет быстрее, безопаснее и более открытым.

Она была создана для передачи научных наборов данных объемом до 100 ГБ между узлами. Benet пришел к выводу, что современные методы передачи и хранения информации в сети медленные, централизованные и могут быть легко взломаны. На основе этих наблюдений Benet решил улучшить систему с помощью IPFS в следующих аспектах:

• Скорость: в настоящее время протокол передачи гипертекста (HTTP) является наиболее распространенной формой протокола запрос-ответ в клиент-серверной (Internet) модели вычислений. Однако если HTTP загружает данные только с одного сервера, P2P IPFS извлекает фрагменты одновременно с нескольких узлов (пользователей), что означает значительную экономию пропускной способности.
• Эффективность: децентрализованная структура IPFS работает аналогично BitTorrent. Узлы хранят копии данных (файлов, фильмов, изображений и т. д.), чтобы затем отправлять их пользователю по запросу хэша (уникального кода-идентификатора файла), как при seeding. Когда данные впервые загружаются в IPFS, создается только одна копия с одним хэшем, а это означает, что требуется обработать меньше информации и нужно меньше места для хранения. Кроме того, это означает, что IPFS в меньшей степени зависит от интернет-соединения, чем современные системы, что делает информацию более доступной.
• Безопасность: IPFS использует две системы, чтобы гарантировать, что данные не были изменены или подделаны. Во-первых, все данные, загружаемые в систему, неизменяемы. Во-вторых, каждому файлу назначается уникальный отпечаток — хэш. Пользователь может сравнить хэш-код, который он искал, с полученным хэш-кодом. Если они идентичны, значит, идентична и информация внутри.
• Децентрализация: система P2P IPFS гарантирует доступность информации независимо от цензуры. В настоящее время Интернет сильно централизован, а отдельные компании, такие как Amazon Web Services или Google Cloud, владеют огромными серверными фермами, где хранится вся информация, опубликованная в Интернете. Правительство или крупная компания могут цензурировать или даже стереть информацию, к которой у нас есть доступ, как это происходит в некоторых странах, включая Китай и Северную Корею. Используя децентрализованный и надежный P2P, IPFS обеспечивает доступность данных для всех.

Как работает IPFS?

IPFS построен на технологии блокчейн, что означает, что он децентрализован и не требует доверия, а также опирается на свои узлы для хранения и обмена информацией в сети. Как и узлы, которые проверяют и хранят информацию, например, в crypto IPFS использует свои узлы для обмена и хранения информации (файлов, видео и т. д.) в своей сети. Это делается следующими способами:

• Поиск информации: в настоящее время серверы ищут информацию на основе URL-адресов, которые сообщают Интернету, где находится нужная вам информация (например, веб-сайт). Это может быть проблемой, когда сервер отключен или взломан. IPFS обходит этот путь через сервер, используя уникальные хэш-коды для определения самого содержимого файла. Хэш-код напрямую указывает на искомый файл, а не на его местоположение.
• Хранение и защита информации: файлы хранятся в объектах данных IPFS в блокчейне. Каждый объект данных содержит до 256 КБ данных, но может быть связан с последующими объектами данных IPFS для хранения большего объема данных. Таким образом, весь проект хранится в различных объектах данных IPFS, связанных друг с другом через блокчейн, что затрудняет взлом или удаление проекта.
• Отслеживание истории изменений данных: хотя данные, хранящиеся в IPFS, неизменяемы, он позволяет управлять версиями. Это означает, что пользователь может загружать улучшенные версии файла по мере работы над ним. Каждому файлу присваивается его хэш-код, и он загружается как объект commit. Затем они связываются так же, как и объекты данных, что позволяет нам отслеживать порядок загрузки и, таким образом, видеть прогресс информации (например, версии диссертации, романа, исследования и т. д.).

Когда информация загружается в IPFS, адрес для доступа к объекту, файлу или данным пользователя в системе формируется с привязкой не к серверу, а к его уникальному криптографическому идентификатору хэша (CID).

Когда вы перезагружаете файл, CID не меняется, а новым версиям файла присваиваются новые хэш-идентификаторы. Для того чтобы пользователи, получившие доступ к ранней версии файла, могли иметь доступ и к более поздним вариантам, используется сервис InterPlanetary Naming System (IPNS) — аналог DNS в традиционном Интернете.

Как использовать IPFS?

IPFS позволяет пользователю получать доступ к файлам (видео, веб-сайтам, статьям, исследованиям и т. д.) из любой точки без необходимости в централизованной стороне. Это делает его быстрее, безопаснее и более открытым. Пользователи могут получать доступ к информации, которая в противном случае могла бы быть подвергнута цензуре, поскольку данные запрашиваются напрямую из источника. Кроме того, к этой информации можно получить доступ в регионах, где нет хорошего интернет-соединения, что еще больше расширит возможности более бедных или коррумпированных стран.

Еще одна особенность, особенно полезная для ученых или предприятий, — возможность отслеживать ход работы, поскольку IPFS связывает каждую версию файла с предыдущей, тем самым сохраняя линейное отслеживание. Наконец, название InterPlanetary указывает на то, что в будущем эта информация может передаваться между планетами. В настоящее время при хороших условиях отправка запроса на информацию с Марса на Землю займет четыре минуты, а обратная отправка — еще четыре минуты, плюс несколько миллисекунд на обработку. Однако если содержимое уже было однажды загружено на Марс, то файл уже будет храниться там и, следовательно, его можно будет скачать немедленно. В этом отношении IPFS действительно является сетью будущего.

IPFS все еще находится в разработке и может содержать ошибки и скрытые уязвимости. Однако предполагается, что IPFS может быть удобен для хранения важной информации и создания статических сайтов.

На практике его использование увеличивает скорость передачи данных и пропускную способность сети, снижает нагрузку на узлы благодаря распределению, позволяет обходить цензуру, а также избегать DDoS-атак и появления «мертвых» ссылок. В системе нет единой точки отказа, и узлам не нужно доверять друг другу. Кроме того, теоретически контент в IPFS может храниться вечно.

Первым веб-ресурсом с поддержкой IPFS в 2015 году стал хостинг-сервис Neocities. На базе IPFS были созданы децентрализованная видеоплатформа DTube, онлайн-торговая платформа OpenBazaar и другие решения.

Ссылка IPFS, добавленная в криптовалютную транзакцию, позволяет сохранять огромные объемы данных, защищенных от изменений в блокчейне, не утяжеляя его. Например, весной этого года после ареста Julian Assange один из разработчиков Bitcoin Cash разместил на сайте Wikileaks.cash в IPFS и в виде ссылки в блокчейне BCH полный архив документов Wikileaks — около 30 ГБ.

С 2014 года команда разработчиков Protocol Labs также работает над созданием децентрализованного файлового хостинга Filecoin на базе IPFS. Проект готовится к запуску тестовой и основной сетей, но еще в 2018 году Huang Benet обнаружил, что достижения его компании вдохновили создателей TRON: несколько листов из документации Filecoin и IPFS в слегка измененном виде вошли в whitepaper этого китайского проекта. А весной 2019 года TRON объявил о намерении запустить свою версию IPFS на базе BitTorrent — BTFS.

Как запустить узел IFPS

Официальный программный пакет от Protocol Labs IPFS Desktop. Он доступен для Windows, Mac и Ubuntu и позволяет устанавливать и управлять вашим сайтом, чтобы вы могли добавлять свои файлы в сеть.

Между тем IPFS Companion — это дополнение для веб-браузера, доступное для Chrome, Edge, Brave, Firefox и Opera. Оно позволяет взаимодействовать с IPFS desktop и установленным IPFS host прямо из браузера. Также оно добавляет поддержку адресов ipfs:// для браузеров, которые изначально их не поддерживают.

Основные перспективы

IPFS — одна из криптовалютных платформ, которая помогает масштабировать индустрию, предлагая архитектуру одноранговой и распределенной файловой системы, необходимую в качестве основы для поддержки роста криптовалютных платформ.

«Контент в IPFS может проходить через любых ненадежных посредников без снижения контроля над данными и без риска для них», — сказал Juan Benet.

По его мнению, интеграция IPFS с технологией блокчейн близка к идеальной. Используя IPFS внутри транзакции блокчейна, можно размещать постоянные ссылки, которые не изменяются.

Метки времени защищают данные без необходимости хранить их в цепочке, что является удобным методом для безопасных решений вне цепочки, помогающих масштабировать блокчейны.

По данным bytwork.com, многие сервисы Web3 уже используют IPFS в самых разных приложениях.

• Filecoin — это проприетарная распределенная сеть хранения данных Protocol Labs (SAN), основанная на IPFS. Это стимулирует операторов узлов размещать файлы за вознаграждение в криптовалюте.
• Audius — децентрализованный музыкальный сервис, который использует IPFS для размещения своих аудиофайлов.
• Pinata — это сервис хостинга NFT, который использует IPFS для резервного копирования криптоколлекционных активов для таких партнеров, как Realistic и Sorare.
• OpenBazaar — это одноранговая платформа электронной коммерции, управляемая IPFS.
• Morpheus.Network — это сетевой сервис для цепочек поставок, который также использует IPFS.