FILE:IPFS：區塊鏈“不可能三角”的可能解

你知道區塊鏈中的“不可能三角”嗎？即區塊鏈無法同時達到可擴展性（Scalability）、去中心化（Decentralization）和安全（Security）。這三個要素中只能同時兼顧兩個，比如，要想追求“去中心化”和“安全”就勢必會犧牲“可擴展性”。因為要想保證開放性、自治性、不可篡改等去中心化網絡特性就需要賦予任意節點均等的權利和義務，也就是說，系統中任意節點都需要對交易數據進行全量計算和存儲。這樣一來，整體系統的性能就會受限于單個節點的性能上限，進而限制整體系統的可擴展性。

可擴展性是目前區塊鏈普遍面臨的一大挑戰。以太坊創始人Vitalik Buterin就曾表示過：“擴展性也許是排在第一位的問題。擴展性問題已經成為很多系統的墳墓。這是一個重大而艱巨的挑戰。這些都是已知的事實。”為有效應對這一挑戰，很多項目正在嘗試以“IPFS+區塊鏈”協同合作的方式提升區塊鏈的可擴展性。但IPFS又是什么？如何提升區塊鏈的可擴展性？今天的萬向區塊鏈小課堂就帶大家了解一下IPFS。

Vitalik Buterin：已把2011年制作的游戲上傳到IPFS:金色財經報道，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin在社交媒體上稱，我把在加密前（2011年）做的一款游戲上傳到IPFS。祝好運。

對此，Aave及LensProtocol創始人Stani表示，一件很酷的事情是，有一個哈希值，所以你可以隨時找到游戲并玩它。不知道你用什么來創建它，但是帶有Unity的webGL使得為IPFS渲染變得非常容易。[2023/5/23 15:20:23]

IPFS全稱Interplanetary File System，星際文件系統，是一種點對點的開源分布式超媒體協議。它最初誕生于互聯網界，旨在解決HTTP（超文本傳輸協議）引發的一些問題。說起HTTP，大家應該不陌生吧。我們在輸入網址時通常都會在最開始輸入http://。這一協議發明于1991年，并于1996年應用于網絡瀏覽器。其主要作用就是支撐互聯網上的數據通信，即規定互聯網上的信息傳輸方式及瀏覽器和服務器的指令響應方式。

WhyLab探索實驗室Shawn：IPFS+Filecoin有望成為Web3.0的基石和基建:金色財經現場報道，4月23日，數御未來——2021數據與存儲產業峰會在成都舉辦。在會議現場，WhyLab探索實驗室聯合發起人Shawn以《數據的回歸和解放》為題進行分享。他表示，現在的互聯網Web2.0問題是信息孤島數據自閉，下一步Web3.0要實現智能網絡數字化生存，

區塊鏈是Web2.0到Web3.0最重要的基建。數據是信息時代最重要的生產資料，數據面臨的核心障礙是生產關系問題。Web2.0到Web3.0的障礙是信息不能自由流動、充分共享。無論互聯網，還是區塊鏈，無論存儲、計算還是傳輸，一切圍繞數據展開。信息不能自由流動是技術問題，信息不能充分共享是關系問題，IPFS+Filecoin的結合，有望成為Web3.0的基石和基建。任何信息產業的落地應用，都是以場景數據為前提，區塊鏈連非交易性數據的問題都沒解決，沒有落地應用很正常，IPFS和Filecoin的去中心存儲系統，提供了場景數據的棲身之地，后面的落地應用才有可能展開。[2021/4/23 20:51:03]

可以說HTTP是現今互聯網運行的基石。但是誕生將近30年來，這一協議已逐漸過時，其弊端也已逐一顯露。例如：

IPFS微信指數日環比上升4.87%:金色財經報道，微信指數顯示，9月8日，區塊鏈微信指數為1450831，日環比下降3.70%；比特幣微信指數為492887，日環比下降16.01%；以太坊微信指數為130988，日環比下降11.83%；IPFS微信指數為221841，日環比上升4.87%。[2020/9/9]

1、不支持同時從多個服務器下載文件，導致內容傳輸效率低下。

2、高帶寬成本及大量重復文件堆積，加劇存儲負荷。

3、隨著服務器和服務提供商的中心化程度不斷提高，互聯網的監管也更加嚴格。

4、互聯網能夠存儲的歷史信息有限，難以追溯時間久遠的歷史信息記錄。

5、連接不穩定導致連接速度慢、信息傳輸效率低。

探索者科技IPFS北方中心今日正式落地沈陽:今日，探索者科技IPFS北方中心在沈陽正式落地。中心落地當日，探索者科技與北方共識社區達成戰略合作協議，將以沈陽為中心，輻射吉林、黑龍江、山東、河北、北京、天津等地，雙方合力探索IPFS生態落地可能性。因為雙方對分布式思想均具有強烈的共識，故此促成了此次合作。北方共識作為沈陽地區頗具影響力的區塊鏈社區，此次布局IPFS也是因為對分布式存儲技術的認可。雙方將從Filecoin云算力業務開始，逐步加大對IPFS生態的投入，使IPFS技術真正走入北方。（IPFS100.com）[2020/7/25]

諸如此類的問題不勝枚舉。IPFS這一分布式文件存儲系統則有望將這些難題一一突破。比如，在IPFS這一分布式協議中，用戶不再從單一服務器中下載文件，而可以同時從網絡中的其他多個節點處獲取文件，提高下載效率。另外，這種分布式數據存儲協議還通過會哈希加密保障網絡信息的安全性。聽起來是不是跟區塊鏈有著異曲同工之妙呢。

首先，IPFS通過哈希值來對系統里的所有文件進行唯一身份標識，在此基礎上剔除重復文件，記錄文件的歷史版本信息，實現文件的歷史信息可追溯，從而確保網頁內容不會因為服務器故障或虛擬主機崩潰而丟失。

其次，哈希加密也有助于保障文件內容的真實性。用戶通過IPFS網絡查找文件時，網絡系統其實是以文件的哈希值作為標準，從儲存文件的各節點中找到哈希值一致的文件返回給用戶。

另外，IPFS中的節點通過哈希值相連，形成默克爾有向無環圖（Merkle DAG）這一數據結構，因此具有以下幾大優勢：

1、內容可尋址：所有內容通過哈希值進行身份標識，方便查找追蹤。

2、無重復內容：由于系統里的哈希值具有唯一性，相同內容會生成相同的哈希值，從而被系統判定為重復，并及時剔除。

3、內容不可篡改：系統的內容需通過哈希值校驗。篡改內容后哈希值自然會發生變化，幫助系統識別出內容已被篡改，及時發現風險。

值得一提的是IPFS中的每個節點只會儲存它需要或是感興趣的內容，并為內容信息制作索引，便于節點之間了解各自儲存了什么樣的信息，方便后續查找。

綜上，IPFS的分布式文件儲存框架從根本上顛覆了HTTP以中心化的服務器傳輸內容的方式。用戶不再從單一的服務器中搜索信息，而是可以從網絡中成千上百萬的其他節點中，依據文件的唯一身份標識（哈希值）快速獲取信息，同時還能夠實現文件的本地化離線獲取，大大提升信息獲取的效率和便捷性。

無論是去中心化的分布式結構，還是運用密碼學技術保障信息安全，我們都可以看到IPFS和區塊鏈有諸多相似之處。同時，IPFS的發明者Juan Benet曾表示：“IPFS中的信息可以在互不信任的節點間傳輸且系統不會喪失信息的控制權，也不會面臨安全風險。”這與區塊鏈能夠幫助缺乏信任的利益相關者進行低成本、高效率的協作這一應用價值有著異曲同工之妙。

IPFS和區塊鏈如此高的吻合度讓我們看到了這兩項技術的融合潛力。IPFS技術通過哈希加密為海量數據生成不可篡改的永久性IPFS地址，再將地址信息儲存在區塊鏈上。這樣相當于將原始數據簡化成IPFS地址后再上鏈，在不犧牲去中心化和安全性的前提下擴充單個節點信息儲存容量，從而整體網絡的可擴展性，為解決區塊鏈中的“不可能三角”問題提供可行方案。

已有不少項目嘗試在區塊鏈中應用IPFS技術，通過這種點對點的分布式文件系統提升節點的存儲能力，為整體系統擴展和可持續發展奠定良好基石。隨著區塊鏈的應用場景不斷拓展，對于該技術的性能要求也會逐漸提高，我們相信IPFS分布式儲存協議將會通過提升區塊鏈的可擴展性助力區塊鏈應用的進一步發展。

參考文章

What is IPFS? Interplanetary File System: Complete Beginner’s Guide

The IPFS and the blockchain

區塊鏈的“不可能三角”

區塊鏈的可擴展性問題及原因分析

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