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IPFS应用丨利用IPFS构建自己的去中心化分布式Wiki系统

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IPFS全称InterPlanetary File System,中文名:星际文件系统,是一个旨在创建持久且分布式存储和共享文件的网络传输协议。
它是一种内容可寻址的对等超媒体分发协议。在IPFS网络中的节点将构成一个分布式文件系统。它是一个开放源代码项目,自2014年开始由Protocol Labs (协议实验室)在开源社区的帮助下发展。其最初由Juan Benet设计。
IPFS是点对点的超媒体协议,可以让网络更快、更安全、更开放。它是一个面向全球的、点对点的分布式版本文件系统,试图将所有具有相同文件系统的计算设备连接在一起。
官网:https://ipfs.io/

ipfs_io.png

一、IPFS 简介
IPFS—又称“星际文件系统”。简单点说,它是一个点对点的分布式文件系统(和比特币技术一样),通过底层协议,可以让存储在IPFS系统上的文件,在全世界任何一个地方快速获取,且不受防火墙的影响(无需网络代理)。
我们现在所使用的互联网协议被称作——超文本协议HTTP。这种协议具有超中心化特性。
也就是说,你从互联网上下载文件或者是浏览网页,一次只能从一个数据中心获取你所需要的资料。如果这个数据中心出现故障,或者被限制或是攻击,就会出现文件丢失或者网页无法打开的问题。比如你存在某云盘的资料突然无法下载,或者你想浏览的网页因为某些政策原因无法打开。
而IPFS的目的就是解决这些问题。在某些方面,IPFS类似Web,你一样可以基于IPFS进行互联网地址的链接。但IPFS是去中心化的,它不存在Web的主网故障问题。所以,IPFS完全取代掉HTTP也并非天方夜谭。

1.1 IPFS与HTTP的区别

HTTP的四大痛点IPFS%20is%20the%20Distributed%20Web.png

HTTP效率低下,服务器成本昂贵

使用HTTP协议从一台计算机服务器上一次只能下载一个文件,而不是同时从多台计算机中获取文件。通过P2P方式的视频传输可以节省带宽成本的60%。

历史文件被删除

网页的平均使用寿命为100天,大量的网站文件不能得以长期保存。有些重要的文件因操作不当,也有可能永远在互联网消失。

中心化的网络限制了机会

互联网一直是人类进步的催化器,但中心化的网络容易被控制,是对互联网良性发展的的威胁。

网络应用太依赖骨干网

为保证数据的可靠性,我们开发的应用程序太依赖大型的中心服务器,并通过大量的备份来保证数据的安全。
HTTP协议已经用了20年的历史,从HTTP 1.0 到现在的HTTP5,网页的展示越来越美观丰富,但它背后的Browser/Server 模式是从来没变的。

IPFS区别于HTTP痛点的特质

互联网信息永久存储

IPFS像是一个分布式存储网络(类似于SIA),任何存储在系统里的资源,包括文字、图片、声音、视频,以及网站代码,通过IPFS进行哈希运算后,都会生成唯一的地址。今后,你只要通过这个地址就可以打开它们。并且这个地址是可以被分享的。
而由于加密算法的保护,该地址具备了不可篡改和删除的特性(在某种意义上,如果破解密码还是有可能被篡改或删除,但概率极低)。所以,一旦数据存储在IPFS中,它就会是永久性的。比如我们经常会遇到的某个资源删除无法访问的问题。
这种情况,在IPFS上就不会发生。即便是把该站点撤销,只要存储该站点信息的网络依然存在,该网页就可以被正常访问。存储站点的分布式网络越多,它的可靠性也就越强。
与SIA不同的是,IPFS存储的一般是公共信息,普通大众都可以获得的。有一种说法认为,如果IPFS完全取代HTTP,那么此后,人类历史将会被永久保存,且不会被篡改。
这也就意味着,人类所做的每一件事情都会被记录,不管是正确的、抑或是错误的。

解决过度冗余问题,实现共享经济

如果你喜欢某部电影,又担心电影资源丢失,通常的做法是,你会把这部电影下载在自己的电脑上。比如电影《阿凡达》,在2016年一年的下载次数就达到了1658万次,总下载数量更是惊人。
那么一个无法避免的问题是:同样的一部电影被反复储存,造成了内存资源极大浪费。这就是HTTP协议的弊端。同样的资源备份的次数过多,就会造成过度冗余的问题。
而IPFS的出现可以很好的解决这个问题。IPFS会把存储文件,做一次哈希计算,只字不差的两个文件哈希值相同。所以,用户只需要使用相同的哈希值,就可以访问那个文件,这个哈希值就是文件的地址。只要获取这个地址,就可以共享资源了。
基于上面的永久存储特性,你再也不用担心某个电影找不到了,也不用备份,因为全球电脑上只要有那么几个人存储着,你就能拿到它。而不是重复存储几十万份。

同时基于内容寻址,而非基于域名寻址。

IPFS的网络上运行着一条区块链,即用来存储互联网文件的哈希值表,每次有网络访问,即要在链上查询该内容(文件)的地址。
文件(内容)具有存在的唯一性,一个文件加入了IPFS的网络,将基于计算对内容赋予一个唯一加密的哈希值。这将改变我们使用域名访问网络的习惯。
提供文件的历史版本控制器(类似Git),并且让多节点使用保存不同版本的文件。

节点存储激励,代币分成

通过使用代币(FileCoin)的激励作用,让各节点有动力去存储数据。 Filecoin 是一个由加密货币驱动的存储网络。矿工通过为网络提供开放的硬盘空间获得Filecoin,而用户则用 Filecoin 来支付在去中心化网络中储存加密文件的费用。

1.2 IPFS工作原理ipfswork.jpg
1.每个文件及其中的所有块都被赋予一个称为加密散列的唯一指纹。
2.IPFS通过网络删除重复具有相同哈希值的文件,通过计算是可以判断哪些文件是冗余重复的。并跟踪每个文件的版本历史记录。
3.每个网络节点只存储它感兴趣的内容,以及一些索引信息,有助于弄清楚谁在存储什么。
4.查找文件时,你通过文件的哈希值就可以在网络查找到储存改文件的节点,找到想要的文件。
5.使用称为IPNS(去中心化命名系统),每个文件都可以被协作命名为易读的名字。通过搜索,就能很容易地找到想要查看的文件。
6.从IPFS的介绍可以看出, IPFS设想的是让所有的网络终端节点不仅仅只充当 Browser或Client的角色,其实人人都可以作为这个网络的运营者,人人都可以是服务器。

1.3 IPFS应用场景
ipfs-app.jpg

二、IPFS 配置

2.1 IPFS 下载
下载地址:https://dist.ipfs.io/#go-ipfs本篇博客下载并使用的版本是:go-ipfs Version v0.4.13 for OS X 64bit

2.2 IPFS 安装ipfs_install1.png

ipfs –help  //打开命令行,输入,出现Log信息时,表示安装成功

2.3 IPFS本地部署

2.3.1 创建节点
在本地全局目录下新建仓库:
ipfs_init.png

2.3.2 节点配置cd ~/.ipfs export EDITOR=/usr/bin/vim ipfs config edit
执行完ipfs config edit后会打开一个ipfs节点配置文件,可以如下修改配置参数
【IPFS】利用IPFS构建自己的去中心化分布式Wiki系统 _ 枫言枫语.png

2.3.3 节点ID每个节点都会存在一个唯一标识,查看节点ID方式如下:

ipfs id

2.3.4 启动节点服务器ipfs daemonipfs-daemon-error.png

出现了5001端口被占用的情况,这边可以通过对节点配置文件的修改来解决,如下所示:

  • 找到所有配置5001端口的地方
  • 替换成5002端口

ipfs-config-edit.png
再次启动节点,服务成功启动如下所示:
ipfs-run-successful.png

2.3.5 配置CORS跨域资源共享
为了方便后续前端的开发和数据访问,提前对跨域资源共享CORS进行配置,ctrl-c 退出ipfs,然后按照下面的步骤进行跨域配置:

ipfs config –json API.HTTPHeaders.Access-Control-Allow-Methods ‘[“PUT”, “GET”, “POST”, “OPTIONS”]’

 ipfs config –json API.HTTPHeaders.Access-Control-Allow-Origin ‘[“*”]’

2.3.6 验证浏览器打开 http://localhost:5002/webui ,出现Web Console 图形化控制台
webui-connection.png
这里可以看到所有run在主网上的节点信息,和本地节点相关的配置数据。

三、IPFS 项目实践

利用 IPFS 构建一个去中心化、不可篡改的分布式Wiki系统

 

3.1 新建workplace考虑到方便后期开源和推广,这边我是托管在github上,大家可以选择自己熟悉的代码托管服务,也可以克隆我的工程 -> ipfs-wiki-system,在其基础上进行你的二次开发,有任何问题,欢迎提交issue给我

mkdir workplace 

cd workplace

git clone git@github.com:daijiale/ipfs-wiki-system.git

3.2 wiki系统搭建cd workplace/ipfs-wiki-system/wiki-release ll
可以看到如下文件:

  • wiki-release
    • index.html //markdown模板渲染
    • navigation.md //导航markdown
    • index.md //首页markdown

大家可以参考ipfs-wiki Demo,根据自己的需求,通过markdown自定义不同的wiki内容和目录。

3.3 挂载本地节点
ipfs-peer-id.png
记住文件根目录的Hash值:QmV5ZVQxXURKPDcVDW8WjpLCiQYvNzg173XcB6rYFevoXm

3.4 发布到主网ipfs daemon
https://ipfs.io/ipfs/QmV5ZVQxXURKPDcVDW8WjpLCiQYvNzg173XcB6rYFevoXm/#!index.md

3.5 发布到IPNS由于ipfs的hash对应着一个不可变的内容,每次更新网站之后,website的hash都会变,旧的link不能访问到新的内容。
ipfs提供了ipns来解决更新的问题。
ipfs允许用户使用一个私有密钥来对哈希附加一个引用,使用一个公共密钥哈希(简称pubkeyhash)表示你的网站的最新版本。
具体操作是:ipns.png
通过上述方式,就完成了website和一个固定的link的绑定:
QmPS5NRXPCeAUtofKbW7c58Qm4PpM8mPEVJvaooE13LF78

3.6 绑定验证ipfs name resolve QmPS5NRXPCeAUtofKbW7c58Qm4PpM8mPEVJvaooE13LF78 /ipfs/QmV5ZVQxXURKPDcVDW8WjpLCiQYvNzg173XcB6rYFevoXm
IPNS访问固定节点Hash:https://ipfs.io/ipns/QmPS5NRXPCeAUtofKbW7c58Qm4PpM8mPEVJvaooE13LF78
验证成功,出现如下效果:ipfs-wiki-demo.png

3.7 去中心化验证以之前发布到主网的节点为第一节点,我们本地再新建一个节点,用以模拟第二节点的身份,打开Web Console:
ipfs-web-consolve.png
在第二节点上,我们依然可以通过IPFS HASH查询到第一节点主网上的 ipfs-wiki-system目录文件数据
同时,我们也能看到:控制台显示记录了我们发布至主网数据的区块节点数已经扩散至275个。ipfs-peer-id.png

也就是说,来自另外全球其他274地方的个体,在自己的”记账本”中记下了你之前发布的数据,哪怕其中个别服务器宕机(天灾人祸,挖断电缆,世界末日等等),只要有一个节点安好,你的数据都不会丢失,真正意义实现了去中心化的服务机制。

四、项目体验
ipfs-wiki-demo.png


作者简介:戴嘉乐( Mr.Maple ) | 前百度高级研发工程师 | IPFS应用实践者&布道师|
个人网站:https://www.daijiale.cn
联系方式:微信号:daijiale6239
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