什么是IPFS？与区块链又是怎样的关系
早在2017年上半年，国内大部分投资人或开发者就已经接触到了IPFS和Filecoin项目。那么IPFS和Filecoin究竟是什么？IPFS与区块链到底是什么关系？其有什么优势，竟然会得到如此广泛的关注？其未来的应用前景到底如何？
01 IPFS的概念和定义
IPFS（InterPlanetary File System）是一个基于内容寻址的、分布式的、新型超媒体传输协议。IPFS支持创建完全分布式的应用。它旨在使网络更快、更安全、更开放。IPFS是一个分布式文件系统，它的目标是将所有计算设备连接到同一个文件系统，从而成为一个全球统一的存储系统。某种意义上讲，这与Web最初的目标非常相似，但是它是利用BitTorrent协议进行Git数据对象的交换来达到这一个目的的。IPFS正在成为现在互联网的一个子系统。IPFS有一个更加宏伟而疯狂的目标：补充和完善现有的互联网，甚至最终取代它，从而成为新一代的互联网。这听起来有些不可思议，甚至有些疯狂，但的确是IPFS正在做的事情。图1-1所示为IPFS的官方介绍。
▲ 图1-1 IPFS官方介绍
IPFS项目通过整合已有的技术（BitTorrent、DHT、Git和SFS），创建一种点对点超媒体协议，试图打造一个更加快速、安全、开放的下一代互联网，实现互联网中永久可用、数据可以永久保存的全球文件存储系统。同时，该协议有内容寻址、版本化特性，尝试补充甚至最终取代伴随了我们20多年的超文本传输协议（即HTTP协议）。IPFS是一个协议，也是一个P2P网络，它类似于现在的BT网络，只是拥有更强大的功能，使得IPFS拥有可以取代HTTP的潜力。
Filecoin是运行在IPFS上的一个激励层，是一个基于区块链的分布式存储网络，它把云存储变为一个算法市场，代币（FIL）在这里起到了很重要的作用。代币是沟通资源（存储和检索）使用者（IPFS用户）和资源的提供者（Filecoin矿工）之间的中介桥梁，Filecoin协议拥有两个交易市场—数据检索和数据存储，交易双方在市场里面提交自己的需求，达成交易。
IPFS和Filecoin相互促进，共同成长，解决了互联网的数据存储和数据分发的问题，特别是对于无数的区块链项目，IPFS和Filecoin将作为一个基础设施存在。这就是为什么我们看到越来越多的区块链项目采取了IPFS作为存储解决方案，因为它提供了更加便宜、安全、可快速集成的存储解决方案。
02 IPFS为区块链带来什么变化
区块链的诞生本是为了做到去中心化，在没有中心机构的情况下达成共识，共同维护一个账本。它的设计动机并不是为了高效、低能耗，抑或是拥有可扩展性（如果追求高效、低能耗和扩展性，中心化程序可能是更好的选择）。IPFS与区块链协同工作，能够补充区块链的两大缺陷：
区块链存储效率低，成本高。
跨链需要各个链之间协同配合，难以协调。
针对第1个问题，区块链网络要求全部的矿工维护同一个账本，需要每一个矿工留有一个账本的备份在本地。那么在区块链中存放的信息，为了保证其不可篡改，也需要在各个矿工手中留有一份备份，这样是非常不经济的。设想，现在全网有1万个矿工，即便我们希望在网络保存1MB信息，全网消耗的存储资源将是10GB。目前，也有折中的方案来缓解这一问题。在搭建去中心化应用DAPP时，大家广泛采取的方式是，仅在区块链中存放哈希值，将需要存储的信息存放在中心化数据库中。而这样，存储又成为去中心化应用中的一个短板，是网络中脆弱的一环。IPFS则提出了另一个解决方法：可以使用IPFS存储文件数据，并将唯一永久可用的IPFS地址放置到区块链事务中，而不必将数据本身放在区块链中。针对第2个问题，IPFS能协助各个不同的区块链网络传递信息和文件。比特币和以太坊区块结构不同，通过IPLD可以定义不同的分布式数据结构。这一功能目前还在开发中，目前的IPLD组件，已经实现了将以太坊智能合约代码通过IPFS存储，在以太坊交易中只需存储这个链接。
IPFS和区块链是完美的搭配，我们可以使用IPFS处理大量数据，并将不变的、永久的IPFS链接放置到区块链事务中，而不必将数据本身放在区块链中。毕竟，区块链的本质是分布式账本，本身的瓶颈之一就是账本的存储能力，目前大部分公链的最大问题是没法存储大量的数据在自己的链上。比特币至今全部的区块数据也才数百GB，以太坊这样可编程的区块链项目也只能执行和存储小段合约代码，DApp的发展受到了很大的制约。运用IPFS技术解决存储瓶颈是可行方案之一。
——本文节选自《IPFS原理与实践》
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