BSN IPFS（星际文件系统）专网简介、功能、架构及特性、接入说明

2022 年 7 月 26 日
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当今，随着信息技术、互联网的日益发达，人类的交流与协作方式已发生了颠覆性的变革。无论是数字，还是文字、图片、音乐、视频，都能从网上获得，点点手指就能掌握这一切。信息技术、互联网极大便捷了我们的生产、生活。

一方面，我们在享受互联网红利。另一方面，经历数十年的发展，曾经我们引以为傲的互联网技术也暴露出诸多弊端。当我们打开网页时，经常遇到卡顿、数据被篡改，甚至文件被删除情况，更不用说数据泄露的问题。此外还有成本高昂，服务不稳定等。在越发重视数据价值的今天，这个问题显得格外严重。

是否有一种技术，既能低成本、高效率的存储我们的数据，又安全稳定、永不丢失，当然隐私保护更是必不可少。

答案是肯定的，这就是 IPFS（星际文件系统）技术。与传统中心化存储技术相比，基于去中心化的 IPFS 技术具有低成本、高效率、安全性、隐私性、永久性等多个优势。

当下，区块链作为一种颠覆性的融合创新技术，在各行各业都具有巨大的应用潜力。但是迫于高昂的存储成本、TPS 限制，全数据上链显然不具现实性和价格优势。大的文件哈希上链，原文件用 IPFS 存储，IPFS 技术可以说是区块链的完美互补。

2021 年 1 月，BSN IPFS 服务专网商用发布，其是 BSN 基于 IPFS 分布式文件服务搭建的专网，面向应用开发提供 IPFS 常用的原生服务接口的服务网关。其具有高效、合规、价格优势明显等诸多优势。

那么，IPFS 具体是什么？IPFS 的功能如何？它的架构及特性怎样？Filecoin 是怎么一回事？如何接入 BSN 中 IPFS 专网服务？

1.什么是 IPFS

了解 IPFS，要先了解 HTTP。HTTP（超文本传输协议 HyperText Transfer Protocol,Http）用于在 Internet 上发送和接收消息。它是以超文本传输为目的而设计、基于 TCP/IP 实现的应用层协议。

此协议传送的数据形式可以是普通正文、超文本、音频、视频等等。用户使用 http://或 https://链接指向网页、图像、电子表格、数据集或者推文时，用户按其位置识别内容，这是位置寻址。该链接是指向 web 上特定位置的标识符，其对应于 web 上某处的特定服务器或服务器组，控制该位置的人控制内容。

对应于位置寻址，IPFS（InterPlanetary File System，星际文件系统）是一个基于内容寻址、分布式、新型超媒体传输协议。其原理用基于内容的地址替代基于域名的地址，也就是用户寻找的不是某个地址而是储存在某个地方的内容，它旨在使网络更快、更安全、更开放。

2.IPFS 的功能

为什么需要 IPFS？

众所周知, 互联网是建立在 HTTP 协议上的。但随着互联网的进步，HTTP 逐渐显示出其不足。

HTTP 非常中心化，用户依赖少数服务供应商，效率低成本高；W e b 文件经常被删除；中心化服务商极易受到攻击，为了服务器的正常运转，需要采用各类昂贵的安防方案，防范成本越来越高。这三点已成为 HTTP 无法克服的问题。

对比 HTTP，IPFS 天然就是分布式、点对点架构，不再依赖主干网和中心化服务器。IPFS 将文件分割成很多小块，存储于诸多节点。当下载时，很多节点可以同时提供下载服务，速度更快。

第二，IPFS 优化了存储空间，数据可持续保存。IPFS 采用为数据内容建立哈希去重的方式存储数据。在 IPFS 里，相同的数据会在 IPFS 网络中过滤，这降低了储存空间的成本。IPFS 提供了互联网数据可持续存储的方式，并且提供了数据历史版本追溯的功能。

第三，基于去中心化的 IPFS 更安全，天生抵御 DDOS（分布式拒绝服务攻击）。

区块链和 IPFS 的关系？

区块链的本身功能之一是在没有中心化的前提下参与方达共识，参与方共同维护一套账本。它的本身效率并不高。如果 IPFS 和区块链协同工作，可以弥补区块链的两大缺陷。

第一个缺陷是区块链存储效率低、成本高。和 HTTP 类似，IPFS 是基于 TCP/IP 的应用层协议。遇到大文件上链，可使用 I P F S 存储文件数据本身，并将唯一永久可用的 I P F S 地址放置到区块链中。

第二个缺陷是传统上区块链跨链需要各个链之间协同配合，难以协调。I P F S 通过 I P L D 定义不同的分布式数据结构，可协助各个链之间传递信息和文件。

3.IPFS 架构及特性

IPFS 架构

IPFS 包含七层架构，每层具有不同的功能。

IPFS 特性—分布式哈希表(DHT)

哈希表是一种数据结构，它把 KEY 和 VALUE 用某种方式对应起来。使用 hash()函数把一个 KEY 值映射到一个 index 上，即 hash(KEY) = index。这样就可以把一个 KEY 值同某个 index 对应起来。然后把与这个 KEY 值对应的 VALUE 存储到 index 所标记的存储空间中。这样，每次想要查找 KEY 所对应的 VALUE 值时，只需要做一次 hash()运算就可以找到了。

举个例子：图书馆中的书会被某人借走，这样“书名”和“人名”之间就形成了 KEY 与 VALUE 的关系。

IPFS 特性—块交换协议(BitTorrent)

仅仅实现数据的分布式存储还远远不够，数据还需要在节点之间有效的交换，从而使得整个系统能够高效运转。IPFS 协议受 BitTorrent 的启发，通过对等节点间交换数据块来分发数据。

如何激励节点分享数据？IPFS 在 BitTorrent 的基础上进行了创新，增加了包括信用、策略、帐单在内的体系，这一体系之上的新的数据交换协议被称做 BitSwap。

在 BitSwap 协议下，发送数据给其他节点可以增加节点信用值，而从其他节点接受数据则会降低节点信用值。也就是说，如果一个节点持续分享数据，其他节点给它发送数据的概率就会越来越大；而如果一个节点只接收数据而不分享数据，其他节点给它发送数据的概率就会越来越低，直到低到被其他节点忽略。

IPFS 特性—自验证文件系统 SFS

自验证文件系统（Self-Certifying File System，SFS）是为了设计一整套互联网共用的文件系统，全球的 SFS 系统都在同一个命名空间下。在 SFS 中，分享文件会变得十分简单，只需要提供文件名就行了。要实现一个全球共享的文件系统，最大的一个障碍莫过于如何让服务端为客户端提供认证。一个最简单的思路，所有服务器都生成一对公钥和私钥，然后让每个客户端用公开的公钥来验证服务器的安全，但是如何让所有客户端都能获得服务器的公钥呢？SFS 使用一种新的解决思路，将公钥信息嵌入到文件名中，这种命名为“自验证文件名”。这样就没必要在文件系统内部实现密钥管理了。秘钥管理的功能就加入到用户对文件命名的规则中。用户可以根据自己需要选择加密方式。

IPFS 的方案如下：

NodeID = hash(node.PubKey)

给每个用户分配一个可变的命名空间，在此路径下: /ipns/

一个用户可以在此路径下发布一个用自己私钥签名的对象，比如：

/ipns/XLF2ipQ4jD3UdeX5xp1KBgeHRhemUtaA8Vm/

其他用户获取对象时，他们可检测签名是否与公钥和 NodeID 匹配，验证用户发布对象的真实性，达到了可变状态的获取。

IPFS 特性-MerkleDAG

Merkle DAG 的特点：1、内容寻址 2、防篡改 3、去重。

4.Filecoin：基于 IPFS 技术的公有链（IPFS 公网）项目

IPFS 和 Filecoin 都是由协议实验室打造的项目，IPFS 与 Filecoin 之间的关系有点类似于区块链与比特币的关系。Filecoin 的诞生是为了通过经济激励的机制来促进 IPFS 的发展。Filecoin 采用了公有链通证体系发行了 Token，Token 简称 FIL，发行总量 20 亿。

虚拟货币只是基于区块链技术的一种应用，并不能代表区块链。正像采用区块链技术不需购买比特币，我们使用 IPFS 技术也不需购买 FIL，更不用说合规问题。

5.BSN 中 IPFS 专网概述及对接说明

2021 年 1 月，BSN IPFS 服务专网商用发布，其是 BSN 基于 IPFS 分布式文件服务搭建的专网，面向应用开发提供 IPFS 常用的原生服务接口的服务网关。与 IPFS 公网相比，其具有高效、合规、价格优势明显等诸多优势。

两种开通方式

有两种方式可以开通 IPFS 服务：在发布服务时开通；在【IPFS 服务】界面单独开通。服务开通后，系统会自动生成上传 key 和下载 key。

方式一：在 BSN 门户（bsnbase.com）发布服务时开通。