IPFS分布式存儲技術:從「你說了算」到「大家說了算」!

山海達數據存儲 發佈 2020-02-22T04:21:09+00:00

而後隨著社會發展,實體貨幣誕生,群體中的人數爆炸式增長,這種信任關係被賦予了新的需求,有不少人希望我們的信息能夠從「你說了算」改變成「大家說了算」,從「交給你管理」發展到「我們一起管理」。



我們總說區塊鏈就是一個分布式帳本,但實際上,區塊鏈的核心技術包含智能合約、共識機制、加密算法等等,分布式存儲技術只是其核心技術之一,主要起到對數據的存儲功能,今天給大家介紹一下,分布式存儲技術到底是什麼?其原理究竟是什麼?


一、何為「分布式存儲技術」

按照官方的定義:分布式存儲就是一種數據存儲技術,通過網絡使用每台機器上的磁碟空間,並將這些分散的存儲資源構成一個虛擬的存儲設備,數據分散地存儲在網絡中的各個角落。

聽起來有些枯燥乏味對不對?其實用簡單的語言來講,「分布式存儲技術」顧名思義,是一種用來「存儲數據」的技術,只不過它受到了「分布式」這一特點的加持,擁有了其他「存儲技術」沒有的特殊「光環」。

在區塊鏈體系中,分布式存儲技術並不是只由一個資料庫、或只由某一個人來決定數據的有效和更新,「分布式」意味著每一個節點(可以理解成每個人)都擁有更新數據的權利。

如果我們把區塊鏈存儲的數據比作一個「帳本」,就好像全村的「帳本」並不集中在村長一個人的手裡,村裡的每一個人都手握一份帳本,人人都有記錄帳目的權利。記錄帳目不再是一個人的工作,而是全體節點的工作,大多數人達成一致的帳目才能被視作有效的帳目。

為了更好地理解「分布式」這一概念,我們將這種存儲技術跟傳統網際網路「集中式」的存儲技術作對比:

在傳統的「集中式」的存儲技術下,全網只支持一個中心,所有的數據都集中放在同一個地方,就比如所有微信用戶的聊天數據都存儲在小馬哥他一家的伺服器上,在數據量小的時候,它尚且能夠滿足需求,但在網際網路應用爆炸式增長的現在,就慢慢顯現出弊端。

一旦「單點式」的中心被摧毀或者發生數據丟失、造假的情況,那麼整個網絡都會隨之癱瘓,或者接收到錯誤的信息,將會產生很嚴重的後果;

而在「分布式」存儲技術下,每一個節點都可以被看作一個中心,這樣即使一個節點遭受攻擊或數據篡改,其他中心也能夠保證整體網絡的正常運行。

「分布式存儲技術」實現了把「中心」從一個變成無數個,怎麼樣?是不是腦袋裡想起了一個熟悉的詞——「去中心化」?沒錯,這就是區塊鏈最大的特點「去中心化」的基本邏輯,而這些都需要通過「分布式存儲技術」來實現。

但這一概念的形成並不是某人「啪!」一拍腦袋就想出來的,從形成「去中心」這一概念到「分布式存儲技術」慢慢能夠實現經歷了長期的理論探索和技術積累,接下來給大家追溯一下它的本源。


二、分布式存儲技術的由來

在久遠的時代,美索不達米亞人就在石板上記錄了稅收、支付、工人薪水和個人財產,使複雜的事情變得更有效率。早期的「帳簿」由少數人管理,它建立了人與人之間最初的「共識」。

而後隨著社會發展,實體貨幣誕生,群體中的人數爆炸式增長,這種信任關係被賦予了新的需求,有不少人希望我們的信息能夠從「你說了算」改變成「大家說了算」,從「交給你管理」發展到「我們一起管理」。

1982年,大衛·喬姆(David Chaum,密碼學奠基人之一)提出了一種不可追蹤的密碼學網絡支付系統,他認為,銀行能夠通過交易就獲得用戶全部隱私的行為是不應該的,因此他提出了一個去中心化的方案,密碼學匿名現金系統:Ecash。

通過Ecash,銀行無法通過追蹤交易獲得用戶的全部信息。但是Ecash仍然依賴於一個中心化的中介機構維護和保存,並未達成真正的「去中心」,不過它為未來幾十年的創新和研究奠定了基礎。

1998 年,戴偉(Wei Dai)在論文中提出了一種匿名的、分布式的電子現金系統,並給它命名為b-money。他在當中設計了一個去中心化的分布式系統,在這個系統中,每個用戶都保留著一個共同分類帳的副本,是「分布式存儲技術」的一個重大突破。他首次提出通過解決計算難題和去中心化共識創造貨幣,但是由於技術限制,該建議並未給出如何實現去中心化共識的具體方法,但我們已經清晰地看到了「去中心化」的形狀。

中間又經歷了多年技術上的進步,直到2008年金融危機爆發,同年11月1日,在前人的理論和實踐基礎之上,神秘人中本聰發表了《一種點對點的現金支付系統》, 闡述了他對電子貨幣的新構想,比特幣隨之誕生,「分布式存儲技術」在區塊鏈技術中大顯身手,成為了區塊鏈核心技術之一。

站在資源的角度來說,全世界存在著大量的閒置存儲空間。這些閒置的存儲空間來自於個人的電腦硬碟、有巨大硬碟架的個人、大小型企業等等。但由於進入門檻極高,某一個人、一個公司是難以將他們的硬碟有效的利用。

為了解決雲存儲的缺點,ipfs應運而生。ipfs高效且安全。它秉承去中心化的共享思想,ipfs鼓勵硬碟提供商的多元化,並且加入了合理的獎勵機制完善了存儲市場是競爭機制,降低進入門檻讓每個人都可以參與其中,這避免了壟斷局面的出現。ipfs將網絡中的每一個節點的積極性調動起來,極大的提高了資源的利用率,並且由於是分布式的存儲,用戶的隱私安全也得以保證。


三、分布式存儲技術的應用場景

我們說了這麼多,深度理解了「分布式」這一概念,又整理了它的「祖宗八代」,現在我們就具體到某個場景中,看看分布式存儲技術如何給這些應用場景「注入靈魂」。

分布式存儲技術作為區塊鏈技術的根底組成部分,對比特幣產生了不可或缺的支持力量:對於比特幣來說,它的交易記錄必須要有地方存放,這種交易記錄是很有必要的,但是怎麼放、放在哪呢?

根據去中心化的思想,這些交易記錄不能夠只存在一台電腦裡面,不能被某一個機構或組織控制,那麼就只能存放在世界上所有的電腦裡面,依靠全世界的見證來維護每一筆交易的安全。

這樣做的好處是:某一個「中心」的容量一定是有限的,安全性也很容易被攻破,但是所有人共同記錄,其容量幾乎是無限的,而且就算你通過黑客手段修改了自己計算機裡面的交易記錄,但是你沒法修改全世界每台電腦的交易記錄。

上面說的這種存儲方式很粗暴——畢竟每台電腦都存放世界上所有人的交易數據就意味著,每一個節點加入進來都要下載全網所有的交易記錄。但其實,對於比特幣來說,只有礦工們的電腦才能完整地記錄下世界上所有的交易記錄,而且大家不用擔心礦工修改記錄,因為世界上的礦工有很多,同時他們修改記錄需要付出的代價非常大,沒有人能承擔這個成本。

去中心化的分布式存儲數據可以說是區塊鏈的特色之一,它可以在所有節點上完成分布式的數據存儲並完好保存下來,可是它的用處又不只僅於此。

IPFS讓我們可以擺脫中心化的伺服器,從而實現數據的點對點直接交換。基於ipfs出現的filecoin更是開創了以支付代幣來存儲數據的新模式,filecoin挖礦就是ipfs的獎勵機制。filecoin的代幣簡稱FIL。通過獎勵FIL,ipfs網絡能夠穩定的運作,這樣也就實現了ipfs倡導的去中心化的存儲機制。

世界各地的人、團體都擁有大量閒置的存儲空間。通過將所有這些潛在供應帶入存儲市場,在線存儲的價格可能會因為filecoin而下降。除此之外,Filecoin啟動了強大的優化過程,使比特幣匯聚了大量的計算能力。通過添加越來越多的存儲在網絡中,Filecoin的礦工可以藉此賺到更多的酬勞。

用戶不必同時IPFS和filecoin,但他們卻是一個完美的組合,可以解決當前Web的重大缺陷。Filecoin的激勵制度可以調動起所有IPFS用戶,使得用戶的數據可以數據存儲在多個分布式節點中。

它不僅可以實現存儲加密貨幣的買賣記載,還能存儲其他類型的數據,在許多行業都能有所運用。例如:沃爾瑪運用區塊鏈的「分布式存儲技術」為供貨商存儲付款數據,確保付款數據安全有效。

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