BLOC:深度解析IPFS怎样实现文件存储_blockchain钱包怎么充值

概述

IPFS-InterPlanetaryFileSystem星际文件系统，是一个点对点的分布式文件存储系统，IPFS的愿景是构建一个全世界的分布式网络，用来替代传统中心化的服务器模式，所有的IPFS节点组成一个分布式网络，每个节点都可以存储文件，用户可以从IPFS构建的网络中以DHT(DistributedHashTable，分布式哈希表)的方式获取文件，从而实现了新一代的完全去中心化的网络，旨在取代现有的万维网。IPFS功能很丰富，包括DHT组网，文件存储，Bitswap文件交换等功能。本文主要介绍IPFS的文件存储原理，文件上传到IPFS节点存储时，节点会将文件分块后进行存储，每个文件以MerkleDAG的格式组织，而MerkleDAG的根哈希则用来表示该文件。本文将对IPFS存储进行详解，所述的IPFS的版本为v0.6.0。

CID

在介绍IPFS存储文件的远离之前，先介绍一个重要的标识——CID，CID是IPFS中用来表示内容的标识，可以用来表示一个文件，也可以用来表示一个文件块。如下所示，CID是一个字符串，它主要由Version、Codec和Multihash三部分构成，Version目前分为v0和v1版本，v0版本的CID可以由V0Builder生成，v0版本的CID以Qm字符串开头，v1版本的CID可以由V1Builder生成，v1版本的CID主要包含三个部分Codec，MhType和MhLength，其中Codec是表示内容的编码类型，例如DagProtobuf，DagCBOR等，MhType是哈希算法，例如SHA2_256(默认的哈希算法)，SHA2_512，SHA3_256，SHA3_512等等，MhLength是生成哈希的长度，默认用-1表示根据哈希算法确定长度。

报告：排名前八的交易所共同控制了91.7%的市场深度和89.5%的交易量:金色财经报道，在最近的一份报告中，Kaiko对加密货币市场的流动性集中度进行了审查。该报告深入研究了在市场波动以及交易量和波动性多年来低点的情况下各交易所流动性分布的细节。

Kaiko承认高度集中的加密货币市场既有优点也有缺点。从积极的一面来看，它们提供了集中的流动性来源，使普通交易者受益。然而，该公司声称，集中化也可能给该行业带来重大风险，FTX崩溃就是例证。它认为，许多中心化交易所在发生故障、黑客攻击或市场操纵时缺乏对交易者的基本保障。

Kaiko声称为本报告编制BTC和ETH平均1%市场深度和累计交易量的数据。该公司还考虑了市值排名前28种的加密货币。其调查结果显示，流动性的集中度随着时间的推移而加剧。

据Kaiko称，币安于2023年成为主导者，占据全球市场深度的30.7%。还提到该交易所占全球贸易量的64.3%。同时，报告显示，排名前八的交易所共同控制了91.7%的市场深度和89.5%的交易量。[2023/9/8 13:27:10]

IPFS组件介绍

加密交易所的身份检查因AI深度造假的发展而面临风险:金色财经报道，人工智能（AI）的兴起引发了人们对加密货币交易所身份验证工具日益增长的担忧。随着人工智能技术的快速发展，创建深度伪造身份证明的过程变得比以往任何时候都容易。对加密货币中人工智能风险的担忧已引发一些知名行业高管就此事发表讲话。全球主要交易所币安的首席执行官兼创始人赵长鹏于8月9日在Twitter上对不良行为者在加密货币中使用人工智能发出警报。赵长鹏写道，“从视频验证的角度来看，这非常可怕。即使他们给你发了视频，也不要给他们送钱。”[2023/8/9 21:34:50]

IPFS用IpfsNode表示IPFS的节点，存储相关组件的如下所示：

这些组件的关系如下图所示，最上层是DAGService，它组合了BlockService组件，而BlockService组合了GCBlockstore组件，然后GCBlockstroe包含BaseBlocks和GCLocker两个组件，最后BaseBlocks组合了最原始的blockstore组件。

火币大学校长于佳宁：DC/EP将促进信息流与资金流的深度融合:8月21日12：00，火币大学校长于佳宁受邀做客第一财经广播《财经午间道》栏目，就“厘清我国数字货币的发展前景”的主题参与讨论。

于佳宁表示，法定数字货币是很重要的“新基建”，在5G时代，无人驾驶汽车、物联网设备、工业互联网将得到广泛应用，物与物之间的交易需求将不断增加，未来世界的一切事物在都会有相应的数字身份。DC/EP的推出，将促进信息流与资金流的深度融合，最终实现实物流、信息流、资金流的\"三流合一\"，让金融科技真正赋能实体经济发展，全面推进数字中国、数字社会。[2020/8/21]

接下来分别介绍这些组件的功能:

Pinning：固定CID的管理器，主要负责将文件或者文件块的CID固定，固定CID的块不会被GC掉。上传的文件最后的文件的CID都会被固定住，防止被GC。

Blockstore：GCBlockstore类型，组合Blockstore和GCLocker两个组件。

飞鱼矿业COO薛一飞：飞鱼矿业IPFS超级算力与业内矿机品牌供应商达成深度合作:据悉，2020年8月1日，由LBank、金色财经联合承办的“LBank和他的朋友们-2020百城计划”在郑州举行，会上飞鱼矿业的COO 薛一飞就IPFS发表了主题演讲，介绍了什么是IPFS，IPFS的分布式存储，IPFS的应用以及奖励计划。同时，他表示：飞鱼矿业IPFS超级算力多年深耕技术服务，与业内知名矿机品牌供应商、世界一流的矿场等深度合作，力争达到Filecoin算力的最优解。[2020/8/1]

BaseBlocks：原始的blockstore，提供了对Block的Get/Put/Has/DeleteBlock等操作。

GCLocker：用来锁住blockstore，保护blockstore防止被GC影响。

Blocks：提供Block的服务，组合Blockstore组件，提供了GetBlock/GetBlocks、AddBlock/AddBlocks、DeleteBlock等操作。

云南省省长：推动区块链等信息技术与实体经济深度融合:3月5日，云南省全省加大投资促进发展电视电话会议在昆明召开。省委副书记、省长阮成发指出，要抓好数字经济投资，抢抓疫情催生线上新业态发展的机遇，加快5G网络基础设施建设，推动互联网、大数据、人工智能、区块链等信息技术与实体经济深度融合，大力培育新业态、新动能。（云南发布）[2020/3/5]

DAG：IPFS的默克尔DAG的服务，组合BlockService组件，提供Get/GetMany，Add/AddMany，Remove/RemoveMany等操作。

文件存储流程

文件上传时将文件添加到IPFS的仓库中，上传的流程可以如下图所示，生成默克尔DAG的结构，生成的结构有两种Layout：balanced和trickle的。这里介绍默认的balanced结构，首先生成root作为根节点，然后将文件分割，默认按照256KB大小读取一个chunk，生成叶子节点，依次生成node1，node2，root节点会有Link指向挂在root节点的叶子节点node1和node2。root节点下面能够Link的叶子节点数量是有限的，IPFS中默认设置的是174个。

如下图所示，超过174个后则会新创建一个newroot节点，并Link到oldroot，新的chunk作为node3被newroot直接Link。

当继续有新的chunk添加时，则会生成node34作为node3和node4的父节点，node34含有两个Link分别链接到node3和node4。

IPFS在init的时候会生成.ipfs目录，如下图所示，其中blocks则为文件块存储的目录，datastore为leveldb数据库，其中存储了文件系统的根哈希等，存储相关的配置关联在.ipfs目录下面的config文件。

经过上面的步骤，文件已经切块并转化成MerkleDAG的结构，接下来详细介绍每个块是如何进行存储的流程。

如下图所示，一个Block存储时，首先由dagService调用Add进行添加；之后由blockService调用AddBlock添加该Block；再调用arccache的Put，arccache是对存储的Block做arc策略的缓存；再之后由VerifBS调用Put进行存储，VerifyBS主要对CID的合法性进行校验，合法则进行Put；接着blockstore调用Put进行存储，Put函数中会对CID进行转化，调用dshelp的CidToDsKey方法将CID转化成存储的Key；再接着调用keytransform.Datastore的Put，Put函数中会将前缀拼上，这时Key加上了前缀/blocks；然后调用measure的Put函数，measure是对mount的封装；之后调用mount的Put函数，mount和IPFS的config配置文件中结构对应，根据key去查找对应的datastore，由于前缀是/blocks则可以找到对应的measure；调用该measure的Put函数；最后调用flatfs的Put函数，由Put函数调用doPut最终调用encode函数将完整的block写入的目录指定为/home/test/.ipfs/blocks/WD，其中WD来自于blocks/CIQFSQATUBIEIFDECKTNGHOKPOEE7WUPM5NNNSJCCDROMM6YHEKTWDY中的倒数第三第二个字符。这样该Block则写入了该目录下面的文件中。

总结

IPFS文件存储格式为默克尔DAG格式，每一层Links大小为174个，超过了则会重新调整。文件存储过程中有多个Datastore进行了组合和封装，每个Datastore功能比较单一，例如arccache只做Block的缓存，VerifBS只做CID的校验，这样做的好处是每个组件功能明确，不好的地方在于组合太多，调用深度太深，加上内部都是用interface，好几个组件都实现了该interface，不便于阅读。

IPFS的存储模式面向互联网用户而设计，因为它的开放性，允许所有节点随意接入，已接入IPFS网络的节点可以自由查找内容，不适合直接用来作为企业的文件存储服务。但其分布式存储的特点，很容易进行存储的动态扩容，可以通过结合节点认证机制和DHT查找内容的剥离，为企业的分布式存储系统，另外配合区块链技术，通过链上链下协同技术，很容易地解决链上存储容量不足的问题。

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