Was ist IPFS? Interplanetares Dateisystem: Vollständiges Anfängerhandbuch

Was ist IPFS?

IPFS steht für Interplanetary File System und ist ein Open-Source-Peer-to-Peer-verteiltes Hypermedia-Protokoll, das als allgegenwärtiges Dateisystem für alle Computergeräte fungieren soll.

Es ist ein komplexes und sehr ehrgeiziges Projekt mit einigen schwerwiegenden und tiefgreifenden Auswirkungen auf die zukünftige Entwicklung und Struktur des Internet, wie wir es kennen.

Warum IPFS und wie hat es angefangen?

Die derzeitige Iteration des Internets ist bei weitem nicht so dezentralisiert, wie es idealistisch war und ursprünglich als solche wahrgenommen wurde. Es basiert auch auf einigen veralteten Protokollen, die zu einer Vielzahl von Problemen geführt haben. Die von IPFS angesprochenen Probleme betreffen diejenigen, die mit dem aktuellen HTTP-Protokoll des Internets verbunden sind.

Wenn Sie mit der Funktion von HTTP im Vergleich zum Internet nicht vertraut sind, unterstützt dies im Wesentlichen die Datenkommunikation über das gesamte Internet. HTTP wurde 1991 erfunden und 1996 von Webbrowsern übernommen. Es legt im Wesentlichen fest, wie Nachrichten über das Internet übertragen werden und wie Browser auf Befehle reagieren sollen und Server mit Anfragen umgehen.

Grundsätzlich ist es das zugrunde liegende Protokoll für das Surfen im Internet und das Protokoll-Backbone des Client-Server-Paradigmas.

HTTP vs IPFS

HTTP vs IPFS, Bild von MaxCDN

Während HTTP uns das Internet zur Verfügung gestellt hat, wie wir es heute kennen, ist es veraltet, und nach mehr als 20 Jahren werden die vorherrschenden Probleme immer deutlicher.

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Die Hauptprobleme, die sich aus der heutigen Implementierung von HTTP ergeben, sind auf den massiven Anstieg des Internetverkehrs und die daraus resultierenden verstärkten Stresspunkte zurückzuführen.

Mit der aktuellen Implementierung von HTTP sind Probleme wie die folgenden aufgetreten.

  • Ineffiziente Bereitstellung von Inhalten durch Herunterladen von Dateien von jeweils einem Server.
  • Teure Bandbreitenkosten und Dateiduplizierung führen zu aufgeblähtem Speicher.
  • Zunehmende Zentralisierung von Servern und Anbietern führt zu einer verstärkten Internet-Zensur.
  • Fragile Geschichte der im Internet gespeicherten Informationen und kurze Lebensdauer von Webseiten.
  • Intermittierende Verbindungen, die zu einer Offline-Entwicklungswelt und langsamen Verbindungsgeschwindigkeiten führen.

Die Liste der Probleme geht weiter und es ist keine Überraschung, dass eine Technologie, die älter als 20 Jahre ist, im Zeitalter der technologischen Innovation merklich veralteter wird. IPFS bietet das verteilte Speicher- und Dateisystem, das das Internet benötigt, um sein wahres Potenzial auszuschöpfen.

Anstatt Dateien von einzelnen Servern herunterzuladen, bitten Sie in IPFS Peers im Netzwerk, einen Pfad zu einer Datei anzugeben, anstatt von einem zentralen Server zu stammen. Dies ermöglicht eine großvolumige Datenverteilung mit hoher Effizienz, historischer Versionierung, ausfallsicheren Netzwerken und dauerhafter Verfügbarkeit von Inhalten, die durch kryptografisches Hashing gesichert und verifiziert und über ein Netzwerk von Peers verteilt werden.

Das klingt alles vielversprechend, aber wie funktioniert es??

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Wie funktioniert IPFS??

Grundsätzlich ist IPFS ein ähnliches Konzept wie das heutige World Wide Web, ähnelt jedoch eher einem einzelnen BitTorrent-Schwarm, der Objekte in einem einzelnen Git-Repository austauscht.

Dateien werden über ein BitTorrent-basiertes Protokoll verteilt. Wichtig ist, dass IPFS als eine Art Kombination aus Kodemila, BitTorrent und Git fungiert, um ein verteiltes Subsystem des Internets zu erstellen.

Das Design des Protokolls bietet eine historische Versionierung des Internets wie bei Git. Jede Datei und alle darin enthaltenen Blöcke erhalten eine eindeutige Kennung, bei der es sich um einen kryptografischen Hash handelt. Duplikate werden im gesamten Netzwerk entfernt und der Versionsverlauf wird für jede Datei verfolgt.

Dies führt zu dauerhaft verfügbaren Inhalten, bei denen Webseiten aufgrund eines ausgefallenen Servers oder eines bankrotten Webhosts nicht verschwinden.

Wie IPFS funktioniertWie IPFS funktioniert, Quelle

Darüber hinaus wird die Authentizität von Inhalten durch diesen Mechanismus gewährleistet. Wenn Sie nach Dateien suchen, fordern Sie das Netzwerk im Wesentlichen auf, Knoten zu finden, die den Inhalt hinter dem eindeutigen identifizierenden Hash speichern, der diesem Inhalt zugeordnet ist.

Die Verknüpfungen zwischen den Knoten in IPFS erfolgen in Form von kryptografischen Hashes, und dies ist aufgrund der Merkle-DAG möglich (Gerichtete azyklische Graphen) Datenarchitektur. Zu den Vorteilen von Merkle-DAGs für IPFS gehören:

  • Inhaltsadressierung – Der Inhalt hat eine eindeutige Kennung, die den kryptografischen Hash der Datei darstellt.
  • Keine Vervielfältigung – Dateien mit demselben Inhalt können nicht vervielfältigt und nur einmal gespeichert werden.
  • Manipulationssicher – Daten werden anhand ihrer Prüfsumme überprüft. Wenn sich der Hash ändert, weiß IPFS, dass die Daten manipuliert wurden.

IPFS verknüpft Dateistrukturen mithilfe von Merkle-Links miteinander, und jede Datei kann mithilfe von lesbaren Namen mithilfe eines dezentralen Benennungssystems namens IPNS gefunden werden.

Die Implementierung von Merkle Directed Acyclic Graphs (DAGS) ist wichtig für die zugrunde liegende Funktionalität des Protokolls, jedoch technischer als der Umfang dieses Artikels.

Wenn Sie mehr über diesen Aspekt von IPFS erfahren möchten, finden Sie ausführlichere Informationen zum IPFS Github Seite und mehr darüber, wie Merkle-Bäume hier funktionieren.

Jeder Knoten speichert nur den Inhalt, an dem er interessiert ist, und indiziert die Informationen, mit denen er herausfinden kann, wer was speichert. Das Framework für IPFS beseitigt grundsätzlich die Notwendigkeit zentraler Server, um den Benutzern Website-Inhalte bereitzustellen.

Letztendlich kann dieses Konzept das HTTP-Protokoll völlig irrelevant machen und es Benutzern ermöglichen, lokal und offline auf Inhalte zuzugreifen. Anstatt wie bei der aktuellen Internetinfrastruktur nach Servern zu suchen, suchen Benutzer nach eindeutigen IDs (kryptografischen Hashes), sodass Millionen von Computern die Datei anstelle nur eines Servers an Sie senden können.

Die aktuelle Hauptimplementierung von IPFS ist in Go mit Implementierungen in Python und Javascript unterwegs. Es ist kompatibel mit Linux, MacOSX, Windows und FreeBSD.

Als Open Source- und Community-Projekt können Sie einen Beitrag leisten, indem Sie den Anweisungen und Dokumenten auf der Github-Seite oder folgen Betreiben Sie Ihren eigenen IPFS-Knoten.

Anwendungsfälle und Implikationen

Es gibt bereits einige wichtige Anwendungsfälle für IPFS, und weitere werden sich mit der Weiterentwicklung des Protokolls ergeben. Das Anbieten der neuen, verteilten P2P-Architektur für das Internet ist mit seiner Komplexität verbunden. Die Vorteile zeigen sich jedoch in allen Bereichen, von massiven finanziellen Einsparungen bei Speicher und Bandbreite bis hin zur Integration in verteilte Blockchain-Netzwerke.

Offensichtliche Vorteile, die mit dem verteilten Speichermodell von IPFS verbunden sind, gelten für eine wesentlich effizientere Datenspeicherung und damit verbundene unveränderliche Beständigkeit.

Websites werden nicht länger aufgrund von Serverausfällen oder einer unterbrochenen Kette von HTTP-Links in zyklische 404-Fehlermeldungen verwiesen. Darüber hinaus stehen Forschern erhebliche Vorteile in Bezug auf die Effizienz zur Verfügung, insbesondere für diejenigen, die sehr große Datenmengen analysieren und analysieren müssen.

Mit der Verbreitung von Big Data in der modernen Wissenschaft wird die schnelle Leistung und verteilte Archivierung von Daten, die IPFS bietet, für die Beschleunigung des Fortschritts von Bedeutung sein.

Dienstanbieter und Ersteller von Inhalten können auch ihre Kosten für die Bereitstellung großer Datenmengen an Kunden erheblich senken. Aktuelle Iterationen dieses Paradigmas werden durch steigende Bandbreitenkosten und Datenanbieter, die für Peering-Vereinbarungen belastet werden, behindert.

Die Kosten für die Bereitstellung von Inhalten über zentralisierte Infrastrukturen miteinander verbundener Netzwerke steigen nur und schaffen ein Umfeld kritischer Ineffizienz und weiterer Zentralisierung, um diese Belastungen zu überwinden.

IPFS-Verwendungen

IPFS verwendet, Image from Blockchain Mind

Darüber hinaus führt die Zentralisierung von Servern zu staatlichem Snooping, einer zunehmenden Verbreitung von DDoS-Angriffen, ISP-Zensur und dem privaten Verkauf von Daten.

Juan Benet, der Ersteller von IPFS, erklärte: “Inhalte auf IPFS können sich durch nicht vertrauenswürdige Zwischenhändler bewegen, ohne die Kontrolle über die Daten aufzugeben oder sie zu gefährden.”

Schließlich scheint die Integration von IPFS in die Blockchain-Technologie perfekt zu passen. Mit IPFS innerhalb einer Blockchain-Transaktion können Sie unveränderliche, permanente Links platzieren. Zeitstempel sichern Ihre Daten, ohne sie tatsächlich in der Kette speichern zu müssen. Dies führt zu einer verringerten Aufblähung der Blockchain und bietet eine bequeme Methode für sichere Lösungen außerhalb der Kette, um die Skalierung von Blockchains zu unterstützen.

IPFS ist in einer Reihe von Kryptowährungsplattformen enthalten und kann die Branche symbiotisch bei der Skalierung unterstützen, indem die Peer-to-Peer- und verteilte Dateisystemarchitektur bereitgestellt wird, die als Grundlage für das Wachstum von Kryptowährungsplattformen benötigt wird.

Fazit

Wie Sie sehen, ist IPFS ein sowohl technisch als auch konzeptionell komplexes Protokoll, das hohe Ambitionen hat, den Datenaustausch über das Internet zu revolutionieren.

HTTP war an sich erfolgreich und hat dem Internet geholfen, das heutige große Stadium zu erreichen. Es entstehen jedoch neue Technologien, und die Notwendigkeit einer reformierten und verteilten Infrastruktur hat sich gezeigt.

Mike Owergreen Administrator
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