如何利用IPFS構(gòu)建去中心化分布式Wiki系統(tǒng)

這篇文章給大家介紹如何利用IPFS構(gòu)建去中心化分布式Wiki系統(tǒng)，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對(duì)大家能有所幫助。

IPFS全稱InterPlanetary File System，中文名：星際文件系統(tǒng)，是一個(gè)旨在創(chuàng)建持久且分布式存儲(chǔ)和共享文件的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。 它是一種內(nèi)容可尋址的對(duì)等超媒體分發(fā)協(xié)議。在IPFS網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將構(gòu)成一個(gè)分布式文件系統(tǒng)。它是一個(gè)開(kāi)放源代碼項(xiàng)目，自2014年開(kāi)始由Protocol Labs （協(xié)議實(shí)驗(yàn)室）在開(kāi)源社區(qū)的幫助下發(fā)展。其最初由Juan Benet設(shè)計(jì)。 IPFS是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的超媒體協(xié)議，可以讓網(wǎng)絡(luò)更快、更安全、更開(kāi)放。它是一個(gè)面向全球的、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式版本文件系統(tǒng)，試圖將所有具有相同文件系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)備連接在一起。 官網(wǎng)：https://ipfs.io/

一、IPFS 簡(jiǎn)介

IPFS—又稱“星際文件系統(tǒng)”。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，它是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的分布式文件系統(tǒng)（和比特幣技術(shù)一樣），通過(guò)底層協(xié)議，可以讓存儲(chǔ)在IPFS系統(tǒng)上的文件，在全世界任何一個(gè)地方快速獲取，且不受防火墻的影響（無(wú)需網(wǎng)絡(luò)代理）。

我們現(xiàn)在所使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議被稱作——超文本協(xié)議HTTP。這種協(xié)議具有超中心化特性。

也就是說(shuō)，你從互聯(lián)網(wǎng)上下載文件或者是瀏覽網(wǎng)頁(yè)，一次只能從一個(gè)數(shù)據(jù)中心獲取你所需要的資料。如果這個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障，或者被限制或是攻擊，就會(huì)出現(xiàn)文件丟失或者網(wǎng)頁(yè)無(wú)法打開(kāi)的問(wèn)題。比如你存在某云盤(pán)的資料突然無(wú)法下載，或者你想瀏覽的網(wǎng)頁(yè)因?yàn)槟承┱咴驘o(wú)法打開(kāi)。

而IPFS的目的就是解決這些問(wèn)題。在某些方面，IPFS類似Web，你一樣可以基于IPFS進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)地址的鏈接。但I(xiàn)PFS是去中心化的，它不存在Web的主網(wǎng)故障問(wèn)題。所以，IPFS完全取代掉HTTP也并非天方夜譚。

1.1 IPFS與HTTP的區(qū)別

HTTP的四大痛點(diǎn):

• HTTP效率低下，服務(wù)器成本昂貴 使用HTTP協(xié)議從一臺(tái)計(jì)算機(jī)服務(wù)器上一次只能下載一個(gè)文件，而不是同時(shí)從多臺(tái)計(jì)算機(jī)中獲取文件。通過(guò)P2P方式的視頻傳輸可以節(jié)省帶寬成本的60％。

• 歷史文件被刪除 網(wǎng)頁(yè)的平均使用壽命為100天，大量的網(wǎng)站文件不能得以長(zhǎng)期保存。有些重要的文件因操作不當(dāng)，也有可能永遠(yuǎn)在互聯(lián)網(wǎng)消失。

• 中心化的網(wǎng)絡(luò)限制了機(jī)會(huì) 互聯(lián)網(wǎng)一直是人類進(jìn)步的催化器，但中心化的網(wǎng)絡(luò)容易被控制，是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)良性發(fā)展的的威脅。

• 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用太依賴骨干網(wǎng) 為保證數(shù)據(jù)的可靠性，我們開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序太依賴大型的中心服務(wù)器，并通過(guò)大量的備份來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全。
  HTTP協(xié)議已經(jīng)用了20年的歷史，從HTTP 1.0 到現(xiàn)在的HTTP5，網(wǎng)頁(yè)的展示越來(lái)越美觀豐富，但它背后的Browser/Server 模式是從來(lái)沒(méi)變的。

IPFS區(qū)別于HTTP痛點(diǎn)的特質(zhì):

• 互聯(lián)網(wǎng)信息永久存儲(chǔ) IPFS像是一個(gè)分布式存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（類似于SIA），任何存儲(chǔ)在系統(tǒng)里的資源，包括文字、圖片、聲音、視頻，以及網(wǎng)站代碼，通過(guò)IPFS進(jìn)行哈希運(yùn)算后，都會(huì)生成唯一的地址。今后，你只要通過(guò)這個(gè)地址就可以打開(kāi)它們。并且這個(gè)地址是可以被分享的。 而由于加密算法的保護(hù)，該地址具備了不可篡改和刪除的特性（在某種意義上，如果破解密碼還是有可能被篡改或刪除，但概率極低）。所以，一旦數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在IPFS中，它就會(huì)是永久性的。比如我們經(jīng)常會(huì)遇到的某個(gè)資源刪除無(wú)法訪問(wèn)的問(wèn)題。 這種情況，在IPFS上就不會(huì)發(fā)生。即便是把該站點(diǎn)撤銷，只要存儲(chǔ)該站點(diǎn)信息的網(wǎng)絡(luò)依然存在，該網(wǎng)頁(yè)就可以被正常訪問(wèn)。存儲(chǔ)站點(diǎn)的分布式網(wǎng)絡(luò)越多，它的可靠性也就越強(qiáng)。 與SIA不同的是，IPFS存儲(chǔ)的一般是公共信息，普通大眾都可以獲得的。有一種說(shuō)法認(rèn)為，如果IPFS完全取代HTTP，那么此后，人類歷史將會(huì)被永久保存，且不會(huì)被篡改。 這也就意味著，人類所做的每一件事情都會(huì)被記錄，不管是正確的、抑或是錯(cuò)誤的。

• 解決過(guò)度冗余問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)共享經(jīng)濟(jì) 如果你喜歡某部電影，又擔(dān)心電影資源丟失，通常的做法是，你會(huì)把這部電影下載在自己的電腦上。比如電影《阿凡達(dá)》，在2016年一年的下載次數(shù)就達(dá)到了1658萬(wàn)次，總下載數(shù)量更是驚人。那么一個(gè)無(wú)法避免的問(wèn)題是：同樣的一部電影被反復(fù)儲(chǔ)存，造成了內(nèi)存資源極大浪費(fèi)。這就是HTTP協(xié)議的弊端。同樣的資源備份的次數(shù)過(guò)多，就會(huì)造成過(guò)度冗余的問(wèn)題。 而IPFS的出現(xiàn)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。IPFS會(huì)把存儲(chǔ)文件，做一次哈希計(jì)算，只字不差的兩個(gè)文件哈希值相同。所以，用戶只需要使用相同的哈希值，就可以訪問(wèn)那個(gè)文件，這個(gè)哈希值就是文件的地址。只要獲取這個(gè)地址，就可以共享資源了。 基于上面的永久存儲(chǔ)特性，你再也不用擔(dān)心某個(gè)電影找不到了，也不用備份，因?yàn)槿螂娔X上只要有那么幾個(gè)人存儲(chǔ)著，你就能拿到它。而不是重復(fù)存儲(chǔ)幾十萬(wàn)份。

• 同時(shí)基于內(nèi)容尋址，而非基于域名尋址。 IPFS的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行著一條區(qū)塊鏈，即用來(lái)存儲(chǔ)互聯(lián)網(wǎng)文件的哈希值表，每次有網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，即要在鏈上查詢?cè)搩?nèi)容（文件）的地址。 文件（內(nèi)容）具有存在的唯一性，一個(gè)文件加入了IPFS的網(wǎng)絡(luò)，將基于計(jì)算對(duì)內(nèi)容賦予一個(gè)唯一加密的哈希值。這將改變我們使用域名訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的習(xí)慣。 提供文件的歷史版本控制器（類似Git），并且讓多節(jié)點(diǎn)使用保存不同版本的文件。

• 節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)激勵(lì)，代幣分成 通過(guò)使用代幣（FileCoin）的激勵(lì)作用，讓各節(jié)點(diǎn)有動(dòng)力去存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 Filecoin 是一個(gè)由加密貨幣驅(qū)動(dòng)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。礦工通過(guò)為網(wǎng)絡(luò)提供開(kāi)放的硬盤(pán)空間獲得Filecoin，而用戶則用 Filecoin 來(lái)支付在去中心化網(wǎng)絡(luò)中儲(chǔ)存加密文件的費(fèi)用。

1.2 IPFS工作原理

• 每個(gè)文件及其中的所有塊都被賦予一個(gè)稱為加密散列的唯一指紋。

• IPFS通過(guò)網(wǎng)絡(luò)刪除重復(fù)具有相同哈希值的文件，通過(guò)計(jì)算是可以判斷哪些文件是冗余重復(fù)的。并跟蹤每個(gè)文件的版本歷史記錄。

• 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)它感興趣的內(nèi)容，以及一些索引信息，有助于弄清楚誰(shuí)在存儲(chǔ)什么。

• 查找文件時(shí)，你通過(guò)文件的哈希值就可以在網(wǎng)絡(luò)查找到儲(chǔ)存改文件的節(jié)點(diǎn)，找到想要的文件。

• 使用稱為IPNS（去中心化命名系統(tǒng)），每個(gè)文件都可以被協(xié)作命名為易讀的名字。通過(guò)搜索，就能很容易地找到想要查看的文件。

• 從IPFS的介紹可以看出， IPFS設(shè)想的是讓所有的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)不僅僅只充當(dāng) Browser或Client的角色，其實(shí)人人都可以作為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)者，人人都可以是服務(wù)器。

1.3 IPFS應(yīng)用場(chǎng)景

二、IPFS 配置

2.1 IPFS 下載

下載地址：https://dist.ipfs.io/#go-ipfs

本篇博客下載并使用的版本是：go-ipfs Version v0.4.13 for OS X 64bit

2.2 IPFS 安裝

ipfs --help  //打開(kāi)命令行，輸入，出現(xiàn)Log信息時(shí)，表示安裝成功

2.3 IPFS本地部署

2.3.1 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)

在本地全局目錄下新建倉(cāng)庫(kù)：

2.3.2 節(jié)點(diǎn)配置

cd ~/.ipfs
export EDITOR=/usr/bin/vim
ipfs config edit

執(zhí)行完ipfs config edit后會(huì)打開(kāi)一個(gè)ipfs節(jié)點(diǎn)配置文件，可以如下修改配置參數(shù)：

{
"Identity":{
"PeerID":"QmXXXXXXXXXXXXXXX",
"PrivKey":"XXXXXXXXXXXX"
},
"Datastore":{
"StorageMax":"10GB",
"StorageGCWatermark":90,
"GCPeriod":"1h",
"Spec":{
"mounts":[
{
"child":{
"path":"blocks",
"shardFunc":"/repo/flatfs/shard/v1/next-to-last/2",
"sync":true,
"type":"flatfs"
},
"mountpoint":"/blocks",
"prefix":"flatfs.datastore",
"type":"measure"
},
{
"child":{
"compression":"none",
"path":"datastore",
"type":"levelds"
},
"mountpoint":"/",
"prefix":"leveldb.datastore",
"type":"measure"
}
],
"type":"mount"
},
"HashOnRead":false,
"BloomFilterSize":0
},
"Addresses":{
"Swarm":[
"/ip4/0.0.0.0/tcp/4001",
"/ip6/::/tcp/4001"
],
"Announce":[
],
"NoAnnounce":[
],
"API":"/ip4/127.0.0.1/tcp/5001",
"Gateway":"/ip4/127.0.0.1/tcp/8080"
},
"Mounts":{
"IPFS":"/ipfs",
"IPNS":"/ipns",
"FuseAllowOther":false
},
"Discovery":{
"MDNS":{
"Enabled":true,
"Interval":10
}
},
"Ipns":{
"RepublishPeriod":"",
"RecordLifetime":"",
"ResolveCacheSize":128
},
"Bootstrap":[
"/dnsaddr/bootstrap.libp2p.io/ipfs/QmNnooDu7bfjPFoTZYxMNLWUQJyrVwtbZg5gBMjTezGAJN",
"/dnsaddr/bootstrap.libp2p.io/ipfs/QmQCU2EcMqAqQPR2i9bChDtGNJchTbq5TbXJJ16u19uLTa",
"/dnsaddr/bootstrap.libp2p.io/ipfs/QmbLHAnMoJPWSCR5Zhtx6BHJX9KiKNN6tpvbUcqanj75Nb",
"/dnsaddr/bootstrap.libp2p.io/ipfs/QmcZf59bWwK5XFi76CZX8cbJ4BhTzzA3gU1ZjYZcYW3dwt",
"/ip4/104.131.131.82/tcp/4001/ipfs/QmaCpDMGvV2BGHeYERUEnRQAwe3N8SzbUtfsmvsqQLuvuJ",
"/ip4/104.236.179.241/tcp/4001/ipfs/QmSoLPppuBtQSGwKDZT2M73ULpjvfd3aZ6ha4oFGL1KrGM",
"/ip4/128.199.219.111/tcp/4001/ipfs/QmSoLSafTMBsPKadTEgaXctDQVcqN88CNLHXMkTNwMKPnu",
"/ip4/104.236.76.40/tcp/4001/ipfs/QmSoLV4Bbm51jM9C4gDYZQ9Cy3U6aXMJDAbzgu2fzaDs64",
"/ip4/178.62.158.247/tcp/4001/ipfs/QmSoLer265NRgSp2LA3dPaeykiS1J6DifTC88f5uVQKNAd",
"/ip6/2604:a880:1:20::203:d001/tcp/4001/ipfs/QmSoLPppuBtQSGwKDZT2M73ULpjvfd3aZ6ha4oFGL1KrGM",
"/ip6/2400:6180:0:d0::151:6001/tcp/4001/ipfs/QmSoLSafTMBsPKadTEgaXctDQVcqN88CNLHXMkTNwMKPnu",
"/ip6/2604:a880:800:10::4a:5001/tcp/4001/ipfs/QmSoLV4Bbm51jM9C4gDYZQ9Cy3U6aXMJDAbzgu2fzaDs64",
"/ip6/2a03:b0c0:0:1010::23:1001/tcp/4001/ipfs/QmSoLer265NRgSp2LA3dPaeykiS1J6DifTC88f5uVQKNAd"
],
"Gateway":{
"HTTPHeaders":{
"Access-Control-Allow-Headers":[
"X-Requested-With",
"Range"
],
"Access-Control-Allow-Methods":[
"GET"
],
"Access-Control-Allow-Origin":[
"*"
]
},
"RootRedirect":"",
"Writable":false,
"PathPrefixes":[
]
},
"API":{
"HTTPHeaders":null
},
"Swarm":{
"AddrFilters":null,
"DisableBandwidthMetrics":false,
"DisableNatPortMap":false,
"DisableRelay":false,
"EnableRelayHop":false,
"ConnMgr":{
"Type":"basic",
"LowWater":600,
"HighWater":900,
"GracePeriod":"20s"
}
},
"Reprovider":{
"Interval":"12h",
"Strategy":"all"
},
"Experimental":{
"FilestoreEnabled":false,
"ShardingEnabled":false,
"Libp2pStreamMounting":false
}
}

2.3.3 節(jié)點(diǎn)ID

每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)存在一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)，查看節(jié)點(diǎn)ID方式如下：

ipfs id

2.3.4 啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器

ipfs daemon

出現(xiàn)了5001端口被占用的情況，這邊可以通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)配置文件的修改來(lái)解決，如下所示：

• 
  

1. 找到所有配置5001端口的地方

2. 替換成5002端口

再次啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，服務(wù)成功啟動(dòng).

2.3.5 配置CORS跨域資源共享

為了方便后續(xù)前端的開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)，提前對(duì)跨域資源共享CORS進(jìn)行配置，ctrl-c 退出ipfs，然后按照下面的步驟進(jìn)行跨域配置：

ipfs config --json API.HTTPHeaders.Access-Control-Allow-Methods '["PUT", "GET", "POST", "OPTIONS"]'
ipfs config --json API.HTTPHeaders.Access-Control-Allow-Origin '["*"]'

2.3.6 驗(yàn)證

瀏覽器打開(kāi) http://localhost:5002/webui ，出現(xiàn)Web Console 圖形化控制臺(tái).

這里可以看到所有run在主網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)信息，和本地節(jié)點(diǎn)相關(guān)的配置數(shù)據(jù)。

三、IPFS 項(xiàng)目實(shí)踐

利用 IPFS 構(gòu)建一個(gè)去中心化、不可篡改的分布式Wiki系統(tǒng)。

3.1 新建workplace

考慮到方便后期開(kāi)源和推廣，這邊我是托管在github上，大家可以選擇自己熟悉的代碼托管服務(wù)，也可以克隆我的工程 -> ipfs-wiki-system，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行你的二次開(kāi)發(fā)，有任何問(wèn)題，歡迎提交issue給我。

mkdir workplace
cd workplace
git clone git@github.com:daijiale/ipfs-wiki-system.git

3.2 wiki系統(tǒng)搭建

cd workplace/ipfs-wiki-system/wiki-release
ll

可以看到如下文件：

• wiki-release

• index.html //markdown模板渲染

• navigation.md //導(dǎo)航markdown

• index.md //首頁(yè)markdown

大家可以參考ipfs-wiki Demo，根據(jù)自己的需求，通過(guò)markdown自定義不同的wiki內(nèi)容和目錄。

3.3 掛載本地節(jié)點(diǎn)

記住文件根目錄的Hash值：QmV5ZVQxXURKPDcVDW8WjpLCiQYvNzg173XcB6rYFevoXm

3.4 發(fā)布到主網(wǎng)

ipfs daemon

https://ipfs.io/ipfs/QmV5ZVQxXURKPDcVDW8WjpLCiQYvNzg173XcB6rYFevoXm/#!index.md

3.5 發(fā)布到IPNS

由于ipfs的hash對(duì)應(yīng)著一個(gè)不可變的內(nèi)容，每次更新網(wǎng)站之后，website的hash都會(huì)變，舊的link不能訪問(wèn)到新的內(nèi)容。

ipfs提供了ipns來(lái)解決更新的問(wèn)題。

ipfs允許用戶使用一個(gè)私有密鑰來(lái)對(duì)哈希附加一個(gè)引用，使用一個(gè)公共密鑰哈希（簡(jiǎn)稱pubkeyhash）表示你的網(wǎng)站的最新版本。

具體操作是:

通過(guò)上述方式，就完成了website和一個(gè)固定的link的綁定： QmPS5NRXPCeAUtofKbW7c58Qm4PpM8mPEVJvaooE13LF78

3.6 綁定驗(yàn)證

ipfs name resolve QmPS5NRXPCeAUtofKbW7c58Qm4PpM8mPEVJvaooE13LF78
/ipfs/QmV5ZVQxXURKPDcVDW8WjpLCiQYvNzg173XcB6rYFevoXm

IPNS訪問(wèn)固定節(jié)點(diǎn)Hash：

https://ipfs.io/ipns/QmPS5NRXPCeAUtofKbW7c58Qm4PpM8mPEVJvaooE13LF78

驗(yàn)證成功，出現(xiàn)如下效果.

3.7 去中心化驗(yàn)證

以之前發(fā)布到主網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)為第一節(jié)點(diǎn)，我們本地再新建一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用以模擬第二節(jié)點(diǎn)的身份，打開(kāi)Web Console：

在第二節(jié)點(diǎn)上，我們依然可以通過(guò)IPFS HASH查詢到第一節(jié)點(diǎn)主網(wǎng)上的 ipfs-wiki-system目錄文件數(shù)據(jù)

同時(shí)，我們也能看到：控制臺(tái)顯示記錄了我們發(fā)布至主網(wǎng)數(shù)據(jù)的區(qū)塊節(jié)點(diǎn)數(shù)已經(jīng)擴(kuò)散至275個(gè)。

也就是說(shuō)，來(lái)自另外全球其他274地方的個(gè)體，在自己的“記賬本”中記下了你之前發(fā)布的數(shù)據(jù)，哪怕其中個(gè)別服務(wù)器宕機(jī)（天災(zāi)人禍，挖斷電纜，世界末日等等），只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)安好，你的數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失，真正意義實(shí)現(xiàn)了去中心化的服務(wù)機(jī)制。

四、項(xiàng)目體驗(yàn)

關(guān)于如何利用IPFS構(gòu)建去中心化分布式Wiki系統(tǒng)就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。