1 什么是IPFS

IPFS的全稱是星際檔案系統(InterPlanetary File System)，它是一個點對點的分布式檔案系統，通過底層協議用戶可以在這個網路里上傳檔案并下載檔案，它將區塊鏈技術與互聯網進行了完美的融合，可以讓我們的互聯網速度更快, 更加安全, 并且更加開放， IPFS協議的目標是取代傳統的互聯網協議HTTP，

IPFS與云存盤的區別

IPFS看上去可能和云儲存有點相似，都是分布式存盤，但是二者內在邏輯完全不同，云儲存通常是由云服務廠商提供，存盤提供方與使用方是一對多的模式，IPFS則是點對點，存盤做到了去中心化，存盤提供方與使用方是多對多的模式，并且由于資料是加密存盤，因此資料也不會被云服務廠商盜用，

2 為什么有IPFS

互聯網是建立在HTTP協議上的，但發展到了今天HTTP逐漸顯示出不足，

HTTP的中心化是低效的, 并且成本很高

使用HTTP協議每次需要從中心化的服務器下載完整的檔案(網頁, 視頻, 圖片等)， 速度慢，效率低， 如果改用P2P的方式下載,可以節省近60%的帶寬，P2P將檔案分割為小的塊, 從多個服務器同時下載， 速度非常快，

Web檔案經常被洗掉

http的頁面平均生存周期大約只有100天，Web檔案經常被洗掉(由于存盤成本太高), 無法永久保存，IPFS提供了檔案的歷史版本回溯功能(就像git版本控制工具一樣), 可以很容易的查看檔案的歷史版本, 資料可以得到永久保存，

中心化限制了web的成長

互聯網是一個高度中心化的網路，DDOS等黑客攻擊對互聯網的功能造成了嚴重威脅, 分布式的IPFS可以克服這些缺點，

互聯網應用高度依賴主干網

IPFS將內容分發到邊緣端，可以極大地降低互聯網應用對主干網的依賴，

3 IPFS的目標

IPFS不僅僅是為了加速web，而是為了最終取代HTTP協議, 使互聯網更加美好，

4 IPFS包含哪些內容

IPFS是一個協議，類似http協議

• 定義了基于內容的尋址檔案系統
• 內容分發
• 使用的技術分布式哈希、p2p傳輸、版本管理系統

IPFS是一個檔案系統

• 有檔案夾和檔案
• 可掛載檔案系統

IPFS是一個web協議

• 可以像http那樣查看互聯網頁面
• 未來瀏覽器可以直接支持 ipfs:/ 或者 fs:/ 協議

IPFS是模塊化的協議

• 連接層：通過其他任何網路協議連接
• 路由層：尋找定位檔案所在位置
• 資料塊交換：采用BitTorrent技術

IPFS是一個p2p系統

• 世界范圍內的p2p檔案傳輸網路
• 分布式網路結構
• 沒有單點失效問題

IPFS天生是一個CDN

• 檔案添加到IPFS網路，將會在全世界進行CDN加速
• bittorrent的帶寬管理

IPFS擁有命名服務

• IPNS：基于SFS（自認證系統）命名體系
• 可以和現有域名系統系結

5 IPFS與Filecoin

行業內很多人將IPFS等同于Filecoin，實際上兩者有嚴格區分，PFS是非區塊鏈專案，Filecoin是區塊鏈專案，二者都可以獨立存在，

為激勵云服務廠商、IDC資源提供商以及其他投資者提供高性能、高穩定的服務器加入到IPFS網路中，Filecoin作為激勵代幣而誕生，資源提供方（礦工）通過為客戶提供資料存盤和檢索來獲得原生代幣，存盤方（客戶）需要支付Filecoin作為存盤、分發和檢索資料費用，

Filecoin不是無限量發行的，發行總量20億，其中70%即14億枚用于獎勵貢獻者，每6年減半，

6 IPFS開發入門

6.1 部署私有IPFS

6.1.1 環境準備

系統要求

至少需要2G記憶體，2 核 CPU，

實驗環境

共計兩個節點，192.168.159.102、192.168.159.103，系統采用centos7

環境準備后，按照如下步驟部署ipfs，每個節點都要部署，

6.1.2 配置 golang 環境

下載go

$ cd /home
$ wget https://golang.google.cn/dl/go1.17.1.linux-amd64.tar.gz
$ tar -zxvf go1.17.1.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local

配置 golang 環境變數

$ vim /etc/profile
檔案末尾追加
# golang env
export GOROOT=/usr/local/go
export GOPATH=/data/gopath
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin:$GOPATH/bin
 
$ source /etc/profile

# 創建作業目錄：
$ mkdir -p /data/gopath && cd /data/gopath
$ mkdir -p src pkg bin

6.1.3 IPFS部署

所有節點上都需要部署ipfs：

1、安裝

# 下載
$ cd /home
$ wget https://download.fastgit.org/ipfs/go-ipfs/releases/download/v0.9.1/go-ipfs_v0.9.1_linux-amd64.tar.gz
# 解壓縮
$ tar xvfz go-ipfs_v0.9.1_linux-amd64.tar.gz
# 安裝
$ cd go-ipfs/
$ ./install.sh 

2、指定IPFS的存盤位置

$ export IPFS_PATH="/opt/ipfs" 

3、初始化

$ ipfs init 

該操作執行后，默認會在/root/目錄下生成一個隱藏目錄.ipfs，作為ipfs的local存盤，可用ls -a 查看，如果輸出以下代碼則表示初始化成功了：

generating ED25519 keypair...done
peer identity: 12D3KooWPVtCiwDTbf8L8B5pV5PWpW1C4yfzAZaqZpjz3pyzMEig
initializing IPFS node at /opt/ipfs
to get started, enter:

        ipfs cat /ipfs/QmQPeNsJPyVWPFDVHb77w8G42Fvo15z4bG2X8D2GhfbSXc/readme

6.1.4 生成共享key

1、生成Key

選擇任意一個節點執行以下操作：

1）下載key生成工具

$ git clone https://hub.fastgit.org/Kubuxu/go-ipfs-swarm-key-gen.git

2）編譯go-ipfs-swarm-key-gen

$ go build -o ipfs-swarm-key-gen go-ipfs-swarm-key-gen/ipfs-swarm-key-gen/main.go

3）此時在當前目錄下會成一個ipfs-swarm-key-gen的可執行二進制檔案，我們使用該檔案來生成一個swarm.key檔案

$ ./ipfs-swarm-key-gen > swarm.key

2、將生成的swarm.key檔案傳輸到所有節點的 ~/.ipfs/檔案夾內，

102上：

$  cp swarm.key  ~/.ipfs/

103上：

$  scp root@192.168.159.102:~/.ipfs/swarm.key ~/.ipfs

6.1.5 添加網路節點

所有節點上都移除默認的IPFS節點（此為私有化的關鍵步驟）：

$ ipfs bootstrap rm all

查看節點ID：

$ ipfs id 

系統會輸出以下內容，記住ID部分：

# 102
{
        "ID": "12D3KooWP4avEe4hX3XVsbaWMHHuTZcXP5A5kCUf91BhRd9yy1Zb",
        "PublicKey": "CAESIMTMekjuLE276A/3lr++zJqDGzkOYDqJulm6+VyEqVGi",
        "Addresses": null,
        "AgentVersion": "go-ipfs/0.9.1/",
        "ProtocolVersion": "ipfs/0.1.0",
        "Protocols": null
}
# 103
{
        "ID": "12D3KooWDQL6EigoCsx6EjM4mSpz7Vqq9RHCZzPoshVFS8bdxrXh",
        "PublicKey": "CAESIDVGdYIAdJfI6eZ6mAbrJo8RNn4baXsR4Wb1GZsc6Ocw",
        "Addresses": null,
        "AgentVersion": "go-ipfs/0.9.1/",
        "ProtocolVersion": "ipfs/0.1.0",
        "Protocols": null
}

在102服務器上添加103：

$ ipfs bootstrap add /ip4/192.168.159.103/tcp/4001/ipfs/12D3KooWDQL6EigoCsx6EjM4mSpz7Vqq9RHCZzPoshVFS8bdxrXh

在103服務器上添加102：

$ ipfs bootstrap add /ip4/192.168.159.102/tcp/4001/ipfs/12D3KooWP4avEe4hX3XVsbaWMHHuTZcXP5A5kCUf91BhRd9yy1Zb

6.1.6 啟動IPFS

所有的節點都添加完畢后使用命令啟動IPFS，顯示如下輸出說明啟動成功，組態檔沒有問題，

$ nohup ipfs daemon > ipfs.log 2>&1 & 
......
API server listening on /ip4/127.0.0.1/tcp/5001
WebUI: http://127.0.0.1:5001/webui
Gateway (readonly) server listening on /ip4/127.0.0.1/tcp/8080
Daemon is ready

IPFS Daemon啟動程序包含8個步驟：

1. 檢查是否已經初始化
2. 打開初始化根目錄 /.ipfs
3. 讀取配置
4. 根據配置生成一個新節點
5. 連接到IPFS網路
6. 開啟IPFS API服務
7. 開啟Gateway網關服務
8. 輸出IPFS Daemon ready

網路啟動后，可以測驗網路的連通性，使用如下命令查看IPFS連接了多少節點：

$ ipfs stats bitswap
 bitswap status
        provides buffer: 0 / 256
        blocks received: 0
        blocks sent: 0
        data received: 0
        data sent: 0
        dup blocks received: 0
        dup data received: 0
        wantlist [0 keys]
        partners [1]

其中partners就是連接到的節點數量，因為我們現在只有兩個節點，所以partners是1，

6.1.7 測驗文本傳輸

在102新建一個文本檔案：

$ echo "hello world" >> test.txt

將其添加到ipfs網路：

$ ipfs add test.txt 

輸出以下字符就說明檔案已經上傳上去了：

added QmT78zSuBmuS4z925WZfrqQ1qHaJ56DQaTfyMUF7F8ff5o test.txt
 12 B / 12 B [==================================================================================================================] 100.00%

查看檔案：

$ ipfs cat QmT78zSuBmuS4z925WZfrqQ1qHaJ56DQaTfyMUF7F8ff5o

在子節點重復上面的操作，輸出都是hello world說明私有網路已經聯通，

6.2 架構說明

6.2.1 IPFS 總體架構圖

6.2.2 CLI、HTTP-API架構圖

6.3 Spingboot使用IPFS上傳、下載檔案

1、pom檔案引入相應的jar包

  <repositories>
    <repository>
        <id>jitpack.io</id>
        <url>https://jitpack.io</url>
    </repository>
  </repositories>

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>com.github.ipfs</groupId>
      <artifactId>java-ipfs-http-client</artifactId>
      <version>v1.3.3</version>
    </dependency>
  </dependencies>

2、讀取檔案

	/**
	 * @param id
	 *            檔案的hash值
	 * @return 檔案內容
	 * */
	@RequestMapping("/{id}")
	public String getFileContent(@PathVariable String id) {
		String content = null;
		// 連接任一節點（本例中連的不是檔案上傳的節點）
		IPFS ipfs = new IPFS("/ip4/192.168.159.103/tcp/5001");
		Multihash filePointer = Multihash.fromBase58(id);
		try {
			// 獲取檔案內容
			byte[] fileContents = ipfs.cat(filePointer);
			content = new String(fileContents);

		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return content;
	}

驗證：（讀取部署時上傳驗證的檔案）

3、上傳檔案

   /**
	 * @param fileName
	 *            檔案名
	 * @param content
	 *            檔案內容
	 * @return 檔案的hash值
	 * */
	@PostMapping("/upload")
	public String uploadFile(@RequestParam("fileName") String fileName,
			@RequestParam("content") String content) {
		String hash = null;

		try {
			// 連接
			IPFS ipfs = new IPFS("/ip4/192.168.159.102/tcp/5001");
			NamedStreamable.ByteArrayWrapper file = new NamedStreamable.ByteArrayWrapper(
					fileName, content.getBytes());
			MerkleNode addResult = ipfs.add(file).get(0);
			hash = addResult.hash.toString();
		} catch (IOException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return hash;
	}

驗證：

服務器上查看：

6.4 相關開源代碼

PS：hub.fastgit.org 為github.com 的加速域名

7 遺憾

本文未說明私有IPFS如何支持客戶端瀏覽器訪問節點的webui