Auspacken des IPFS-Paradigmas

Das InterPlanetary File System (IPFS) stellt einen transformativen Ansatz dafür dar, wie wir Daten im Internet wahrnehmen und mit ihnen interagieren. Um die Innovation hinter IPFS wirklich zu würdigen, müssen wir zunächst die Einschränkungen unserer aktuellen Webstruktur verstehen.

Das zentralisierte Web: Ein kurzer Überblick

Quelle: 101blockchain

Wenn wir traditionell auf eine Website oder ein Online-Dokument zugreifen, bitten wir im Wesentlichen einen bestimmten Server (oder eine Gruppe von Servern), uns diesen Inhalt anzuzeigen. Dies wird als standortbasierte Adressierung bezeichnet. Obwohl uns dieses System viele Jahre lang gute Dienste geleistet hat, weist es inhärente Mängel auf:

• Wenn der Server, auf dem sich die Inhalte befinden, offline geht, ist der Zugriff auf die Inhalte nicht mehr möglich.
• Zentralisierte Stellen kontrollieren den Inhalt und machen ihn daher anfällig für Zensur oder Änderung.
• Ein hoher Datenverkehrsbedarf kann Server verlangsamen oder zum Absturz bringen, was zu Ausfällen führen kann.

IPFS: Datenzugänglichkeit neu denken

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IPFS führt eine neuartige Möglichkeit des Datenzugriffs ein: die inhaltsbasierte Adressierung. Anstatt zu fragen, „wo“ ein Datenelement gespeichert ist, konzentriert sich IPFS darauf, „was“ diese Daten sind. Bei IPFS erhält jede Datei und jeder ihrer Blöcke einen eindeutigen Fingerabdruck, der als Content Identifier (CID) bekannt ist. Diese CID identifiziert nicht nur den Inhalt; Es wird aus den Details des Inhalts abgeleitet und gewährleistet so Authentizität.

Die Vorteile dieses Ansatzes sind vielfältig:

• Inhalte bleiben auch dann zugänglich, wenn bestimmte Knoten (oder Datenspeicherpunkte) offline sind.
• Die Datenintegrität bleibt erhalten. Wenn sich auch nur ein winziger Teil einer Datei ändert, ändert sich auch ihre CID.
• IPFS ist von Natur aus zensurresistent. Da Daten über ein Netzwerk verteilt sind, kann keine einzelne Instanz den Zugriff kontrollieren oder blockieren.

Eintauchen in Merkle DAGs

Hinter den Kulissen verwendet IPFS eine Struktur, die als Merkle Directed Asymmetric Graph (DAG) bekannt ist. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich dabei um eine Möglichkeit, Datenblöcke zu organisieren und zu verknüpfen. Jeder Block enthält Daten und ist über kryptografische Hashes mit anderen Blöcken verknüpft. Diese Links bilden eine webähnliche Struktur und gewährleisten so die Datenintegrität und einen effizienten Abruf. Wenn Sie jemals einen Stammbaum gesehen haben, ist der Merkle DAG etwas ähnlich, aber anstelle von Verwandten verbindet er Datenblöcke.

Das Peer-to-Peer-Paradigma annehmen

Der einzigartige Ansatz von IPFS zur Datenspeicherung und -abfrage basiert auf seiner Peer-to-Peer-Struktur (P2P). Diese Architektur stellt eine Abkehr von traditionellen Internetmodellen dar und trägt maßgeblich dazu bei, viele der inhärenten Mängel des zentralisierten Webs zu beheben.

Peer-to-Peer-Netzwerke verstehen

Im Gegensatz zu herkömmlichen Netzwerken, in denen es eine klare Unterscheidung zwischen Servern (Anbietern von Inhalten) und Clients (Konsumenten von Inhalten) gibt, kann in einem P2P-Netzwerk jeder Teilnehmer beides sein. Das heisst:

• Verteilte Daten: Daten werden nicht an einem zentralen Ort gespeichert. Stattdessen wird es auf alle Teilnehmer im Netzwerk verteilt, wodurch Redundanz und Zugänglichkeit verbessert werden.
• Dynamische Teilnahme: Knoten können dem Netzwerk nach Belieben beitreten oder es verlassen, ohne die Gesamtfunktionalität des Netzwerks zu beeinträchtigen.
• Direkter Datenaustausch: Knoten kommunizieren direkt, ohne dass ein zentraler Vermittler erforderlich ist. Dies kann zu schnelleren Datenübertragungen führen, insbesondere wenn Knoten geografisch nahe beieinander liegen oder über starke Netzwerkverbindungen verfügen.

Wie IPFS P2P verbessert

IPFS ist nicht das erste P2P-Netzwerk, bringt aber Innovationen mit sich, die es besonders für das dezentrale Web geeignet machen:

• Inhaltsadressierung: Wie bereits erwähnt, verwendet IPFS CIDs zum Datenabruf, um Genauigkeit und Datenintegrität sicherzustellen.
• Verteilte Hash-Tabellen (DHTs): Dieses IPFS-eigene System hilft beim Auffinden von Daten im riesigen Netzwerk und gewährleistet so einen effizienten Datenabruf.
• Bitswap-Protokoll: Das Datenaustauschprotokoll von IPFS stellt sicher, dass Knoten zusammenarbeiten und Daten effizient austauschen. Wenn ein Knoten Daten benötigt, sendet er eine Anfrage. Andere Knoten antworten und stellen so sicher, dass der Anforderer die Daten von der effizientesten Quelle erhält.

Sicherstellung der Datenpersistenz in einer dezentralen Welt

Der dezentrale Charakter von IPFS bietet zwar beispiellose Vorteile, birgt aber auch einzigartige Herausforderungen, insbesondere im Hinblick auf die Datenpersistenz.

Die Rolle der Garbage Collection in IPFS

Um eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen, löschen IPFS-Knoten möglicherweise gelegentlich Daten, auf die selten zugegriffen wird. Dieser Garbage-Collection-Prozess stellt sicher, dass Knoten nicht mit ruhenden Daten überlastet werden. Wesentliche Daten müssen jedoch vor solchen Säuberungen geschützt werden.

Die Bedeutung des Pinnings in IPFS

Pinning ist die IPFS-Lösung für die Herausforderung der Garbage Collection. Durch das Anheften eines Datenelements markieren Benutzer es als wichtig. Dadurch wird sichergestellt, dass die angehefteten Daten unabhängig von den Speicherbereinigungszyklen gespeichert und im Netzwerk zugänglich bleiben.