Пошук у мережі IPFS: Детальний огляд
Пошук у мережі IPFS: Детальний огляд
1. Розуміння міжпланетної файлової системи (IPFS)
Міжпланетна файлова система (IPFS) являє собою децентралізовану та розподілену систему зберігання файлів, яка прагне об’єднати всі обчислювальні пристрої за допомогою єдиної файлової системи 1. На відміну від традиційних методів зберігання файлів, IPFS використовує унікальний спосіб зберігання та доступу до файлів, каталогів, вебсайтів і даних. Основна відмінність полягає у відході від централізованих систем, де інформація розміщується на конкретних серверах, до розподіленої мережі, де контент розповсюджується між численними вузлами 2. Така децентралізація значно підвищує стійкість до відмов і знижує ризик цензури 3.
Принципова зміна парадигми адресації є ключовою особливістю IPFS. Традиційні системи використовують адресний пошук на основі розташування (HTTP), де для знаходження файлу необхідно знати його точне місцезнаходження. Якщо сервер недоступний або доступ до нього заблоковано, контент стає недоступним. IPFS, натомість, використовує адресний пошук на основі вмісту, що означає, що доступ до файлу здійснюється не за його місцем розташування, а за його унікальним ідентифікатором. Це дозволяє отримувати контент з будь-якого вузла, що його зберігає, роблячи систему більш надійною. Схожі принципи децентралізації та однорангової мережі також лежать в основі технології блокчейн 4. Обидві технології прагнуть до розподілу контролю та даних. У той час як блокчейн зосереджується на незмінності реєстру, IPFS забезпечує незмінність і доступність контенту. Ця взаємодоповнююча природа робить їх потужними інструментами для розробки децентралізованих застосунків.
2. Одноранговий обмін файлами
IPFS функціонує як однорангова мережа, що забезпечує прямий обмін файлами між користувачами без необхідності використання центральних серверів 2. Будь-який користувач у мережі може надавати файл за його адресою вмісту, а інші учасники мережі можуть запитувати та отримувати цей контент з будь-якого вузла, що його зберігає 5. Активна роль користувачів як споживачів, так і потенційних хостів контенту, відрізняє IPFS від традиційних клієнт-серверних моделей, сприяючи більш спільному та розподіленому інтернету 2. У клієнт-серверній моделі користувачі переважно завантажують дані з серверів. В IPFS користувач, який завантажує контент, може також тимчасово стати хостом цього контенту, допомагаючи швидше розповсюджувати його серед інших.
3. Адресація за вмістом проти адресації за розташуванням
Традиційна вебмережа (HTTP) використовує адресний пошук на основі розташування (URL-адреси) для доступу до контенту з конкретних серверів 2. IPFS застосовує адресний пошук на основі вмісту, де файли ідентифікуються за допомогою унікального ідентифікатора вмісту (CID), отриманого на основі їхнього вмісту 2. Перехід до адресації за вмістом гарантує, що один і той самий контент завжди матиме однаковий ідентифікатор, незалежно від його розташування. Це має вирішальне значення для цілісності даних та ефективного пошуку 6. Якщо в традиційній системі файл дублюється на кількох серверах, кожна копія матиме різну URL-адресу. В IPFS усі копії одного й того ж файлу матимуть однаковий CID, що дозволяє мережі ефективно знаходити та отримувати будь-який екземпляр.
Для кращого розуміння відмінностей між цими підходами, наведена таблиця порівнює HTTP та IPFS:
4. Адресація вмісту за допомогою ідентифікаторів вмісту (CID)
Коли контент (файли, каталоги тощо) додається до IPFS, він розбивається на менші блоки 3. Вміст кожного блоку криптографічно хешується для створення унікального відбитка 2. Цей хеш, разом із метаданими про кодування та алгоритм хешування, утворює ідентифікатор вмісту (CID) 2. Криптографічне хешування гарантує, що будь-яка зміна вмісту, навіть одного біта, призведе до абсолютно іншого CID, забезпечуючи цілісність контенту та можливість його перевірки 2. Якщо користувач запитує файл за його CID, клієнт IPFS може повторно хешувати отримані дані та порівняти їх із запитаним CID. У разі збігу користувач може бути впевнений, що дані не були підроблені під час передачі чи зберігання.
5. Структура CID
CID складаються з різних компонентів, включаючи:
Мультикодек: ідентифікує формат вмісту 7.
Мультихеш: містить криптографічний хеш вмісту та інформацію про використаний алгоритм хешування 7.
Мультибаза: визначає схему кодування основи для текстового представлення CID (наприклад, base58, base32) 7.
Версія: вказує версію формату CID (v0 або v1) 7.
Самоописувальна природа CID, завдяки включенню інформації про мультикодек та мультихеш, дозволяє IPFS обробляти різні формати даних та алгоритми хешування послідовним чином, сприяючи розширюваності 7. У міру появи нових форматів даних або більш безпечних алгоритмів хешування, IPFS може інтегрувати їх без порушення сумісності, оскільки сам CID містить необхідну інформацію для інтерпретації.
Для кращого розуміння структури CID, наведена таблиця ілюструє її основні компоненти:
6. Версії CID (v0 та v1)
В IPFS існують дві основні версії CID: v0 та v1 8. CIDv0 є оригінальним форматом, що використовує мультихеш, закодований у base58, і завжди починається з "Qm" 8. CIDv1 є новішим форматом, розробленим для забезпечення зворотної сумісності та включає префікс мультибази та ідентифікатор кодека 8. Новим проєктам зазвичай рекомендується використовувати CIDv1 для забезпечення майбутньої сумісності 8. Розвиток форматів CID відображає постійний розвиток та вдосконалення протоколу IPFS, спрямовані на підвищення гнучкості та майбутньої сумісності. Введення CIDv1 усуває обмеження оригінального дизайну та готує IPFS до майбутніх досягнень у технологіях кодування даних та хешування.
7. CID як унікальні ідентифікатори
Один і той самий контент, доданий до різних вузлів IPFS з використанням однакових налаштувань, завжди генеруватиме однаковий CID 8. Будь-яка різниця у вмісті, навіть у метаданих, призведе до іншого CID 8. Детермінований зв'язок між вмістом та його CID забезпечує дедуплікацію контенту в мережі, заощаджуючи місце для зберігання та пропускну здатність 7. Якщо кілька користувачів завантажують один і той самий файл, IPFS розпізнає його за ідентичним CID і збереже лише одну копію даних, на яку посилатимуться всі користувачі.
8. Механізми виявлення контенту в IPFS
IPFS використовує розподілену хеш-таблицю (DHT) для пошуку пірів, що зберігають певний контент, ідентифікований за його CID 5. DHT є децентралізованою системою, яка зберігає інформацію про те, які піри мають які дані (відображення CID на IP-адреси) 5. DHT діє як розподілений каталог, що дозволяє вузлам знаходити місцезнаходження контенту без покладання на центральний орган 5. Коли вузол запитує контент за його CID, він звертається до DHT, щоб дізнатися, які піри в мережі оголошують, що мають відповідні дані.
9. Протокол однорангового обміну (Bitswap)
Bitswap — це протокол на основі повідомлень, який використовується вузлами IPFS для обміну блоками даних між собою 10. Вузол, який шукає певний контент, може запитати у своїх підключених пірів, чи є у них бажані CID, без необхідності постійно звертатися до DHT 10. Bitswap оптимізує передачу даних, дозволяючи вузлам безпосередньо запитувати та обмінюватися блоками з пірами, які їх мають, що призводить до ефективнішого отримання контенту 10. Якщо вузол знає пірів, які можуть мати потрібні йому дані (можливо, з попередніх взаємодій або інформації про маршрутизацію), він може безпосередньо запитати їх через Bitswap, потенційно обминаючи більш тривалий пошук у DHT.
10. Підсистема маршрутизації контенту
Маршрутизація контенту в IPFS — це процес визначення того, де знайти певний CID у мережі 10. Крім Kademlia DHT та Bitswap, можуть використовуватися й інші механізми, такі як mDNS (для виявлення в локальній мережі) та делегована маршрутизація через HTTP 10. Багатогранний підхід до маршрутизації контенту підвищує надійність та ефективність виявлення контенту в різних мережевих середовищах 10. IPFS використовує різні стратегії для пошуку контенту залежно від контексту. Наприклад, mDNS корисний для пошуку пірів в одній локальній мережі, тоді як DHT є важливим для виявлення контенту в глобальній мережі IPFS.
11. Доступ до контенту IPFS
Користувачі можуть встановити та налаштувати клієнт IPFS (вузол) на своїх пристроях для безпосередньої взаємодії з мережею IPFS 6. Це дозволяє їм завантажувати, завантажувати та обмінюватися файлами безпосередньо з іншими пірами IPFS 4. Запуск локального вузла IPFS забезпечує користувачам повну участь у мережі IPFS, дозволяючи їм як споживати, так і надавати контент 2. Запускаючи вузол, користувач стає частиною розподіленої мережі, потенційно розміщуючи контент для інших і безпосередньо отримуючи вигоду від децентралізованої природи IPFS.
Деякі веббраузери, такі як Brave, пропонують вбудовану підтримку протоколу IPFS, що дозволяє користувачам безпосередньо отримувати доступ до контенту IPFS за допомогою URL-адрес ipfs:// 6. Вбудована підтримка браузерами спрощує доступ до контенту IPFS для кінцевих користувачів, потенційно збільшуючи його використання для вебхостингу та розповсюдження контенту 6. Усунення необхідності в додатковому програмному забезпеченні або конфігураціях робить контент IPFS таким же легкодоступним, як і традиційний вебконтент, для користувачів із підтримуваними браузерами.
Шлюзи IPFS — це централізовані сервіси, які дозволяють користувачам отримувати доступ до контенту, що зберігається в IPFS, за допомогою стандартних протоколів HTTP/HTTPS через традиційні веббраузери 4. Шлюзи перетворюють CID IPFS для отримання відповідного контенту та передають його через HTTP 4. Публічні шлюзи експлуатуються різними організаціями, забезпечуючи зручний спосіб доступу до контенту IPFS без запуску локального вузла 5. Шлюзи діють як міст між мережею IPFS та традиційною вебмережею, роблячи контент IPFS доступним для ширшої аудиторії 5. Користувачі, які не використовують вузли IPFS, все ще можуть отримати доступ до контенту, розміщеного на IPFS, використовуючи URL-адресу шлюзу, яка включає CID потрібного контенту (наприклад, https://ipfs.filebase.io/ipfs/{CID}).
12. Наслідки та міркування
Децентралізоване виявлення контенту забезпечує підвищену стійкість до цензури та єдиних точок відмови 3. Збільшується доступність даних, оскільки контент можна отримати з кількох вузлів 3. Потенційно прискорюється доставка контенту завдяки одноранговій мережі та отриманню з географічно ближчих вузлів 2. Децентралізована природа виявлення контенту IPFS узгоджується з принципами Web3, спрямованими на зміщення влади та контролю від великих централізованих організацій 2. Розподіляючи контент та контроль, IPFS сприяє створенню більш відкритого та демократичного інтернету, зменшуючи залежність від централізованої інфраструктури, контрольованої кількома корпораціями.
Децентралізована та анонімна природа IPFS може бути використана кіберзлочинцями для розміщення фішингових сайтів та іншого шкідливого контенту 4. Фішингові сайти, розміщені на IPFS, можуть імітувати легітимні вебсайти, і їх важко видалити через їхню розподілену природу 4. Зловмисники розповсюджують посилання на ці шкідливі сторінки через різні канали 4. Хоча децентралізація має переваги, вона також створює проблеми з модерацією контенту та запобіганням поширенню шкідливих або незаконних матеріалів 4. Саме ті функції, які роблять IPFS стійким до цензури, можуть бути використані для розміщення контенту, який швидко видаляється з традиційних сервісів вебхостингу. Це вимагає розробки стратегій виявлення та пом'якшення шкідливого контенту в IPFS.
Для протидії фішинговим атакам в IPFS залишаються актуальними стандартні методи запобігання фішингу, такі як навчання користувачів, багатофакторна аутентифікація та сканування URL-адрес 4. Рішення для веббезпеки можуть ідентифікувати та блокувати доступ до відомих фішингових URL-адрес та сторінок IPFS 4. Оператори шлюзів можуть відігравати роль у блокуванні доступу до шкідливого контенту через свої сервіси 6. Подолання загроз безпеці в IPFS вимагає багаторівневого підходу, що включає як технічні рішення, так і підвищення обізнаності користувачів 4. Жодне окреме рішення не може повністю усунути ризик шкідливого контенту в децентралізованій мережі. Необхідна комбінація проактивних заходів (таких як розвідка загроз та фільтрація шлюзів) та реактивних заходів (таких як сервіси видалення).
13. Висновок
Пошук у мережі IPFS ґрунтується на фундаментальному переході від адресації за розташуванням до адресації за вмістом. Ключовим елементом цього процесу є ідентифікатор вмісту (CID), унікальний та незмінний відбиток кожного фрагмента даних. Виявлення контенту здійснюється за допомогою розподіленої хеш-таблиці (DHT) та протоколу однорангового обміну (Bitswap), що забезпечує децентралізований та стійкий механізм пошуку. Доступ до контенту IPFS можливий через нативні клієнти, веббраузери з вбудованою підтримкою та IPFS-шлюзи, що робить систему доступною для широкого кола користувачів.
Децентралізований характер IPFS забезпечує значні переваги, такі як стійкість до цензури та підвищена доступність контенту. Однак, він також створює нові виклики у сфері безпеки, зокрема щодо запобігання фішинговим атакам та поширенню шкідливого контенту. Розвиток IPFS та його екосистеми продовжується, і пошук балансу між перевагами децентралізації та необхідністю забезпечення безпеки залишається ключовим напрямком. Зростання популярності Web3, ймовірно, сприятиме подальшому розвитку та впровадженню децентралізованих рішень для зберігання даних, таких як IPFS.
Джерела
www.kaleido.io, доступ отримано березня 19, 2025, https://www.kaleido.io/blockchain-blog/what-is-ipfs#:~:text=The%20InterPlanetary%20File%20System%20(IPFS,directories%2C%20websites%2C%20and%20data.
IPFS Meaning & Definition | Brave, доступ отримано березня 19, 2025, https://brave.com/glossary/ipfs/
A Beginner's Guide to InterPlanetary File System (IPFS) | by The Nimble Novice | Medium, доступ отримано березня 19, 2025, https://medium.com/@TheNimbleNovice/a-beginners-guide-to-interplanetary-file-system-ipfs-d83232dc39a5
Interplanetary File System (IPFS) Phishing Attack - Check Point Software, доступ отримано березня 19, 2025, https://www.checkpoint.com/cyber-hub/threat-prevention/what-is-phishing/interplanetary-file-system-ipfs-phishing-attack/
InterPlanetary File System - Wikipedia, доступ отримано березня 19, 2025, https://en.wikipedia.org/wiki/InterPlanetary_File_System
Disrupting IPFS phishing attacks - Netcraft, доступ отримано березня 19, 2025, https://www.netcraft.com/blog/disrupting-ipfs-phishing-attacks/
Understanding IPFS Content Identifiers (CIDs): A Developers Guide - Fleek.xyz, доступ отримано березня 19, 2025, https://fleek.xyz/blog/learn/understanding-content-identifiers-ipfs-onchain-hosting-and-storage/
Content Identifiers (CIDs) - IPFS Docs, доступ отримано березня 19, 2025, https://docs.ipfs.tech/concepts/content-addressing/
Create a node and return a Content Identifier (CID) - ProtoSchool, доступ отримано березня 19, 2025, https://proto.school/basics/01/
How IPFS works - IPFS Docs, доступ отримано березня 19, 2025, https://docs.ipfs.tech/concepts/how-ipfs-works/
What is an IPFS CID? - Filebase!, доступ отримано березня 19, 2025, https://docs.filebase.com/ipfs-concepts/what-is-an-ipfs-cid
Коментарі
Дописати коментар