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科普:IPFS的三大核心工程模块

2020-09-03 15:30:43
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文:IPFS灵动社区


IPFS作为一个分布式的超媒体传输协议,在IPFS的诸多特性当中,有三大工程模块库极其重要,几乎完成了IPFS中的很多特性,今天就给大家科普一下,Multiformat、libp2p和IPLD,值得注意的是,这三大模块库被设计成轻耦合的堆栈模型,即模块之间互相协同又能保证一定的独立性,就像之前给大家说过IPFS和Filecoin之间,能互相补充丰富彼此同时又能各自独立发展。


Multi-Format——自描述格式协议库


Multi作为英文单词前缀,表示多、多种的意思,format表示格式、格式化。Multi-Format作为IPFS内的一个自描述格式协议组件,是为了解决各种编程语言和数据类型难以详细区分而诞生的,Multi-Format可以提高数据的可读性,目前Multi-Format支持五种协议:


Multi-Hash、multi-Base、multi-Addr、multi-Codec、multi-Stream。


①Multi-Hash,自描述哈希协议,其存在的目的就是解决系统升级过程中处理哈希算法的很多麻烦,比如提示用户某些哈希值不安全、简化哈希算法更新、不需要额外工具检查哈希等,总之,让哈希算法更加安全。


②Multi-Base,自描述基础编译协议,用于保存数据并描述该数据是如何编码的。因为其可以自由选择输入和输出的编码类型,所以它能减少开发代码的复杂度。


③Multi-Addr,自描述网络地址协议,为了把自描述的信息添加到地址数据中,包含两类版本,一类是具有可读性的UDF-8编码的可用户向用户展示的版本,另一类是方便网路传输的十六进制版本。


④Multi-Codec,自描述序列化协议,为了让数据库可以更加紧凑地自描述的编码解码器。它能定义多种信息类型,而且与其他协议可以做到兼容 。


⑤Multi-Stream,自描述编码流协议,用于实现自描述的位串,主要是用在网络传输中。


Libp2p——P2P网络协议模块库


Lib作为前缀是“库”的意思,p2p是peer to peer,即点对点,个人对个人。Libp2p可以帮助我们连接各个设备节点的网络通信库,说的直白点,就是任意两个节点无论是在哪里、处于什么环境、运行什么 操作系统、是不是在NAT之后,只要它们在物理上连接的可能性,那么libp2p就会帮你完成这个连接,而且lib2p2本身还是一个工具库,是不是感觉很强大?作为一个技术小编的我,当我知道它的的功能后也是虎躯一震~


为什么libp2p如此重要?


因为对于IPFS的研发的时候,官方遇到了大量的异构设备,而且这些设备运行着不同的操作系统、硬件和网络环境,而为了IPFS和filecoin的运行有一个健壮的网络层软件设施,所以libp2p就诞生了,肩负着异构统一的重大使命。


我们从libp2p的一些功能可见一斑,比如链接复用、NAT穿越(尤其中国)、ID交换、DHT发现、中继功能、RTT统计等。Libp2p是一个专门为P2P应用而设计的多模块、易扩展网络堆栈库,主要应用于物联网、区块链、分布式消息及文件传输这几个方面,所以libp2p并不是区块链,IPFS本身也不是区块链项目,filecoin才是区块链项目,这点要分清楚。


IPLD——数据结构模型库


IPLD是基于内容寻址的数据模型的抽象层,由于很多网络系统之间互不兼容也不能协同工作,而IPLD要实现的就是跨系统和协议的引用,统一该类数据结构。


简单理解就是,以往你去查询某些信息都是有路径地址的,比如你邮寄快递的时候需要写北京市朝阳区XX大街YY小区3号楼3单元ZZZ号对吧,但是使用IPLD就不用了,直接写你的名字,然后就行了,就这么简单?


它有一个功能叫内容识别符CID,这是一种自描述的内容寻址标识符,使用哈希来实现内容寻址,每一个CIDv1都由4部分组成,分贝时multibase类型前缀代码、cid版本号、multicodec内容识别符和完整的multihash。所以,前面提到只写一个名字实际上是包含以上4种信息在内的。


而IPFS和HTTP的不同之处就在于这里,基于内容寻址,当你在网络搜搜东西的时候,每一个东西都是有一个完整的HHTP开头的网络地址路径的,而通过IPFS则不是,而是直接寻找内容。“Key component is replace Location Addressing(URLs) with Content Addressing (CID URLs)”,大意是基于内容寻址代替基于路径(位置)寻址,这就是IPFS之所以被认为能够取到HTTP的原因之一。


我们总结一下,multiformat是为了使各类编程语言、哈希算法和编码方式可以在IPFS上兼容工作,libp2p是为了将IPFS所需的网络层文件传输和通信只能完全分隔开,IPLD是为了能够连接起各类以内容寻址为主的数据结构,所以,大概意思都明白了吗?如果没理解的话,重新回到文章开头再读一遍。
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