長らく延期されてきたFilecoinが、なぜこれほど魅力的なのか？ | IPFSの徹底解説

友人がネットワーク ディスク上のファイル リンクを共有してくれたのに、忙しくて間に合わず確認できなかった、という経験をしたことはありませんか。思い出して確認してみたら、「おっと、アクセスしたページはもう存在しません」と表示されましたか?

共有ファイルが存在しません。共有リンクが無効であったり、ファイルが削除されていたり、ネットワーク ディスク サービス プロバイダーが倒産したりする可能性があります (たとえば、2016 年には大規模なネットワーク ディスクの閉鎖の波がありました)。後者の場合、ファイルを失ってしまった可能性があります。

ネットワーク ディスク上のデータだけではありません。一部の Web サイトにアクセスすると、「404 ページが見つかりません」というメッセージが表示されることもあります。ウェブサイト 404 は、サーバー上のファイルが完全に削除されたか、サーバーがシャットダウンされたことを意味している可能性があります。どちらの場合も、探している Web ページがインターネットから消えてしまったことを意味します。

コンテンツは永久に削除される可能性があり、これは現在のインターネット上の集中型ストレージの明らかな欠点です。

2大オンラインストレージサービスであるiCloudとDropboxは、2TBのストレージスペースに対して年間800元以上を請求します。 Dropbox の 2018 年の財務報告によると、平均的なユーザーは 117.64 米ドルを支払ったとのことです。高いストレージコストは、現在のインターネット上の集中型ストレージのもう 1 つの欠点です。

8月23日、アマゾンのクラウドサービスAWSに障害が発生し、ブロックチェーン業界の多くの取引プラットフォームで一時的なサービス中断が発生した。 Amazon AWS や Alibaba Cloud などのクラウド サーバーでデータや情報をホストする企業が増えるにつれ、これらの集中型クラウド サービス プロバイダーで問題が発生したり、ハッカーの攻撃を受けたりした場合、その影響は多くの人が想像する以上に大きくなる可能性があります。集中型ストレージは必然的にセキュリティの問題に直面します。

さらに、インターネットの集中型ストレージはプライバシーの保護に十分な役割を果たしていません。そのため、多くの機密性の高い情報をクラウド ドライブに直接保存するのではなく、モバイル ハード ドライブを使用してバックアップする必要があります。

では、貴重なコンテンツを「長期間、低コストで、セキュリティとプライバシー保護を強化して保存」できる保存方法はあるのでしょうか？

これが IPFS (InterPlanetary File System) の機能です。

IPFS は「Web 3.0 の新しい方向性」と呼ばれています。成功すれば、既存のインターネットストレージモデルを覆すだけでなく、ブロックチェーンの重要なインフラストラクチャにもなります。

今日は、IPFS とブロックチェーン テクノロジーとの統合について詳しく見ていきましょう。

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IPFSとは何ですか?

IPFS の正式名称は The InterPlanetary File System で、「星間ファイルシステム」と翻訳されます。これは、既存のインターネット HTTP プロトコルを補完、または置き換えて、よりオープンで高速かつ安全なインターネットを構築することを目的としたピアツーピアの分散ファイル システムです。

IPFS はブロックチェーンでもプロジェクトでもなく、基盤となるネットワーク伝送プロトコルです。前述の通り、成功すればブロックチェーンにとって重要なインフラとなるでしょう。

IPFS の登場は HTTP プロトコルと切り離せないので、まずは HTTP プロトコルを理解しましょう。

ワールドワイドウェブの父、ティム・バーナーズ＝リー

HTTP プロトコルは、World Wide Web の父である Tim Berners-Lee によって 1991 年に提案されました。主にクライアントとサーバー間の通信形式を指定します。

たとえば、あなたは現在、携帯電話またはコンピューター（どちらもクライアント）のWeChatでこの記事を読んでいますが、この記事のデータは実際にはTencentのサーバーに保存されています。 HTTP はネットワーク伝送プロトコルです。このプロトコル仕様に準拠している限り、Tencent のサーバーに保存されているこの記事をどの携帯電話やコンピューターでも読むことができます。

インターネットの発展はハイパーテキスト転送プロトコル HTTP と切り離せないものであると言えます。これが、ティム・バーナーズ＝リーが 2016 年の「コンピューター科学におけるノーベル賞」、チューリング賞を受賞した理由の 1 つです。

しかし、インターネットの爆発的な成長に伴い、HTTP プロトコルの多くの欠点が徐々に明らかになってきています。

HTTP プロトコルは集中型サービス ネットワークに依存しており、サーバーは 24 時間稼働している必要があります。サーバーがシャットダウンされている場合、または Web ページが 404 の場合、ユーザーはそのページにアクセスできません。さらに、コストが高い、攻撃に対して脆弱、セキュリティが低い、プライバシー保護が弱いなど、この記事の冒頭で述べたような欠陥も抱えることになります。

2014年5月、スタンフォード大学を卒業したフアン・ベネット氏がIPFSのアイデアを提唱し、2015年にIPFSを開発するためのプロトコルラボを設立しました。 2017年、Protocol LabはIPFSをベースにしたブロックチェーンプロジェクトであるFilecoinの設立を発表しました。

集中型サービス ネットワークに依存する HTTP とは異なり、IPFS は、ピアツーピア ネットワーク テクノロジ、BT 伝送テクノロジ、Git バージョン管理、自己認証ファイル システム テクノロジを統合した分散型ピアツーピア ハイパーメディア伝送プロトコルです。

上記の説明を読んだ後、混乱したり当惑したりするかもしれません。心配しないでください。簡単な例を使って IPFS の仕組みを紹介しましょう。

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IPFSの動作プロセスを理解するための例

Dabai が PDF ドキュメントを IPFS システムにアップロードしたいとします。最初のステップは、PDF ドキュメントを IPFS クライアントに追加することです。 IPFS クライアントはこの PDF に対してクラウド ハッシュを実行し、Qm で始まるハッシュ値を生成します。 IPFS の特徴は、従来のインターネットのドメインベースのアドレスの代わりにコンテンツベースのアドレス (Qm で始まるハッシュ値) を使用することです。

次に、IPFS システムは PDF ドキュメントの複数のコピーを作成し、各コピーを分割します。分割された各部分は、分散型 IPFS ネットワーク ノードに保存されます。

複数のコピーを作成する理由は、冗長バックアップを実行するためです。これにより、一部のノードが攻撃されたり、データが失われたりオフラインになったりした場合でも、ファイルは他のノードで引き続き見つかるため、セキュリティが確保されます。ただし、IPFS では一部のファイルの損失を 100% 防ぐことはできないことに注意してください。

Dabai がこの PDF ファイルを Xiaohei と共有したい場合、Dabai は Xiaohei にアドレス (Qm で始まるハッシュ値) を伝えるだけで済みます。 Xiao Hei は、この PDF 文書を IPFS システムからアドレスを通じてダウンロードできます。

ダウンロード プロセスは BT ダウンロードに似ており、IPFS システム内の複数のノードから PDF のさまざまな部分を同時にダウンロードし、最終的に元のファイルに「つなぎ合わせて」戻します。これは、IPFS が BT の伝送テクノロジを統合しているためです。したがって、クライアントが集中サーバーからデータを読み込んで送信する必要がある従来の HTTP プロトコルと比較して、IPFS は送信速度が速く、輻輳が発生する可能性が低くなります。従来の集中型サーバーは、訪問者が多すぎるために混雑が発生しやすくなります。たとえば、春節に帰省するために電車の切符を購入するとき、ウェブサイトが時々フリーズします。

上記はIPFSのワークフローです。

IPFS は単なる送信プロトコルであり、ファイルを暗号化しないため、プライバシー保護の問題が生じることに注意してください。他の人が上記の PDF ハッシュ値のアドレスを知っていれば、IPFS ネットワークから Dabai のファイルをダウンロードできますが、これは明らかに Dabai が望んでいることではありません。

では、このプライバシー保護の問題をどのように解決すればよいのでしょうか?さらに、ファイルの保存にはコストがかかります。 IPFS ネットワークのノードがファイルの保存に役立つのはなぜですか?

このとき、ブロックチェーンの役割を活用する必要があります。

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IPFS + ブロックチェーン

IPFS は単なる基礎となる伝送プロトコルです。ブロックチェーン技術は IPFS の役割を拡大することができ、IPFS はブロックチェーンの重要な基盤インフラストラクチャになります。

これは、IPFS を提案した Protocol Lab が、IPFS をベースにしたブロックチェーン プロジェクトである Filecoin を設立する必要がある理由でもあります。 IPFS と Filecoin の関係は、ブロックチェーン技術と Bitcoin の関係に似ています。前者は基盤となるインフラストラクチャ プロトコルであり、後者はアプリケーションです。

では、ブロックチェーン技術はどのようにして IPFS をより強力にするのでしょうか?これを例で説明してみましょう。

Dabai はまず PDF 文書を IPFS クライアントに追加し、Xiaohei の公開鍵を使用して文書を暗号化します。 IPFS は暗号化された PDF ドキュメントのハッシュ アドレスを生成し、複数のコピーを作成してから、それらを分解し、異なる IPFS ネットワーク ノードに配布します。

DabaiはXiaoheiに文書のハッシュ値アドレスを伝えます。 Xiaohei は暗号化された PDF 文書をダウンロードした後、自分の秘密鍵を使用して PDF 文書のロックを解除できます。インターネット上の他の人が PDF のハッシュ アドレスを知っていたとしても、秘密鍵を持っていないため、ダウンロード後に PDF を開くことはできません。文書を保存するノードも秘密鍵を持っていないため文書の内容を見ることはできず、プライバシーが保護されます。

では、なぜ IPFS ネットワーク内のこれらのノードは、Dabai がこの PDF ドキュメントを保存するのを支援するのでしょうか?

これには、ブロックチェーン トークン経済モデルのインセンティブ効果が必要です。

貴重で頻繁に参照されるファイルを保存するために特別に設計された Filecoin プロジェクトを例にとると、マイナー (ノード) はストレージ マイナーと検索マイナーの 2 つのカテゴリに分けられます。

このうち、ストレージマイナーは主にストレージを担当します。たとえば、Dabai の PDF は多くの部分に分割され、複数のストレージ マイナーが提供するハード ドライブに保存されます。検索マイナーは主にデータの検索を担当します。 Xiao Hei が Da Bai から提供されたハッシュ値のアドレスを Filecoin ネットワークに提供すると、検索マイナーはアドレスに基づいて PDF がいくつの部分に分割されているか、どのノードに保存されているかをすぐに見つけ出し、Xiao Hei がすぐにダウンロードできるようにします。

Dabai が PDF を Filecoin ネットワークに保存する場合、マイナーに一定数のトークンを支払う必要があり、システムもこれらのマイナーにトークン報酬を与えます。

報酬メカニズムに加えて、罰メカニズムも存在します。たとえば、ストレージマイナーはトークンを担保にする必要があります。保管タスクが完了すると、担保されたトークンは返却されます。途中で誤ってファイルを削除したり、ストレージのハードディスクに障害が発生したりして完了しない場合は、システムはペナルティとしてマイナーが預けたトークンを差し引きます。

これが「IPFS+ブロックチェーン技術」の魅力です。

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まとめ

ライトコインマイニングプールの創設者である江卓爾氏はかつてこう語った。「ビットコインは通貨の自由をもたらし、イーサリアムは株式の自由をもたらす。そして将来期待できる経済的自由には、ステーブルコインがもたらす法的な通貨の自由と、分散型ストレージがもたらす情報の自由がある。」

IPFS が成功すれば、既存のインターネット ストレージ モデルが変更され、多くのブロックチェーン プロジェクトや DApp プロジェクトにストレージ サポートが提供されることになります。このため、IPFS はブロックチェーンの重要な基盤インフラストラクチャになる可能性があります。

しかし、IPFSプロトコルを提案したプロトコルラボが設立したブロックチェーンプロジェクトであるFilecoinは、当初2018年にメインネットを立ち上げる予定だったが、年末にテストネット、来年にメインネットを立ち上げると最近発表するまで延期されていた。

IPFS によって描かれたビジョンは非常に素晴らしいものですが、それが実装可能かどうか、大規模に適用できるかどうか、既存の集中型ストレージ モデルを変更できるかどうかは、すべて時間の経過とともにテストされる必要があります。