IPFS项目负责人Molly Mackinlay在上个月举办的自由及开源软件开发者欧洲会议FOSDEM2021上发表了一个主题演讲，指出：IPFS和Filecoin是Web3.0的基石。

正好最近稍微花了点时间调研IPFS+Filecoin，还比较初步，记录了一些笔记，今天稍加整理，分享出来，希望给那些对IPFS和Filecoin同样感兴趣的同学带来入门级的帮助。因篇幅所限，本文集中于以下几个问题：IPFS和Filecoin是什么？有什么用？他俩什么关系？主要原理是什么？有什么应用场景和典型的商业案例？创始人及创始团队提到IPFS和Filecoin，我们就不得不先说一下Juan Benet（胡安）和 Protocol Labs（协议实验室）。胡安是Filecoin/FIL币的创始人兼CEO，也是IPFS的发明者，本科和硕士都毕业于斯坦福大学计算机科学系。2014年他创立的协议实验室当年就加入了美国顶级孵化器Y-Combinator。

协议实验室是一个网络协议的研究、开发和部署的实验室，致力于构建协议、系统和工具来改进互联网的工作方式，并关注如何存储、定位和传输信息。协议实验室的目标是用新的技术突破、伟大的用户更多最新消息请关注：https://www.03834.com/体验设计和开源的方法来解决传统互联网的种种弊端，并创建了IPFS、Filecoin、libp2p、IPLD、Multiformats等五个项目，如下图所示。

• IPFS：点对点的分布式文件系统和超媒体传输协议。
• Filecoin：一个基于区块链的分布式存储解决方案，是IPFS的激励层。
• libp2p：libp2p是IPFS工程实现中最为重要的模块，负责IPFS数据的网络通信、路由、数据交换等功能，是IPFS与Filecoin的基础设施。libp2p高度抽象了主流的传输协议，使得上层应用搭建时完全不必关注底层的具体实现，最终实现跨环境、跨协议的设备互联，有潜力成为未来点对点传输应用、区块链和物联网的基础设施。
• IPLD：IPLD是基于内容寻址的数据模型的抽象层，IPLD能够连接起各类以内容寻址为主的数据结构。设计IPLD的初衷是希望这一数据结构不仅能应用于IPFS，而且能为其他通过哈希类型检索的数据提供一个通用的数据模型。
• Multiformats：Multiformats是IPFS的自描述格式协议组件，是为了使各类编程语言、哈希算法和编码方式都能在IPFS上兼容工作。

IPFS是什么？

IPFS（InterPlanetary File System，星际文件系统）是一个建立在去中心化网络上的分布式文件系统，也是一种基于内容寻址、版本化、点对点的超媒体传输协议，对标HTTP的新一代通信协议，目标是打造一个更加开放、快速、安全的互联网。

IPFS可以被视为一个单一的BitTorrent机群，交换对象在一个Git仓库，提供了一种高通量处理的依托于内容寻址超链接的数据块存储模型。IPFS可以将数据分片存储到分布式的存储节点，与BitTorrent类似，在访问时不需要关心存储在哪里，可以从多个存储节点分片获取。对于一个存放在IPFS网络的文件资源，通过这个文件资源的内容生成的唯一哈希编码CID去访问。

IPFS集成了BitTorrent BT协议技术、Git版本化技术、DHT分布式哈希表、SFS自验证命名技术等多种现有成熟技术，允许网络中的参与者互相存储、索取和传输可验证的数据。IPFS的目标是取代HTTP，打造一个更加开放、快速、安全的互联网。下图是IPFS的协议栈。

Filecoin是什么？Filecoin是一个区块链项目，旨在建立一个可以存储人类社会最重要数据的去中心化存储网络，是一个开源的云存储市场、协议和加密货币（FIL）。

从全球范围来看，公链共识尤其是底层公链的共识已经形成，区块链正经历着从1.0到2.0到3.0的转变：1.0的代表是比特币，主要实现不可篡改的分布式记账功能；2.0的代表是以太坊，主要实现智能合约功能；而以 IPFS为代表的3.0则实现去中心化的分布式存储。

算力是区块链系统中计算矿工贡献的主要手段。比如，比特币挖矿的过程就是通过非常暴力的哈希求解过程来评估矿工算力，计算速度越快则表明算力越大，矿工收益就越高。这带来了计算资源的严重浪费和电力能源的大量消耗，而消耗的这些资源和能源其实并没有带来什么实际价值。

Filecoin协议在设计之初就考虑了这个问题，从根本上规避了以往区块链的弊端。Filecoin挖矿不需要进行大量的运算，耗电要小得多，但需要矿工有优质的网络环境和硬盘性能。Filecoin的基本思想是通过挖矿来激励矿工提供稳定可靠、性能优异的存储空间来存储用户数据，并以此获得订单收入和出块奖励；同时，其他用户也可以在Filecoin网络上进行数据检索。通过良好的经济模型设计，Filecoin激励了矿工投入更多的存储设备和网络带宽，这也为提升Filecoin系统的整体价值奠定了基础。

Filecoin的经济体系设计为通缩模型，跟比特币类似，具有一定的储存价值。Filecoin的存储市场和检索市场近似一个充分竞争的市场经济体系。Filecoin经济体系里面代币FIL的产生和流通模型如下图所示。

IPFS和Filecoin的关系

IPFS和Filecoin都是由协议实验室打造的明星项目。IPFS作为一个倡导资源共享的存储网络，如果完全依赖参与者的无偿捐献，很难保证整个存储网络的稳定性，也很难快速推广使用。协议实验室团队在很早之前就考虑到了这个问题，2015年5月发布IPFS后，同年7月他们就发布Filecoin的首版白皮书，Filecoin就是为成就IPFS而生的。 IPFS和Filecoin的关系有点类似于区块链与比特币之间的关系。Filecoin的诞生是为了支持IPFS的发展，IPFS也需要Filecoin为其丰富生态。IPFS使用的越多，Filecoin的需求更大；Filecoin的矿工越多，对IPFS的支持越大。IPFS协议与Filecoin协议又可以看成是一对互补协议，相互促进。基于IPFS的应用有着巨大的数据存储和节点数量需求，IPFS作为P2P网络，节点越多下载越快。如果没有激励机制，没有人会愿意无偿贡献如此众多的节点和存储。而Filecoin矿工在经济的激励下可以为IPFS网络贡献巨量的节点，给IPFS带来巨大的分布式存储空间，可供基于IPFS的应用使用，同时解决了IFPS网络的低成本、高性能存储问题。由此我们可以看到，Filecoin是IPFS的激励层，是为了激励IPFS网络节点存储和检索数据，保障IPFS网络的持久可用性。IPFS和Filecoin之间是强互补关系，共同进步，相互促进，一起为分布式互联网提供一个优秀的解决方案。

应用生态和典型案例

经过近几年的快速发展，目前IPFS和Filecoin的生态越来越丰富，上面的应用也越来越多。如下图所示。

下面挑选几个比较知名的项目简单介绍下。

• Arbol：基于IPFS+区块链的农业保险平台。Arbol的商业模式取决于IPFS提供的好处：如果没有其不变的内容寻址和固有的数据可验证性，Arbol提供的好处将不可能以经济高效的方式实现。
• Audius：一个音乐和音频共享平台，旨在为艺术家提供与听众的直接连接。结合IPFS的内容寻址能力、区块链的不可篡改性以及将内容锁定在IPFS节点网络（如Audius creator节点）的能力，Audius能够确保艺术家对自己音乐的权利和控制，并为艺术作品和作品的表达和发行提供一个抵制审查的平台。
• LikeCoin：LikeCoin是一个开源框架，用于为内容创造者和消费者构建一个去中心化的、抗审查的、基于区块链的出版基础设施。
• Morpheus.Network：Morpheus.Network是一个供应链SaaS平台，它使用IPFS对国际海关和航运文件进行可靠、分布式、可验证的存储和检索。
• OpenBazaar：OpenBazaar是一个点对点的电子商务平台，买家和卖家可以匿名和私下交易，而无需供应商或任何其他中心化机构收集数据。