[论文解读] Towards Decentralised Cloud Storage with IPFS: Opportunities, Challenges, and Future Directions

Trinh Viet Doan, Yiannis Psaras+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2022

Caching and Content Delivery被引用 24

一句话总结

本论文对 IPFS 进行综述，详细介绍其设计、构建模块和特性，然后讨论去中心化云存储的机会、挑战与未来方向。

ABSTRACT

The InterPlanetary File System (IPFS) is a novel decentralised storage architecture, which attempts to provide decentralised cloud storage by building on founding principles of P2P networking and content addressing. IPFS is used by more than 230k peers per week and serves tens of millions of requests per day, which makes it an interesting large-scale operational network to study. While it is used as a building block in several projects and studies, its inner workings, properties, and implications have only been marginally explored in research. Thus, we provide an overview of the IPFS design and its core features, along with the opportunities that it opens as well as the challenges that it faces because of its properties. Overall, IPFS presents an interesting set of characteristics and offers lessons which can help building decentralised systems of the future.

研究动机与目标

• 提供 IPFS 设计与核心特征的概览。
• 识别由 IPFS 支持的社会-技术机会。
• 突出 IPFS 特性带来的挑战（如持久性、隐私、激励机制）。
• 讨论去中心化存储系统的未来方向与研究问题。

提出的方法

• 描述 IPFS 架构与协议栈（IPLD、libp2p、DHT、Bitswap）。
• 说明使用 CID 和 Merkle DAG 结构的内容寻址，以实现完整性和去重。
• 讨论 IPNS 以实现可变命名和 DNS 连接选项。
• 分析存储、缓存和固定（pinning）语义及其对可用性的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 IPFS 的关键设计原则和构建模块是什么？
• RQ2 基于 IPFS 的去中心化、内容寻址设计带来哪些机会和挑战？
• RQ3 IPFS 的特性如何影响持久性、隐私、抗审查性和激励机制？
• RQ4 使用 IPFS 和 Filecoin 的去中心化存储有哪些未来方向和未解的研究问题？

主要发现

• IPFS 在去中心化的 P2P 网络中实现了基于内容的寻址、去重、完整性校验和抗审查性。
• 内容在尽最大努力的基础上存储，除非内容被固定（pinned）或被他人请求，否则不保证可用性。
• 通过 IPNS 和 DNS 连接，IPFS 支持动态内容，但修改时内容标识符会改变，需要额外机制实现可变性。
• 公共网关提供对 IPFS 内容的 HTTP(S) 访问，但可能带来集中化和搭便车问题。
• Filecoin 引入 cryptoeconomic incentives to addressstorage availability and replication, extending IPFS with provable storage deals.
• 本文指出关于将 P2P 存储与传统云进行比较、提高可用性、实现匿名性以及激励参与的开放问题。