IPFSパラダイムを紐解く

InterPlanetary File System(IPFS)は、インターネット上のデータの認識と操作の方法に変革をもたらすアプローチです。 IPFSの背後にあるイノベーションを真に理解するには、まず現在のWeb構造の限界を理解する必要があります。

中央集権型 Web: 概要

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従来、Webサイトやオンラインドキュメントにアクセスすると、基本的に特定のサーバー(またはサーバーのグループ)にそのコンテンツを表示するように依頼していました。 これは、ロケーションベースのアドレッシングと呼ばれます。 このシステムは長年にわたって役に立ってきましたが、固有の欠陥があります。

• コンテンツをホストしているサーバーがオフラインになると、コンテンツにアクセスできなくなります。
• 中央集権的なエンティティがコンテンツを管理するため、検閲や改ざんの影響を受けやすくなります。
• トラフィックの需要が高いと、サーバーの速度が低下したりクラッシュしたりして、停止につながる可能性があります。

IPFS:データアクセシビリティの再考

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IPFSは、データにアクセスする新しい方法であるコンテンツベースのアドレッシングを導入しています。 IPFSは、データが「どこに保存されているか」を尋ねるのではなく、そのデータが「何」であるかに焦点を当てています。 IPFSでは、すべてのファイルとその各ブロックに、コンテンツ識別子(CID)と呼ばれる一意のフィンガープリントが与えられます。 この CID は、コンテンツを識別するだけではありません。コンテンツの詳細から導き出され、信憑性を確保します。

このアプローチの利点は多岐にわたります。

• 特定のノード(またはデータストレージポイント)がオフラインの場合でも、コンテンツはアクセス可能なままです。
• データの整合性が維持されます。 ファイルのごく一部でも変更されると、その CID が変更されます。
• IPFSは本質的に検閲に耐性があります。 データがネットワーク全体に分散しているため、単一のエンティティがアクセスを制御したりブロックしたりすることはできません。

マークルDAGを掘り下げる

舞台裏では、IPFSはマークル有向非巡回グラフ(DAG)と呼ばれる構造を使用しています。 簡単に言えば、データブロックを整理してリンクする方法です。 各ブロックにはデータが含まれており、暗号化ハッシュを介して他のブロックにリンクされています。 これらのリンクはウェブのような構造を形成し、データの整合性と効率的な検索を保証します。 家系図を見たことがあるなら、Merkle DAGは多少似ていますが、親戚ではなく、データのブロックを接続します。

ピアツーピアのパラダイムを取り入れる

データの保存と検索に対するIPFS独自のアプローチは、ピアツーピア(P2P)構造にかかっています。 このアーキテクチャは、従来のインターネットモデルとは一線を画しており、中央集権型ウェブに内在する多くの欠陥に対処するのに役立っています。

ピアツーピア ネットワークについて

サーバー(コンテンツのプロバイダー)とクライアント(コンテンツの消費者)が明確に区別されている従来のネットワークとは異なり、P2Pネットワークでは、すべての参加者が両方になることができます。 これはですね：

• 分散データ: データは中央の場所に保存されません。 代わりに、ネットワーク内の参加者全体に分散され、冗長性とアクセシビリティが向上します。
• 動的参加:ノードは、ネットワーク全体の機能を中断することなく、自由にネットワークに参加または離脱できます。
• 直接データ交換:ノードは、中央のメディエーターを必要とせずに直接通信します。 これにより、特にノードが地理的に近い場合や強力なネットワーク接続がある場合に、データ転送が高速化される可能性があります。

IPFSがP2Pを強化する方法

IPFSは最初のP2Pネットワークではありませんが、分散型Webに特に適したイノベーションをもたらします。

• コンテンツアドレッシング:前述したように、IPFSはデータ取得にCIDを使用し、正確性とデータの整合性を確保します。
• 分散ハッシュテーブル(DHT):IPFSに固有のこのシステムは、広大なネットワーク上でデータを見つけるのに役立ち、効率的なデータ取得を保証します。
• ビットスワッププロトコル:IPFSのデータ交換プロトコルは、ノードが効率的に連携し、データを共有することを保証します。 ノードがデータを必要とする場合、ノードは要求を送信します。 他のノードが応答し、リクエスターが最も効率的なソースからデータを取得するようにします。

分散型世界におけるデータの永続性の確保

IPFSの分散型の性質は比類のない利点を提供しますが、特にデータの永続性に関して、独自の課題も提起しています。

IPFSにおけるガベージコレクションの役割

リソースを効率的に使用するために、IPFSノードはアクセス頻度の低いデータをパージすることがあります。 このガベージコレクションプロセスにより、ノードが休眠データで圧倒されることがなくなります。 ただし、重要なデータはこのようなパージから保護する必要があります。

IPFSにおけるピン留めの重要性

ピン留めは、ガベージコレクションがもたらす課題に対するIPFSのソリューションです。 データをピン留めすることで、ユーザーはそのデータを重要としてマークします。 これにより、ガベージ コレクションのサイクルに関係なく、固定されたデータはネットワーク上に保存され、アクセス可能な状態が維持されます。