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InterPlanetary File System (IPFS)
A Revolução do Armazenamento em Nuvem
O InterPlanetary File System, ou IPFS, é um protocolo distribuído de transmissão de arquivos baseado em endereçamento de conteúdo. Seu objetivo é criar uma rede para compartilhamento de informações mais rápida, mais segura e mais aberta. O IPFS é um sistema distribuído de arquivos, que conecta diferentes dispositivos de computação a um mesmo sistema global de armazenamento.
A ‘fase final’ desse sistema descentralizado de armazenamento é a substituições do modelo HTTP, que atualmente domina a Internet. Antes de conhecer o IPFS, é importante conhecer a história do armazenamento de dados.
Um resumo sobre armazenamento
Através de uma boa olhada na história de desenvolvimento das técnicas de armazenamento, as várias ferramentas que têm aparecido para preservar informações seguem um básico caminho evolutivo: adequação às necessidade do mercado, conveniência para os usuários e proteção de dados sensíveis.
Com o surgimento do primeiro computador, o primeiro dispositivo de armazenamento do mundo apareceu. Os disquetes se tornaram a mídia removível inicial dos computadores pessoais, os PCs. Bastava copiar os arquivos necessários para o disquete e encontrar outro computador com um leitor para que a informação fosse propagada.
Com o aparecimento e o rápido desenvolvimento do Internet, porém, os disquetes e seus sucessores – CDs e pen drives, principalmente – foram gradualmente substituídos pelo armazenamento em nuvem. O digital foi superando o físico por meio do armazenamento invisível.
Devido à facilidade de uso, os servidores em nuvem passaram a ser mais utilizados por muitas empresas que têm necessidades de armazenamento de dados. O interesse, por sua vez, impulsiona o setor de armazenamento de dados em nuvem. Em apenas uma década, o armazenamento em nuvem deixou de ser um pequeno mercado e passou a dominar boa parte das opções de cautela de dados.
No entanto, o armazenamento em nuvem tem seus problemas, como a centralização. Falhas nos serviços. hacks ou outras complicações podem acarretar na perda dos dados armazenados. É justamente essa preocupação que abriu espaço para as soluções de armazenamento distribuído.
Dentro do mundo do armazenamento descentralizado de dados, um bom exemplo é a Filecoin, que se desenvolve através do uso do IPFS. O projeto estimula a operação dos nós para o longo prazo e, para isso, utiliza três tipos diferentes de benefícios envolvendo armazenamento, recuperação e recompensas por bloco.
Além disso, o Filecoin utiliza contratos inteligentes para realizar transações de dados dentro e fora da blockchain. A ideia é armazenar todos os conteúdos em máquinas distribuídas ao redor do mundo, oferecendo recuperação e download quando os usuários precisarem.
O que é IPFS？
O InterPlanetary File System (IPFS) é um protocolo e rede P2P para armazenar e compartilhar dados num sistema distribuído de arquivos. IPFS usa um endereço para os conteúdos com objetivo de identificar de forma única cada arquivo globalmente, conectando todos os dispositivos. O projeto foi criado por Juan Benet, que mais tarde fundou o Protocol Labs em maio de 2014.
Protocol Labs é "um laboratório de pesquisa de código aberto, de desenvolvimento e de implantação de tecnologia de blockchain" que "cria sistemas de software que enfrentam desafios significativos" e cujo objetivo é "tornar as ordens de magnitude da existência humana melhores através da tecnologia".
Aplicação e Princípio da Tecnologia IPFS
Uma combinação sutil de protocolo HTTP, controle de versão Git e transferência por BitTorrent
Em essência, o IPFS é um protocolo para compartilhar e transferir arquivos, como o HTTP (Protocolo de Transferência de Hipertexto), que é um dos protocolos de transferência mais bem-sucedidos na Internet atualmente. No entanto, ao contrário do HTTP, que surge o modelo de cliente-servidor, o IPFS é uma rede distribuída de nós que pode fornecer e requisitar dados. O IPFS realiza o armazenamento permanente de informações sem manipulação, exclusão e partilha de recursos.
As características mencionadas do IPFS são garantidas através de uma variedade de sistemas distribuídos e tecnologias de armazenamento. A rede obteve atributos de outros projetos de armazenamento P2P que vieram antes, como tabelas hash distribuídas, BitTorrent, Git e SFS.
- Tabelas hash distribuídas: também conhecidas pela sigla em inglês DHT, essas tabelas são um sistema distribuído usado para armazenar e recuperar o "valor de hash", ou o dado associado a uma chave criptográfica na rede de nós. Cada hash corresponde a uma chave diferente, que fornece as permissões requeridas para acesso de informações. Nas DHT, todas as informações são distribuídas de forma uniforme entre nós, e cada nó tem uma chance igual para selecionar e armazenar os valores de hash em pares de chaves;
- BitTorrent: BitTorrent é um protocolo P2P para compartilhamento de arquivos. Em 2018, ele foi responsável por 4,16% do tráfego global da Internet. O IPFS usa o protocolo de troca de dados do BitTorrent para recompensar os nós que colaboram com a rede e pune os nós que revelam informações.
- Git: o sistema de controle de versão registra as mudanças nos arquivos dentro de um período de tempo para que os usuários possam acessar as versões específicas a qualquer momento. O Git implementa um sistema de controle de versão distribuído, que permite a um grupo de colaboradores distribuídos rastrear as mudanças feitas em arquivos por várias partes. O IPFS implementou este sistema de controle em seu protocolo, onde os dados armazenados na rede são divididos em diversos fragmentos. Esse fragmentos são salvos por nós na rede e, através do controle de versões, essas peças são organizadas e as mudanças nos arquivos são atualizadas.
- Sistema de arquivo auto-certificado: SFS é um sistema distribuído de nomes de arquivos. O IPFS utiliza o SFS em seu “Sistema de Nomes Interplanetários” (IPNS, na sigla em inglês). Usando IPNS, os usuários podem gerar endereços verificáveis que se ligam ao conteúdo IPFS.
Modelo econômico — IPFS e Filecoin
Filecoin é uma camada incentiva funcionando em IPFS. É uma rede de armazenamento distribuído baseada em blockchain. Ela transforma o armazenamento em nuvem em um mercado algorítmico. Os tokens FIL, da Filecoin, são uma ponte intermediária entre os usuários de recursos de comunicação e provedores de recurso. O protocolo Filecoin tem dois mercados de negociação: recuperação de dados e armazenamento de dados. Ambos são partes de uma relação que resolve necessidades do mercado e completa transações.
IPFS e Filecoin impulsionam um ao outro e resolvem conjuntamente os problemas de armazenamento e distribuição de dados interligados. Especialmente para os diversos projetos baseados em blockchain, IPFS e Filecoin existem como uma infra-estrutura. É por isso que vemos cada vez mais projetos de blockchain adotando IPFS como solução de armazenamento: a solução para guardar dados é mais barata, segura e rapidamente integrada.
Endereço de conteúdo com IPFS
IPFS é ótimo para armazenar dados de todos os tipos de aplicações web descentralizadas. Na maioria destes casos:
- Dados são fornecidos pelo próprio nó do usuário. Caso contrário, a aplicação dependerá de outros nós para armazenarem de forma voluntária, ou até mesmo de um serviço centralizado;
- Serviços centralizados de IPFS devem ser confiáveis para fazer seu trabalho. O IPFS não tem mecanismos embutidos para verificar se o dado foi armazenado de forma correta, quando o processo é centralizado;
- Conteúdo popular é acessado de forma mais simples. Conteúdos populares (com muitos provedores) se tornam naturalmente mais rápidos de serem acessados através de IPFS. Isso melhora quando há incentivos externos para sincronizar e armazenar dados em múltiplos nós, além de contratos sociais fortes para garantir que o conteúdo fique armazenado por muito tempo.
Durabilidade de dados através da Filecoin
A Filecoin constrói sobre a estrutura de conteúdo do IPFS para adicionar durabilidade aos dados através de incentivos criptoeconômicos. Com a Filecoin:
- Clientes fazem acordos com os nós para armazenarem dados. A rede verifica que os minerados estão guardando os dados de forma apropriada. Pequenos pagamentos são feitos regularmente durante a vigência do acordo;
- Mineradores que não cumprem com o acordo de armazenagem são penalizados;
- A recuperação de conteúdo pode ser oferecida por mineradores de armazenamento diretamente, ou por mineradores de recuperação especializados nisso. O usuário que solicita os dados dados paga pelo serviço.
- A Filecoin é boa em armazenar grandes quantidades de dados por longos períodos de tempo.
Aplicações Ecológicas
Audius é uma plataforma de compartilhamento de músicas e áudios, criada para dar aos artistas uma ponte direta com seus ouvintes. Por meio de tecnologia descentralizada, a Audios garante que os artistas controlem seus direitos e suas próprias músicas, fornecendo uma plataforma resistente à censura e que facilita a distribuição artística.
Para criar uma plataforma controlada pelos usuários, é necessário um serviço distribuído de nuvem para servir como base do sistema. A Audios utiliza o IPFS como cerne do armazenamento descentralizado, visando dar a todos a liberdade de compartilhar, monetizar e ouvir qualquer música.
OpenBazaar é uma plataforma P2P de e-commerce onde compradores e vendedores podem participar de forma anônima, sem coleta de dados e sem autoridade central. A plataforma OpenBazaar foi desenvolvida pela OB1.
O IPFS age como rede para armazenamento de conteúdo para o OpenBazaar. Na rede, vendedores e compradores podem operar nós de armazenagem, eliminando a necessidade de utilizar um servidor centralizado. Ao utilizar o IPFS para criar essa rede colaborativa, o OpenBazaar permite que usuários da plataforma negociem sem riscos de coleta de dados ou vazamento de seus dados pessoais.
Morpheus.Network é uma rede de abastecimento que atual como uma plataforma de software-as-a-service (SaaS) para serviços alfandegários. Para enviar produtos de um país a outro, é imprescindível — funcional e legalmente — contar com uma documentação consistentemente verificável a cada envio. O uso que a Morpheus.Network deu ao IPFS é um exemplo a nível empresarial de como essa tecnologia pode guardar e entregar documentações, atendendo a requerimentos de alto padrão das autoridades alfandegárias.
Através do uso de nós do IPFS, combinado com o Ethereum, a Morpheus.Network garante que autoridades, remetentes e destinatários possam constantemente acessar e recuperar dados de envio. Além disso, a plataforma também garante que os documentos utilizados nas transações são verificados e à prova de fraudes.
Uma vez que todos os produtos enviados usando a plataforma Morpheus.Network podem facilmente ser associados com a documentação referente a eles, usuários podem mover carregamentos entre fronteiras com menos atrito. Vale ressaltar ainda que, já que toda a documentação é armazenada usando IPFS, não é feito o uso de serviço centralizado para guardar os dados de envio, incluindo informações financeiras ou outras informações pessoalmente identificáveis.
O valor do IPFS
Em comparação ao protocolo HTTP, o IPFS efetua o armazenamento permanente de informações sem fraude ou exclusão, além de compartilhar recursos. O IPFS não armazena arquivos duplicados, economizando espaço. Ao mesmo tempo, funções distribuídas e armazenamento criptografado permitem que a rede evite pontos únicos de falha, dando mais privacidade e segurança.
O HTTP é um protocolo de rede frágil, altamente centralizado, ineficiente e altamente dependente de outros serviços. Essa tecnologia deixa a desejar em pontos como:
- Altamente vulnerável a ataques e possui alto custo de segurança;
- A velocidade de download é baixa e o custo de armazenamento é alto;
- A centralização dos dados apresenta riscos de vazamentos;
- Dificuldade em movimentar e manter dados, que são facilmente perdidos dentro do protocolo.
Por outro lado, as vantagens do IPFS são exibidas em quatro principais aspectos:
Alta velocidade de download, independência de outros serviços e servidor descentralizado
Todo o sistema IPFS é um sistema distribuído de armazenamento de arquivos, semelhante ao BitTorrent. Ao baixar dados relacionados, eles são obtidos de múltiplos nós ao mesmo tempo, algo que é muito mais rápido do que os downloads do HTTP ou de um servidor centralizado.
Custos de armazenamento são reduzidos
Já que o IPFS usa tecnologia blockchain, a Filecoin é utilizada para incentivar mineradores a compartilharem seus próprios discos rígidos. Com isso, o IPFS remove o modelo de armazenagem redundante de toda a rede, e guardar mais dados se torna mais barato.
Segurança
Servidores centralizados têm dificuldades em resistir ataques DDoS, e um alto fluxo de tráfego pode fazer com que eles fiquem fora do ar. O IPFS tem resistência inerente a esse tipo de ataque, já que todo o acesso é distribuído em nós diferentes.
Preservação de dados
O IPFS é para direcionamento e descoberta de dados, enquanto a Filecoin é para preservá-los. Para alcançar esse objetivo, serviços como Powergate fazer backup dos dados na rede Filecoin, ao mesmo tempo em que garantem que o conteúdo pode ser descoberto por meio do DHT público do IPFS.
Desta forma, os dados estão disponíveis constantemente, e podem ser recuperados ou acessados rapidamente. Além disso, o IPFS garante que os dados estão protegidos por mais tempo na rede Filecoin.
Conclusão
Com a crescente capacidade de armazenagem, usuários definitivamente buscarão soluções mais práticas e econômicas para guardar dados. O IPFS é aberto e inclusivo, atendendo pequenos e grandes provedores de serviços, ou até mesmo um grande centro de dados. Todas essas plataformas podem ser conectadas ao IPFS, que oferece uma forte base para o armazenamento de informações da sociedade. No futuro, o protocolo será uma importante forma de armazenar dados de forma distribuída.
Essas mudanças, no entanto, não acontecem da noite para o dia. No curto prazo, é pouco provável que o modelo de armazenamento descentralizado substituirá completamente os modelos vigentes. No longo prazo, o IPFS e suas novas funcionalidades podem deixar claras as suas vantagens em relação ao HTTP. Assim, a tendência de integração gradual entre HTTP e IPFS será inevitável.
Referências
- IPFS: https://docs.ipfs.io/
- Filecoin: https://docs.filecoin.io/
- Steven Zhang: Mapping out projects using IPFS
- The Revolution of Data Storage
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