Whitepaper là gì? Giải thích về IPFS

Whitepaper là tài liệu sáng lập của một giao thức tiền điện tử, và Whitepaper của InterPlanetary File System (IPFS), được soạn thảo bởi Juan Benet vào năm 2014, là một trong những tài liệu kỹ thuật được trích dẫn nhiều nhất trong hệ sinh thái Web3. Bài viết này giải thích Whitepaper là gì dưới góc độ một định dạng tài liệu, sau đó sử dụng Whitepaper của IPFS làm ví dụ thực tế để chỉ cho bạn chính xác những gì giao thức này đề xuất và tại sao nó lại quan trọng.

Nếu bạn bắt gặp IPFS khi đang nghiên cứu về một dự án NFT, cơ sở hạ tầng của giao thức DeFi hoặc luận điểm đầu tư Filecoin và cần một bản hướng dẫn bằng ngôn ngữ dễ hiểu trước khi đọc trực tiếp tài liệu gốc, bài viết này sẽ cung cấp cho bạn điều đó. Không yêu cầu nền tảng khoa học máy tính.

Những điểm chính

• Whitepaper là một tài liệu kỹ thuật xác định một vấn đề, đề xuất một giải pháp và phác thảo kiến trúc hệ thống cần thiết để triển khai giải pháp đó.
• Whitepaper của IPFS được soạn thảo bởi Juan Benet từ Protocol Labs và được công bố vào năm 2014.
• InterPlanetary File System (IPFS) là một giao thức ngang hàng (P2P) để lưu trữ và truy xuất các tập tin bằng cách sử dụng định danh theo nội dung thay vì vị trí máy chủ.
• IPFS không phải là một Blockchain. Nó là một hệ thống tập tin phân tán.
• IPFS và Filecoin là các dự án riêng biệt: IPFS là giao thức; Filecoin là lớp khuyến khích.
• Nội dung trên IPFS không tự động tồn tại vĩnh viễn. Nó yêu cầu việc ghim (pinning) chủ động để duy trì khả năng truy cập.
• Hầu hết nội dung IPFS hiện nay được truy cập thông qua các trình duyệt tiêu chuẩn qua các cổng kết nối (gateway) HTTP.

Nội dung

• Whitepaper là gì?
• Whitepaper của IPFS: Tổng quan và Tác giả
• IPFS là gì?
• IPFS hoạt động như thế nào?
• Định danh nội dung và Định danh nội dung (CID)
• IPFS so với Web truyền thống (HTTP)
• IPFS có phải là một Blockchain không? Giải thích những khác biệt chính
• IPFS và Filecoin: Sự khác biệt là gì?
• Tính bền vững của dữ liệu, Ghim (Pinning) và Lưu trữ trên IPFS
• Tại sao IPFS lại quan trọng: Ứng dụng trong thực tế
• Hạn chế và những lời chỉ trích đối với IPFS
• Câu hỏi thường gặp
• Đọc gì tiếp theo

Whitepaper là gì?

Một Whitepaper, trong bối cảnh tiền điện tử và công nghệ, là một tài liệu kỹ thuật xác định một vấn đề, đề xuất một giải pháp và phác thảo kiến trúc hệ thống cần thiết để triển khai nó. Cách sử dụng này khác biệt với Whitepaper của chính phủ, vốn là các tài liệu chính sách. Trong tiền điện tử, một Whitepaper là đặc tả kỹ thuật nền tảng mà một giao thức hoặc dự án công bố để thiết lập ý định thiết kế của mình.

Thể loại Whitepaper có một lịch sử rõ ràng trong lĩnh vực Blockchain và Web3. Whitepaper của Bitcoin (Satoshi Nakamoto, 2008) đã thiết lập định dạng với một tài liệu dài chín trang nêu tên vấn đề chi tiêu gấp đôi (double-spend), đề xuất một giải pháp mật mã và mô tả kiến trúc ngang hàng để triển khai giải pháp đó. Whitepaper của Ethereum (2013) của Vitalik Buterin đã mở rộng định dạng này để đề xuất các hợp đồng thông minh có thể lập trình trên một Nền tảng tính toán phân tán. Năm tiếp theo, Whitepaper về IPFS của Juan Benet đã áp dụng truyền thống tương tự cho việc lưu trữ tệp phân tán. Mỗi tài liệu này đều tuân theo cùng một logic cấu trúc: nêu tên một vấn đề, đề xuất một kiến trúc, trích dẫn các công trình trước đó mà nó dựa trên.

Một bản sách trắng (whitepaper) khác với một bản sách rút gọn (litepaper), vốn là một bản tóm tắt ngắn hơn, dễ tiếp cận hơn nhắm đến các đối tượng không rành về kỹ thuật. Sách rút gọn giải thích khái niệm; sách trắng quy định cụ thể về cấu trúc kiến trúc.

Nội dung của Whitepaper bao gồm những gì

Một bản Whitepaper kỹ thuật có cấu trúc tốt thường bao gồm các nội dung sau:

["Tóm tắt hoặc Giới thiệu: một bản tóm tắt ngắn gọn về vấn đề và giải pháp được đề xuất","Tuyên bố vấn đề: mô tả chính xác về sự cố kỹ thuật hoặc hệ thống mà giao thức giải quyết","Giải pháp đề xuất: ý tưởng kiến trúc cốt lõi, bao gồm các lựa chọn thiết kế chính","Kiến trúc kỹ thuật: cách hệ thống hoạt động, bao gồm cấu trúc dữ liệu và đặc tả giao thức của nó","Các trường hợp sử dụng: các ứng dụng cụ thể của hệ thống được đề xuất","Token economics (nếu có): cách bất kỳ tiền điện tử liên quan nào khuyến khích sự tham gia mạng lưới","Năng lực đội ngũ và công trình đã thực hiện: nền tảng của tác giả và nghiên cứu hiện có mà đề xuất xây dựng dựa trên"]

Các dự án xuất bản sách trắng vì bốn lý do chính:

["Thiết lập uy tín kỹ thuật: một whitepaper chi tiết cho thấy dự án được xây dựng dựa trên một kiến trúc xác định, chứ không phải sự đầu cơ","Truyền đạt mục đích thiết kế: các nhà phát triển đánh giá giao thức cần biết nó làm gì và làm như thế nào trước khi xây dựng trên đó","Khuyến khích sự xem xét của đồng nghiệp: việc công bố đặc tả kỹ thuật cho phép các nhà nghiên cứu và kỹ sư xác định các lỗi trước khi triển khai","Ghi lại mục tiêu cho các nhà đầu tư và công chúng: một whitepaper tạo ra một hồ sơ công khai về những gì dự án tuyên bố làm, tạo điều kiện cho trách nhiệm giải trình"]

Cách đọc whitepaper tiền điện tử

1. Đọc phần nêu vấn đề trước để hiểu protocol tuyên bố giải quyết điều gì
2. Kiểm tra xem giải pháp đề xuất có logic với vấn đề đã nêu hay không
3. Xác minh thông tin cá nhân của đội ngũ và các công trình trước đây mà họ trích dẫn
4. Xem phần kiến trúc kỹ thuật để đánh giá xem thiết kế có mạch lạc hay không
5. Nếu có liên quan đến token, xem xét liệu các ưu đãi kinh tế có phù hợp với các mục tiêu đã nêu hay không

whitepaper IPFS là một ví dụ minh họa cho mọi thứ mà một whitepaper kỹ thuật vững chắc làm được. Phần tiếp theo sẽ trình bày chi tiết những gì nó nói.

IPFS Whitepaper: Tổng quan và Tác giả

Sách trắng (whitepaper) IPFS, được viết bởi Juan Benet thuộc Protocol Labs vào năm 2014, đề xuất một hệ thống tệp phân tán theo mô hình ngang hàng, định địa chỉ theo nội dung được thiết kế để thay thế hoặc bổ sung cho web dựa trên HTTP.

Ai đã viết IPFS Whitepaper

Whitepaper IPFS được viết bởi Juan Benet, một nhà khoa học máy tính và người sáng lập Protocol Labs, và xuất bản năm 2014. Benet có nền tảng Khoa học Máy tính tại Stanford và cũng là người tạo ra Filecoin và thư viện mạng libp2p. Protocol Labs, tổ chức do ông sáng lập, là một công ty nghiên cứu và phát triển tập trung vào cơ sở hạ tầng internet phi tập trung. Nó duy trì IPFS, Filecoin và libp2p như những dự án mã nguồn mở sẵn có cho mọi nhà phát triển hoặc tổ chức.

Protocol Labs hoạt động như một công ty vì lợi nhuận nhưng xuất bản các giao thức cốt lõi của mình dưới dạng các tiêu chuẩn mở. IPFS không thuộc sở hữu độc quyền của Protocol Labs; đây là một giao thức mã nguồn mở với sự đóng góp từ các nhà phát triển trong toàn bộ hệ sinh thái.

Điều mà IPFS Whitepaper đề xuất: Tóm tắt dễ hiểu

Web hiện tại lưu trữ các tệp trên máy chủ và bạn truy xuất chúng bằng cách truy cập một địa chỉ cụ thể (một URL) trỏ đến máy chủ cụ thể đó. Whitepaper của IPFS đề xuất một cách tiếp cận khác: thay vì tìm kiếm một tệp dựa trên vị trí lưu trữ của nó, bạn tìm kiếm dựa trên chính nội dung của nó. Mỗi tệp sẽ có một dấu vân tay mã hóa duy nhất và bất kỳ máy tính nào trong mạng lưới đang lưu trữ tệp đó đều có thể cung cấp nó cho bạn. Không có một máy chủ duy nhất nào sở hữu nội dung.

Bạn có thể đọc whitepaper IPFS gốc trực tiếp. Các phần bên dưới giải thích các khái niệm cốt lõi của nó bằng ngôn ngữ dễ hiểu.

Các Khái Niệm Chính trong IPFS Whitepaper

• Địa chỉ hóa nội dung: tìm tệp dựa trên nội dung của chúng, không phải vị trí máy chủ
• Mã định danh nội dung (CID): dấu vân tay mật mã duy nhất được gán cho mọi tệp trên IPFS
• DAG Merkle (Đồ thị có hướng không chu trình): cấu trúc dữ liệu mà IPFS sử dụng để tổ chức và liên kết các khối tệp
• Bảng băm phân tán (DHT): lớp định tuyến xác định nút nào nắm giữ nội dung nào
• Mạng ngang hàng (P2P): truy xuất tệp từ bất kỳ nút nào nắm giữ nội dung, không phải máy chủ tập trung
• IPNS (Hệ thống Tên liên hành tinh): con trỏ có thể thay đổi cho phép địa chỉ ổn định để cập nhật nội dung
• Khử trùng lặp dữ liệu: các khối giống hệt nhau chia sẻ một CID, vì vậy dữ liệu giống nhau không bao giờ được lưu trữ hai lần trên mạng

IPFS là gì?

InterPlanetary File System (IPFS) là một giao thức ngang hàng mã nguồn mở dùng để lưu trữ và chia sẻ dữ liệu trong một hệ thống tập tin phân tán, được phát triển bởi Juan Benet và duy trì bởi Protocol Labs. Không giống như web truyền thống, vốn tìm kiếm các tập tin theo vị trí máy chủ (URL), IPFS tìm kiếm các tập tin thông qua nội dung của chúng, sử dụng một dấu vân tay mật mã duy nhất được gọi là Mã định danh nội dung (CID).

IPFS phù hợp với kiến trúc rộng lớn hơn của web phi tập trung (Web3), một mô hình internet mới nổi, nơi dữ liệu và ứng dụng được phân phối trên nhiều nút thay vì bị kiểm soát bởi các thực thể tập trung như Google, Amazon hoặc Meta. IPFS cung cấp lớp lưu trữ và định tuyến nội dung mà các ứng dụng phi tập trung cần để hoạt động mà không phụ thuộc vào máy chủ của bất kỳ công ty đơn lẻ nào. NFT siêu dữ liệu, các trang web phi tập trung và tài sản dApp đều dựa vào IPFS như một lớp lưu trữ bền vững trong ngăn xếp Web3.

Các phần tiếp theo giải thích cách IPFS đạt được điều này về mặt kỹ thuật, cách nó so sánh với HTTP và Blockchain, và thực trạng áp dụng trong thực tế của nó.

IPFS giải quyết vấn đề gì?

IPFS khắc phục bốn điểm yếu về cấu trúc của web dựa trên HTTP:

• Link rot (hỏng liên kết): khi máy chủ ngoại tuyến hoặc URL thay đổi, tệp tại địa chỉ đó sẽ biến mất vĩnh viễn
• Censorship (kiểm duyệt): chính phủ hoặc nhà cung cấp dịch vụ internet có thể chặn truy cập vào máy chủ, loại bỏ nội dung khỏi các khu vực
• Bandwidth bottlenecks (nghẽn băng thông): nội dung phổ biến tạo ra tải tập trung lên một máy chủ duy nhất, gây chậm
• Silent data tampering (sửa đổi dữ liệu ngầm): một tệp tại URL có thể bị sửa đổi mà không có bất kỳ ghi nhận nào về sự thay đổi, và người đọc không có cách nào phát hiện ra

IPFS giải quyết từng vấn đề này bằng cách loại bỏ máy chủ khỏi phương trình truy xuất. Nội dung được lưu trữ trên một mạng phân tán và được tìm thấy dựa trên nội dung của nó thay vì vị trí của nó. So sánh đầy đủ giữa HTTP và IPFS xuất hiện trong mục so sánh riêng bên dưới.

IPFS Dùng Để Làm Gì?

IPFS được sử dụng trong nhiều loại ứng dụng trong hệ sinh thái Web3:

• Lưu trữ siêu dữ liệu NFT: Các dự án NFT dựa trên Ethereum lưu trữ hình ảnh và siêu dữ liệu trên IPFS, với CID được nhúng trong Hợp đồng Thông minh để tạo ra một liên kết chống giả mạo giữa Token và nội dung của nó
• Lưu trữ trang web phi tập trung: các trang web có thể được xuất bản lên IPFS và truy cập mà không cần bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ trung tâm nào
• Lớp dữ liệu ứng dụng Web3: các ứng dụng phi tập trung lưu trữ dữ liệu Ngoài chuỗi trên IPFS để tránh chi phí và các hạn chế của việc lưu trữ Trên chuỗi
• Phân phối nội dung chống kiểm duyệt: các nhà báo và nhà lưu trữ sử dụng IPFS để xuất bản nội dung không thể bị gỡ bỏ bằng cách chặn một máy chủ duy nhất
• Bảo tồn dữ liệu học thuật và lưu trữ: dữ liệu nghiên cứu và hồ sơ lịch sử có thể được lưu trữ trên IPFS với bằng chứng mật mã về tính toàn vẹn

IPFS hoạt động như thế nào?

IPFS lưu trữ và truy xuất tệp thông qua một quy trình bao gồm chia nhỏ nội dung thành các phần, tạo dấu vân tay mật mã cho mỗi phần và phân phối các phần đó trên một mạng ngang hàng (P2P) không có máy chủ trung tâm. Nếu bạn quen thuộc với cách các giao thức tiền điện tử ngang hàng như Litecoin và các mạng phân tán khác) hoạt động ở cấp độ mạng, IPFS tuân theo một logic tương tự về sự tham gia của các nút phân tán.

Mạng ngang hàng: Không có Máy chủ Trung tâm

Lựa chọn kiến trúc nền tảng của IPFS là mạng ngang hàng (peer-to-peer). Trong web truyền thống, trình duyệt của bạn sẽ liên hệ với một máy chủ cụ thể và yêu cầu tệp tin tại một đường dẫn nhất định. Trong mạng ngang hàng, bất kỳ máy tính nào tham gia (được gọi là node) mà giữ tệp tin đó đều có thể cung cấp cho bạn.

Sự khác biệt này rất quan trọng vì nó loại bỏ điểm lỗi duy nhất. Nếu một máy chủ ngoại tuyến, bất kỳ tài nguyên HTTP nào mà nó lưu trữ sẽ không khả dụng. Trong mạng P2P, cùng một tệp có thể được truy xuất từ bất kỳ nút nào lưu trữ nó. IPFS mở rộng kiến trúc này bằng cách thêm định địa chỉ nội dung (content addressing), do đó mạng biết chính xác nút nào lưu trữ tệp nào.

Cách IPFS Lưu trữ và Truy xuất Tệp: Từng Bước

1. Một tệp được chia thành các phân đoạn dữ liệu nhỏ hơn.
2. Mỗi phân đoạn được chạy qua một hàm băm mật mã, tạo ra một dấu vân tay duy nhất được gọi là Mã định danh nội dung (Content Identifier - CID).
3. Các phân đoạn được liên kết với nhau trong một cấu trúc dữ liệu gọi là Merkle DAG (Đồ thị có hướng không chu trình), trong đó CID của nút gốc đại diện cho toàn bộ tệp.
4. CID của tệp được công bố lên Bảng băm phân tán (DHT), bảng này ghi lại các nút nào trên mạng đang lưu trữ các phân đoạn đó.
5. Khi một người dùng khác yêu cầu tệp theo CID, IPFS sẽ truy vấn DHT để tìm các nút hiện đang lưu giữ các phân đoạn liên quan.
6. Các phân đoạn được truy xuất từ các nút ngang hàng đó, được lắp ráp lại và xác minh đối chiếu với CID gốc để xác nhận tính toàn vẹn của dữ liệu.

Không có máy chủ đơn lẻ nào tham gia vào quy trình này. Bất kỳ nút nào nắm giữ một CID nhất định đều có thể cung cấp nội dung đó cho bất kỳ người yêu cầu nào. Điều này có nghĩa là một tệp được lưu trữ trên IPFS có thể tồn tại ngay cả khi bất kỳ nút riêng lẻ nào ngừng hoạt động, miễn là có ít nhất một nút khác tiếp tục lưu trữ tệp đó.

Merkle DAG: Cách IPFS tổ chức dữ liệu

Hãy tưởng tượng một Merkle DAG giống như một cây gồm các mảnh ghép, trong đó mỗi mảnh có một ID duy nhất dựa trên nội dung của nó và cũng ghi lại ID của bất kỳ mảnh nào mà nó liên kết tới. ID của mảnh gốc đại diện cho toàn bộ bức tranh đã hoàn thành. Thay đổi bất cứ điều gì trong bức tranh sẽ làm thay đổi ID gốc, khiến bất kỳ sự giả mạo nào cũng có thể phát hiện ngay lập tức.

Về mặt kỹ thuật, Merkle DAG (Đồ thị có hướng không chu trình) là một cấu trúc dữ liệu trong đó mỗi nút được định danh bằng mã băm mật mã học và liên kết với các nút khác thông qua mã băm của chúng, tạo nên một cấu trúc có thể kiểm chứng và chống giả mạo. Vì các phân đoạn giống hệt nhau luôn tạo ra cùng một CID, IPFS sẽ tự động khử trùng lặp dữ liệu. Cùng một nội dung sẽ không bao giờ được lưu trữ hai lần trên toàn mạng lưới.

IPFS thuộc danh mục hệ thống tệp phân tán: các hệ thống mà dữ liệu được lưu trữ và truy xuất trên mạng lưới các nút thay vì từ một máy chủ duy nhất, dựa trên nền tảng bao gồm NFS, AFS và mô hình lưu trữ đối tượng của Git. Git sử dụng cùng nguyên tắc cơ bản, nơi mỗi commit được xác định bằng một mã băm (hash) của nội dung nó, tạo thành một chuỗi lịch sử chống giả mạo. IPFS áp dụng nguyên tắc tương tự này cho tất cả việc lưu trữ nội dung.

Bảng Băm Phân Tán: IPFS Tìm Kiếm Nội Dung Như Thế Nào

Hãy tưởng tượng Bảng băm phân tán (DHT) giống như một danh bạ điện thoại phân tán: thay vì một thư mục trung tâm duy nhất liệt kê ai nắm giữ nội dung gì, hàng nghìn nút mỗi nút sẽ giữ một phần của chỉ mục. Khi bạn muốn có một tệp, bạn bán cho mạng lưới biết nút nào hiện đang giữ tệp đó, và mạng lưới sẽ chuyển yêu cầu của bạn đến các đối tác phù hợp.

Về mặt hình thức, DHT là một hệ thống định tuyến phi tập trung, ánh xạ các định danh nội dung tới các nút ngang hàng hiện đang lưu trữ nội dung đó. IPFS sử dụng thuật toán Kademlia (một biến thể DHT cụ thể được phát triển vào năm 2002) cho chức năng khám phá và định tuyến ngang hàng này. Giống như BitTorrent, IPFS truy xuất tệp từ nhiều ngang hàng đồng thời thay vì từ một máy chủ trung tâm duy nhất. Khác với BitTorrent, IPFS được thiết kế như một lớp vĩnh viễn, có thể định địa chỉ cho web mở thay vì một công cụ để chia sẻ các tệp torrent riêng lẻ.

Địa chỉ hóa nội dung và Mã nhận dạng nội dung (CID)

Định địa chỉ nội dung là sự đổi mới kiến trúc cốt lõi giúp IPFS hoạt động khác biệt so với web truyền thống, và việc hiểu nó là chìa khóa để nắm bắt mọi khía cạnh khác của giao thức.

Định địa chỉ nội dung là gì?

Hãy xem nó giống như tìm một cuốn sách bằng mã số ISBN thay vì vị trí trên kệ ở một cửa hàng cụ thể. Mã ISBN định danh cuốn sách dựa trên chính bản chất của nó. Nội dung không bao giờ thay đổi bất kể cửa hàng nào bán nó. Vị trí trên kệ định danh cuốn sách dựa trên nơi nó được lưu trữ vào thời điểm hiện tại, và nếu cửa hàng đó đóng cửa, vị trí trên kệ sẽ trở nên vô dụng. Mã ISBN vẫn còn hiệu lực.

Định danh theo nội dung là một phương thức truy xuất tệp sử dụng mã băm mật mã học của nội dung tệp làm địa chỉ của nó. Khác với định danh theo vị trí, nơi mà một URL trỏ đến một máy chủ và đường dẫn cụ thể, một địa chỉ nội dung trỏ trực tiếp đến chính nội dung đó và có thể được cung cấp bởi bất kỳ nút nào đang lưu giữ nội dung đó. Ý nghĩa thực tiễn then chốt là: nếu nội dung thay đổi dù chỉ một byte, địa chỉ cũng sẽ thay đổi. Điều này có nghĩa là định danh theo nội dung cung cấp khả năng xác minh tính toàn vẹn dữ liệu tích hợp sẵn, bởi vì địa chỉ cũng chính là bằng chứng cho thấy nội dung bạn nhận được chính xác là những gì đã yêu cầu.

CID trong IPFS là gì?

Content Identifier (CID) là địa chỉ duy nhất được gán cho mọi mẩu nội dung được lưu trữ trên IPFS, được tạo ra bằng cách chạy nội dung đó thông qua một hàm băm mã hóa. Một CID thực tế sẽ trông như thế này:

QmR7GSQM93Cx5eAg6a6yRzNde1FQv7uL6X1o4k7zrJa3LX

Hai tệp tin giống hệt nhau luôn tạo ra cùng một CID. Thay đổi dù chỉ một byte trong một tệp tin sẽ tạo ra một CID hoàn toàn khác. Bất kỳ node nào trên mạng IPFS đều có thể xác minh rằng nội dung mà họ nhận được khớp với CID mà họ đã yêu cầu. Nếu các mã băm khớp nhau, nội dung đó là xác thực và không bị thay đổi.

Một hàm băm mật mã học hoạt động giống như một máy tạo dấu vân tay: khi bạn đưa vào bất kỳ tệp nào, nó sẽ xuất ra một chuỗi có độ dài cố định duy nhất đại diện cho tệp đó. Cùng một đầu vào luôn tạo ra cùng một đầu ra, và trên thực tế, hai tệp khác nhau gần như không thể tạo ra cùng một dấu vân tay. IPFS chạy mọi tệp và mọi phân đoạn qua một hàm băm để tạo ra CID của nó, đó là lý do tại sao CID đóng vai trò vừa là địa chỉ vừa là công cụ kiểm tra tính toàn vẹn cùng một lúc.

IPFS cũng bao gồm Hệ thống Tên Liên hành tinh (IPNS), cung cấp các địa chỉ có thể thay đổi để cho phép một liên kết ổn định được cập nhật nhằm trỏ đến các phiên bản nội dung mới, tương tự như cách tên miền của một trang web không đổi ngay cả khi địa chỉ IP của máy chủ thay đổi. Điều này giải quyết mối lo ngại tự nhiên rằng việc định danh nội dung bằng mã băm (content addressing) là không thực tế đối với nội dung cần được cập nhật.

Bảng dưới đây xem trước những khác biệt chính giữa định địa chỉ theo vị trí và định địa chỉ theo nội dung. So sánh đầy đủ IPFS và HTTP sẽ có ở phần tiếp theo.

IPFS so với Web truyền thống (HTTP)

HTTP và IPFS giải quyết cùng một vấn đề cơ bản (truy xuất dữ liệu qua mạng) nhưng chúng đưa ra các lựa chọn kiến trúc đối lập về cách xác định và định vị dữ liệu đó.

Web truyền thống sử dụng tính năng định vị dựa trên địa điểm. Một URL như https://example.com/file.jpg sẽ hướng dẫn trình duyệt của bạn liên hệ với một máy chủ cụ thể tại một địa chỉ IP cụ thể và truy xuất một tệp cụ thể tại một đường dẫn cụ thể. Nội dung bạn nhận được chỉ đáng tin cậy bằng chính máy chủ đó. Nếu máy chủ ngoại tuyến, bị chặn hoặc sửa đổi tệp, trải nghiệm sẽ bị giảm sút hoặc hoàn toàn thất bại. Đó không phải là lỗi trong HTTP; đó là những sự đánh đổi vốn có của việc định vị dựa trên địa điểm.

HTTP được tối ưu hóa cho tốc độ và sự đơn giản, được hỗ trợ bởi hàng thập kỷ công cụ phát triển trưởng thành. IPFS ưu tiên khả năng phục hồi và tính xác thực, đánh đổi hệ sinh thái công cụ đã được thiết lập đó. Đây là những mục tiêu thiết kế khác nhau, dẫn đến các sự đánh đổi khác nhau và không có cái nào vượt trội hơn một cách toàn diện. Lựa chọn phù hợp phụ thuộc vào những gì mà một ứng dụng cụ thể cần.

IPFS có thay thế HTTP không?

Không. IPFS không được thiết kế để thay thế HTTP. Hiện nay, hầu hết nội dung IPFS được truy cập thông qua các cổng HTTP gateway, nghĩa là người dùng có thể tiếp cận nội dung IPFS bằng trình duyệt tiêu chuẩn mà không cần bất kỳ phần mềm đặc biệt nào. Hai giao thức này hoạt động song song thay vì cạnh tranh với nhau.

IPFS có phải là một Blockchain không? Giải thích những khác biệt chính

Không. IPFS không phải là một blockchain và hai công nghệ này phục vụ các mục đích hoàn toàn khác nhau, mặc dù chúng thường được sử dụng cùng nhau trong cùng một ngăn xếp ứng dụng Web3.

Blockchain là một sổ cái phân tán, chỉ có thể ghi thêm, ghi lại các giao dịch trong các khối được liên kết mật mã, được duy trì bởi một mạng lưới các nút phải đạt được sự đồng thuận về trạng thái của sổ cái. Blockchain được thiết kế để ghi lại những gì đã xảy ra và làm cho bản ghi đó có khả năng chống giả mạo. Đối với những độc giả muốn tìm hiểu thêm về cách thức hoạt động của sự đồng thuận phân tán ở cấp độ blockchain, kiến trúc blockchain của Cardano thể hiện điều gì) minh họa thiết kế cơ bản tương tự trong thực tế.

IPFS là một hệ thống tệp phân tán giúp lưu trữ và truy xuất nội dung bằng cách sử dụng địa chỉ nội dung. Nó không duy trì một chuỗi các bản ghi giao dịch. Nó không yêu cầu sự đồng thuận giữa các nút để truy xuất tệp. Nó không có đồng tiền điện tử gốc riêng. Nó tổ chức dữ liệu theo mô hình Merkle DAG (Đồ thị có hướng không chu trình) thay vì một chuỗi các khối.

Hai công nghệ này bổ sung cho nhau chứ không đồng nghĩa. NFT ví dụ, các hợp đồng thông minh trên Ethereum thường lưu trữ siêu dữ liệu và phương tiện của Token trên IPFS. Blockchain lưu trữ CID trỏ đến tệp; IPFS lưu trữ chính tệp đó. Cấu trúc này giữ cho dữ liệu lớn ở ngoài chuỗi (nơi lưu trữ tốn kém) đồng thời duy trì một liên kết chống giả mạo giữa Token và nội dung của nó.

IPFS và Filecoin: Sự khác biệt là gì?

IPFS và Filecoin là hai dự án riêng biệt được tạo ra bởi cùng một tổ chức, Protocol Labs, nhưng chúng phục vụ các chức năng khác nhau. Việc nhầm lẫn giữa hai dự án này là một trong những hiểu lầm phổ biến nhất trong hệ sinh thái Web3.

IPFS là giao thức ngang hàng để lưu trữ và truy xuất dữ liệu được địa chỉ hóa theo nội dung. Filecoin là một loại tiền điện tử riêng biệt và mạng lưới khuyến khích, thanh toán cho các nhà điều hành nút để lưu trữ dữ liệu trên IPFS một cách bền vững. Cách đơn giản nhất để nhớ sự khác biệt: IPFS là cơ sở hạ tầng; Filecoin là hệ thống thanh toán.

Theo mặc định, nội dung IPFS chỉ khả dụng khi có ít nhất một node đang chủ động lưu trữ nó. Không có động lực kinh tế tích hợp sẵn nào cho một node để lưu trữ nội dung mà nó không tự tạo ra hoặc yêu cầu. Nếu mọi node nắm giữ một CID cụ thể ngừng lưu trữ nó, nội dung đó sẽ trở nên không thể truy cập được ngay cả khi địa chỉ CID vẫn còn tồn tại.

Filecoin giải quyết vấn đề này bằng cách thanh toán cho các nhà cung cấp lưu trữ bằng mã thông báo FIL để cam kết lưu trữ dữ liệu cụ thể trong các khoảng thời gian đã thỏa thuận, được hỗ trợ bởi các bằng chứng mật mã. Các nhà cung cấp lưu trữ phải thế chấp tài sản và số tài sản này sẽ bị tịch thu nếu họ không duy trì được dữ liệu đã cam kết lưu trữ, từ đó tạo ra một sự đảm bảo kinh tế về tính bền vững của dữ liệu.

IPFS hoạt động mà không cần Filecoin. Filecoin không thể hoạt động nếu không có IPFS.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này chỉ nhằm mục đích giáo dục và cung cấp thông tin. Không có nội dung nào trong đây cấu thành lời khuyên về tài chính, đầu tư hoặc pháp lý. Filecoin (FIL) là một loại tiền điện tử. Đầu tư tiền điện tử tiềm ẩn rủi ro. Tham khảo ý kiến của một cố vấn tài chính có trình độ trước khi đưa ra bất kỳ quyết định đầu tư nào.

Tính bền vững của dữ liệu, Ghim và Lưu trữ trên IPFS

IPFS không tự động lưu trữ nội dung vĩnh viễn. Đây là một chi tiết gây ngạc nhiên cho nhiều độc giả khi tiếp cận giao thức này lần đầu tiên.

Khi một nút IPFS truy xuất nội dung, nó sẽ tạm lưu nội dung đó vào bộ nhớ đệm. Bộ nhớ đệm sẽ bị xóa dần theo thời gian thông qua một quy trình gọi là thu gom rác (garbage collection), loại bỏ các nội dung mà nút không yêu cầu giữ lại một cách rõ ràng. Nếu không có nút nào trên mạng được hướng dẫn chủ động để lưu giữ một CID cụ thể, nội dung đó sẽ không còn khả dụng, mặc dù địa chỉ CID vẫn hợp lệ về mặt kỹ thuật và nội dung đó đã từng có thể truy cập được.

Hãy coi việc ghim (pinning) giống như đánh dấu một tệp và yêu cầu nút IPFS của bạn giữ nó vĩnh viễn, thay vì coi đó là một bản tải xuống tạm thời. Về mặt kỹ thuật, ghim là một lệnh yêu cầu một nút IPFS duy trì nội dung cụ thể vượt quá vòng đời bộ nhớ đệm mặc định và loại trừ nội dung đó khỏi quá trình dọn rác (garbage collection). Nếu bạn xuất bản nội dung lên IPFS mà không ghim nội dung đó ở đâu đó, bạn đang dựa vào việc các nút khác sẽ tự nguyện lưu nó vào bộ nhớ đệm vô thời hạn, điều này không được đảm bảo.

Để đảm bảo nội dung IPFS luôn có thể truy cập, bạn có ba tùy chọn thực tế:

• Chạy nút IPFS của riêng bạn và tự ghim nội dung. Điều này mang lại cho bạn quyền kiểm soát trực tiếp nhưng yêu cầu quản lý cơ sở hạ tầng liên tục.
• Sử dụng dịch vụ ghim chuyên dụng. Pinata, web3.storage và Filebase lưu trữ nội dung của bạn trên các nút IPFS mà họ quản lý, mà không yêu cầu bất kỳ thiết lập kỹ thuật nào từ phía bạn.
• Sử dụng Filecoin cho lưu trữ bền vững có khuyến khích kinh tế. Các nhà cung cấp lưu trữ cam kết theo hợp đồng duy trì dữ liệu của bạn, với bằng chứng mật mã và hình phạt tài chính cho việc không tuân thủ.

Nội dung IPFS mang tính vĩnh viễn miễn là có ít nhất một nút (node) đang chủ động ghim (pinning) nó. Nếu không có việc ghim hoặc lưu trữ trên Filecoin, nội dung có thể trở nên không khả dụng ngay cả khi CID vẫn còn lưu hành trong các hợp đồng thông minh, tài liệu hoặc các tham chiếu khác.

Tại sao IPFS lại quan trọng: Ứng dụng thực tế

IPFS không còn là một đề xuất lý thuyết nữa. Giao thức này đã được triển khai vào thực tế trên nhiều danh mục cơ sở hạ tầng Web3, từ việc lưu trữ siêu dữ liệu NFT cho đến lớp mạng của chính Ethereum.

Nhiều tiêu chuẩn NFT dựa trên Ethereum sử dụng CID của IPFS để lưu trữ siêu dữ liệu và tệp phương tiện ngoài chuỗi, với CID được nhúng trong hợp đồng thông minh để tạo một liên kết chống giả mạo giữa token và nội dung của nó. Cấu trúc này có nghĩa là bằng chứng nội dung của NFT sẽ tồn tại ngay cả khi nhà cung cấp lưu trữ riêng lẻ ngừng hoạt động. Protocol Labs đã trích xuất lớp mạng được xây dựng cho IPFS thành một thư viện độc lập có tên là libp2p, thứ mà kể từ đó đã được lớp đồng thuận của Ethereum áp dụng làm ngăn xếp mạng ngang hàng của nó. Việc áp dụng đó thể hiện tác động rộng lớn hơn của công nghệ IPFS đối với cơ sở hạ tầng Web3, vượt xa khả năng lưu trữ tệp. Các tổ chức bao gồm Internet Archive đã khám phá việc phân phối nội dung dựa trên IPFS cho mục đích lưu trữ.

IPFS cung cấp lớp lưu trữ và định tuyến nội dung mà các ứng dụng phi tập trung phụ thuộc vào để duy trì dữ liệu mà không cần máy chủ tập trung. NFT siêu dữ liệu, các tệp trang web phi tập trung và tài sản dApp được lưu trữ trên IPFS có thể tồn tại vô thời hạn miễn là các node tiếp tục ghim chúng, không phụ thuộc vào hoạt động liên tục của bất kỳ công ty đơn lẻ nào. Để biết thêm ngữ cảnh về cách các hệ sinh thái tiền điện tử phát triển và được theo dõi, cách xếp hạng dữ liệu tiền điện tử hoạt động) giải thích cơ sở hạ tầng thị trường rộng lớn hơn xung quanh các giao thức này.

Bạn có thể truy cập nội dung IPFS hôm nay bằng ba cách:

["Cổng IPFS công khai: truy cập ipfs.io/ipfs/[CID] hoặc cloudflare-ipfs.com/ipfs/[CID] trong bất kỳ trình duyệt tiêu chuẩn nào; không cần cài đặt","Ứng dụng IPFS trên máy tính hoặc trình duyệt Brave: Brave có hỗ trợ IPFS tích hợp sẵn, cho phép phân giải địa chỉ IPFS trực tiếp mà không cần cổng trung gian","Dịch vụ IPFS dòng lệnh: dành cho người dùng kỹ thuật muốn chạy node của riêng mình và tham gia trực tiếp vào mạng lưới"]

Truy cập cổng (gateway) hoạt động dựa trên HTTP, nghĩa là nội dung IPFS có thể truy cập được trên bất kỳ trình duyệt tiêu chuẩn nào mà không cần phần mềm đặc biệt. Hầu hết người dùng sẽ thấy tùy chọn cổng là đủ để duyệt nội dung được lưu trữ trên IPFS.

Những hạn chế và chỉ trích đối với IPFS

IPFS giải quyết các vấn đề thực tế của web truyền thống, nhưng giao thức này cũng mang lại những sự đánh đổi riêng mà bất kỳ đánh giá kỹ lưỡng nào cũng cần phải xem xét trực tiếp.

Hạn chế về khả năng lưu trữ dữ liệu là mối quan tâm thực tế quan trọng nhất. Nội dung trên IPFS chỉ bền vững chừng nào các node sẵn sàng lưu trữ nó. Đây không phải là một lỗi thiết kế theo nghĩa truyền thống; đó là hậu quả trực tiếp của việc loại bỏ máy chủ trung tâm, vốn sẽ chịu trách nhiệm giữ cho nội dung khả dụng. Gánh nặng về khả năng lưu trữ chuyển từ nhà cung cấp hạ tầng sang nhà xuất bản nội dung, những người phải chủ động quản lý việc ghim (pinning) hoặc trả phí cho bộ nhớ Filecoin.

Định tuyến DHT gây ra độ trễ truy xuất mà HTTP không gặp phải. Đối với nội dung phổ biến được nhiều nút ghim, IPFS hoạt động tốt vì các peer lân cận có thể cung cấp nội dung nhanh chóng. Đối với nội dung hiếm hoặc các tệp mới tải lên, IPFS có thể chậm hơn đáng kể so với phản hồi HTTP được cache tốt. Đây là một sự đánh đổi hiệu năng thực tế, không phải là lý thuyết.

IPFS có cấu trúc phi tập trung. Không có một thực thể duy nhất nào kiểm soát mạng lưới, và tính toàn vẹn của nội dung được đảm bảo bằng mật mã thông qua việc xác minh CID. Tuy nhiên, IPFS không cung cấp tính ẩn danh. Địa chỉ IP của các nút tham gia có thể nhìn thấy trong quá trình truy xuất nội dung, điều này có nghĩa là IPFS không phải là một công cụ bảo vệ quyền riêng tư và không nên được xem là như vậy.

Mục Hỏi Đáp (FAQ) bên dưới trực tiếp đề cập đến một số đánh đổi này.

Câu hỏi thường gặp

Các câu hỏi sau đây phản ánh những thắc mắc được tìm kiếm phổ biến nhất về IPFS và sách trắng, được trả lời trực tiếp.

IPFS giải quyết vấn đề gì?

IPFS giải quyết bốn điểm yếu về cấu trúc của web dựa trên HTTP: liên kết hỏng, kiểm duyệt, nghẽn cổ chai băng thông và giả mạo dữ liệu âm thầm. HTTP lưu trữ các tệp trên các máy chủ trung tâm. Nếu máy chủ ngoại tuyến hoặc URL thay đổi, tệp sẽ biến mất. IPFS lưu trữ các tệp trên một mạng ngang hàng phân tán và định danh chúng theo nội dung thay vì vị trí, nhờ đó các tệp vẫn có thể truy cập được miễn là còn ít nhất một nút đang lưu trữ chúng.

Định danh bằng nội dung trong IPFS là gì?

Định danh nội dung là một phương pháp truy xuất tệp tin dựa trên nội dung bên trong thay vì vị trí lưu trữ của chúng. Thay vì yêu cầu một máy chủ cụ thể cung cấp tệp tin tại một URL cụ thể, IPFS yêu cầu mạng lưới cung cấp tệp tin khớp với một dấu vân tay mã hóa cụ thể được gọi là Mã định danh nội dung (Content Identifier - CID). Điều này có nghĩa là cùng một tệp tin có thể được truy xuất từ bất kỳ nút nào đang lưu giữ nó, và chính CID sẽ chứng minh rằng tệp tin chưa bị thay đổi.

IPFS khác với Blockchain như thế nào?

IPFS là một hệ thống tệp phân tán để lưu trữ và truy xuất nội dung; một blockchain là một sổ lệnh phân tán để ghi lại các giao dịch. IPFS sử dụng Merkle DAG (Directed Acyclic Graph) để tổ chức các phần tệp; một blockchain sử dụng một chuỗi các khối được liên kết mật mã để ghi lại lịch sử giao dịch. Hai công nghệ này thường được sử dụng cùng nhau, với các ứng dụng blockchain lưu trữ các tệp lớn trên IPFS và ghi lại CID của tệp trên chuỗi để tạo ra một tham chiếu chống giả mạo.

CID trong IPFS là gì?

Bộ định danh nội dung (CID) là địa chỉ duy nhất được gán cho mọi phần nội dung được lưu trữ trên IPFS, được tạo ra bằng cách đưa nội dung qua một hàm băm mật mã. Hai tệp giống hệt nhau luôn tạo ra cùng một CID; thay đổi dù chỉ một byte cũng tạo ra một CID hoàn toàn khác. Điều này khiến CID vừa là địa chỉ vừa là kiểm tra tính toàn vẹn: nếu nội dung bạn nhận được khớp với CID bạn yêu cầu, bạn biết tệp đó là xác thực và không bị thay đổi.

Ai đã tạo ra IPFS và khi nào?

Whitepaper IPFS được viết bởi Juan Benet, một nhà khoa học máy tính và người sáng lập Protocol Labs, và xuất bản năm 2014. Protocol Labs, tổ chức mà Benet đã thành lập, tiếp tục phát triển và duy trì IPFS như một giao thức mã nguồn mở với sự đóng góp từ các nhà phát triển trong toàn bộ hệ sinh thái.

IPFS có an toàn và phi tập trung không?

IPFS có cấu trúc phi tập trung. Không có thực thể đơn lẻ nào kiểm soát mạng lưới và tính toàn vẹn của nội dung được đảm bảo bằng hàm băm mật mã. Bất kỳ nút nào truy xuất tệp đều có thể xác minh rằng tệp đó khớp với CID được yêu cầu. Tuy nhiên, tính khả dụng của nội dung phụ thuộc vào việc ghim (pinning) hoạt động: nếu không có nút nào lưu trữ tệp, tệp đó sẽ không thể truy cập được. IPFS không cung cấp tính ẩn danh, vì địa chỉ IP của các nút tham gia sẽ hiển thị trong quá trình truy xuất tệp.

Filecoin là gì và nó có liên quan như thế nào đến IPFS?

Filecoin là một mạng lưới lưu trữ và tiền điện tử riêng biệt được tạo ra bởi Protocol Labs, chuyên trả cho các nhà vận hành nút bằng mã thông báo FIL để lưu trữ dữ liệu trên IPFS một cách lâu dài. IPFS là giao thức nền tảng; Filecoin là lớp khuyến khích kinh tế được xây dựng trên Top của nó. IPFS hoạt động mà không cần Filecoin, nhưng Filecoin yêu cầu IPFS để hoạt động.

Whitepaper trong tiền điện tử là gì?

Whitepaper trong tiền điện tử là một tài liệu kỹ thuật mô tả thiết kế của một giao thức, vấn đề mà nó giải quyết và kiến trúc được sử dụng để giải quyết vấn đề đó. Whitepaper Bitcoin, do Satoshi Nakamoto xuất bản năm 2008, đã thiết lập định dạng cho ngành này. Hầu hết các dự án blockchain và Web3 uy tín xuất bản một whitepaper như tài liệu tham khảo kỹ thuật nền tảng của họ.

Làm cách nào để truy cập nội dung trên IPFS?

Cách đơn giản nhất để truy cập nội dung IPFS là thông qua một cổng công khai: truy cập ipfs.io/ipfs/[CID] hoặc cloudflare-ipfs.com/ipfs/[CID] trong bất kỳ trình duyệt tiêu chuẩn nào, không yêu cầu cài đặt. Trình duyệt Brave có hỗ trợ IPFS tích hợp sẵn, phân giải địa chỉ IPFS một cách trực tiếp. Đối với người dùng kỹ thuật, việc chạy ứng dụng IPFS desktop hoặc daemon dòng lệnh sẽ kết nối bạn trực tiếp với mạng ngang hàng (peer-to-peer).

IPFS có thay thế internet không?

Không. IPFS không được thiết kế để thay thế Internet hoặc HTTP. Đây là một giao thức bổ sung, giải quyết các hạn chế cụ thể của mô hình HTTP, đặc biệt là về tính bền vững của dữ liệu, khả năng chống kiểm duyệt và tính toàn vẹn của nội dung. Hầu hết nội dung IPFS hiện tại được truy cập thông qua các cổng HTTP, điều này có nghĩa là hai hệ thống hoạt động song song với nhau thay vì cạnh tranh.

Bài đọc tiếp theo

Sau khi đọc bài viết này, bạn có kiến thức nền tảng cần thiết để tương tác với giao thức IPFS, đánh giá whitepaper và hiểu vị thế của IPFS trong hệ sinh thái Web3 rộng lớn hơn. Giờ đây, bạn có thể giải thích whitepaper là gì, tóm tắt những gì whitepaper của IPFS đề xuất, phân biệt IPFS với blockchain và HTTP, và hiểu lý do tại sao Filecoin và pinning tồn tại như những giải pháp riêng biệt cho vấn đề lưu trữ bền vững.

Các bước tiếp theo của bạn tùy thuộc vào nhu cầu của bạn:

• Đọc Whitepaper IPFS gốc) để biết thông số kỹ thuật đầy đủ do Juan Benet soạn thảo
• Tham khảo tài liệu IPFS chính thức để biết chi tiết triển khai hiện tại, tài liệu tham khảo API và hướng dẫn do Protocol Labs duy trì
• Khám phá các nguyên tắc cơ bản về Blockchain thông qua các giao thức liên quan để củng cố nền tảng Web3 của bạn

Lưu ý về tính chính xác: IPFS là một giao thức mã nguồn mở đang được phát triển tích cực. Các chi tiết kỹ thuật, số liệu áp dụng và thông tin hệ sinh thái có thể thay đổi sau khi xuất bản. Tham khảo tài liệu IPFS chính thức tại docs.ipfs.tech để biết các thông số kỹ thuật mới nhất.

Đọc thêm

["- Cardano Ada Tiền điện tử Blockchain là gì được giải thích","- Litecoin Ltc Tiền điện tử hoạt động như thế nào được giải thích","- Polkadot Tiền điện tử Dot Coin Parachains là gì được giải thích"]