IPFS

IPFS (InterPlanetary File System) ist ein Peer-to-Peer-Protokoll, um Dateien anhand ihres Inhalts statt ihres Speicherorts zu veröffentlichen, zu finden und abzurufen. Jede Datei und jedes Verzeichnis erhält eine aus den Daten abgeleitete Kennung, den CID, und wer sie herunterlädt, kann prüfen, genau das erhalten zu haben, was angefordert wurde, unabhängig davon, von welchem Node es stammt. Der CID verifiziert die Daten, belegt aber weder, wer sie veröffentlicht hat, noch, dass ihr Inhalt wahr ist.

Die Idee stammt von Juan Benet, der vorschlug, die verknüpfte Datenstruktur von Git mit dem Peer-to-Peer-Austausch von BitTorrent zu kombinieren. Im Mai 2014 gründete er Protocol Labs, um das Projekt voranzutreiben, veröffentlichte im Juli desselben Jahres das Whitepaper, und 2015 erschien die erste Alpha-Version der Referenzimplementierung, die heute Kubo heißt. Protocol Labs entwickelte außerdem Filecoin als ergänzende Anreizschicht: IPFS funktioniert ohne Token, Filecoin fügt einen vergüteten Speichermarkt hinzu.

Eingesetzt wird es vor allem für Metadaten und Bilder von NFTs, für Dokumente, auf die Smart Contracts verweisen, für Frontends dezentraler Anwendungen und für die Verteilung öffentlicher Daten. Da unterschiedliche Optionen für Chunking und Kodierung für dieselbe Datei verschiedene CIDs erzeugen können, muss die Aufbereitung der Inhalte reproduzierbar sein, wenn die Kennung Teil eines Geschäftsprozesses ist.

IPFS teilt die Arbeit in drei Funktionen auf: Daten repräsentieren und adressieren, die Nodes finden, die sie vorhalten, und sie übertragen. Zur Adressierung kombiniert der CID den Hash der Daten mit ihrem Codec. Große Dateien werden mit UnixFS in Blöcke zerlegt und in einem gerichteten azyklischen Graphen vom Typ Merkle (Merkle DAG) verknüpft, sodass jede Änderung an einem Block einen neuen CID für das Gesamtobjekt ergibt.

Um Inhalte zu finden, fragen die Nodes eine verteilte Kademlia-Hashtabelle (DHT) ab, die auf libp2p läuft und angibt, welche Peers den jeweiligen CID speichern. Eine Implementierung kann diese Suche über eine HTTP-API auch an einen anderen Dienst delegieren. Die Übertragung zwischen Peers erfolgt mit Bitswap, und HTTP-Gateways ermöglichen Browsern und Anwendungen ohne IPFS-Implementierung das Herunterladen der Inhalte.

Wer eine Datei zu einem Node hinzufügt, verpflichtet andere nicht, sie aufzubewahren. Zwischengespeicherte Kopien sind temporär und werden von der lokalen Garbage Collection entfernt, sofern sie nicht per Pinning fixiert sind. Die Verfügbarkeit hängt davon ab, dass erreichbare Provider diese Daten vorhalten und ausliefern; deshalb unterscheidet das Produkt zwischen Integrität des Inhalts, Persistenz des Speichers und Verfügbarkeit des Zugriffswegs.

Sein wichtigster Beitrag ist eine verifizierbare Referenz, die nicht von einem bestimmten Server abhängt. Bei einer NFT-Kollektion oder der Dokumentation eines tokenisierten Vermögenswerts wird das Verzeichnis mit Bildern, Metadaten oder Dokumenten aufbereitet, sein CID ermittelt und die Referenz im Smart Contract hinterlegt. Die IPFS-Dokumentation empfiehlt, in den Metadaten ipfs://-URIs und keine Gateway-URLs zu speichern: Die Referenz ist damit nicht an einen Provider gebunden, und die Anwendung erzeugt den HTTP-Link in ihrer Präsentationsschicht.

Dasselbe gilt für eine dezentrale Anwendung: Ihr statischer Build wird auf IPFS veröffentlicht und über ein Gateway oder einen ENS-Namen aufgelöst. Eine Änderung des Inhalts bedeutet eine neue Referenz, es sei denn, die Anwendung nutzt einen Mechanismus für veränderliche Namen. Vor der Veröffentlichung werden interne Links, Dateitypen und der Zugriff über die vorgesehenen Schnittstellen geprüft.

Der Betrieb hält wiederherstellbare Kopien vor, prüft die Pins regelmäßig und testet den Zugriff über mehr als eine Infrastruktur, sei es über eigene Nodes mit IPFS Cluster oder über einen Remote-Pinning-Dienst. Diese Prüfungen erkennen unvollständige Inhalte oder einen nicht erreichbaren Provider. Eine Referenz on-chain zu speichern, entbindet nicht davon, die Dateien zu pflegen, die ihr Bedeutung geben.

IPFS verschlüsselt Dateien nicht automatisch. Wer personenbezogene oder vertrauliche Dokumente veröffentlicht, muss entscheiden, ob sie offengelegt werden dürfen und wie Verschlüsselung, Schlüssel und Zugriff verwaltet werden. Es gibt auch keine allgemeine Garantie, dass alle Kopien gelöscht werden, sobald Dritte den Inhalt erhalten haben.

Öffentliche Gateways, wie sie die IPFS Foundation anbietet, sind ein gemeinnütziger Dienst, der viele Ressourcen seiner Betreiber bindet; die Dokumentation selbst empfiehlt, dass eine Anwendung mit dauerhafter Nutzung ihr eigenes Gateway betreibt. Path-Gateways isolieren den Origin nicht und sollten nicht zum Hosten von Webanwendungen verwendet werden.

Die Entscheidung zwischen IPFS und herkömmlichem Speicher hängt davon ab, ob das Produkt verifizierbare Adressierung und Verteilung über mehrere Provider benötigt. Filecoin und andere Systeme ergänzen Anreize oder Speicherverträge, machen aber nicht aus jeder Referenz eine garantiert dauerhafte Verfügbarkeit. Das Angebot umfasst Speicher, Replikation, Gateways und Wiederherstellungstests für den Zeitraum, den das Produkt benötigt.