IPFS (eng. InterPlanetary File System) je peer-to-peer distribuirani sustav za razmjenu i pohranu datoteka. U konačnici, IPFS bi mogao poslužiti kao zamjena za HTTP, odnosno HTTPS protokole kao temelj za Web.

Ključne riječi: IPFS; InterPlanetary File System; blockchain; P2P; distributed file system

IPFS je skup protokola koji opisuju organizaciju i prijenos podataka s idejom peer-to-peer umrežavanja. Budući da je ovo primjer open-source protokola, postoje mnoge različite implementacije i primjeri upotrebe. Usprkos tome, njegova glavna uloga ostaje objavljivanje podataka kao što su web-stranice i medijske datoteke.

IPFS je relativno novonastali protokol. Godine 2014. osnovao ga je Juan Benet s ciljem decentralizacije weba. Od tada ga implementira sve više aplikacija i servisa - preglednici Opera i Brave pružaju gateway na IPFS mrežu; “shadow libraries” omogućavaju dijeljenje knjiga putem IPFS-a; Filecoin je dijeljeni oblak također baziran na IPFS-u. U konačnici, IPFS bi mogao zamijeniti protokole HTTP i HTTPS kao temelj za novi decentralizirani web.

Moderni web, odnosno protokoli za prijenos i reprezentaciju podataka suočeni su s mnogim problemima. IPFS nastoji riješiti mnoge od njih.

• Verifikacija. IPFS svakoj datoteci dodjeljuje kriptografski hash. Na taj način osigurani su njezini autentičnost i integritet, odnosno nemoguće je (ili zanemarivo teško) da napadač manipulira sadržajem datoteke. HTTP ne zaštićuje same datoteke, već ograničava pristup do njih. Međutim, ovaj način podložan je mnogim napadima gdje se korisnik lažno predstavlja kao strana koja ima prava pristupa zahtijevanoj datoteci.

• Otpornost. Web je organiziran tako da su sve datoteke pohranjene na nekolicini servera. Ukoliko jedan server padne, nitko od korisnika nema pristup niti jednom servisu koji je server pružao, što zovemo single point of failure. IPFS nema jednu točku neuspjeha i korisnici si međusobno ne moraju vjerovati. Pad jednog ili čak više čvorova u mreži ne utječe na rad cijele mreže jer IPFS čvor može dohvatiti podatke iz mreže sve dok barem još jedan drugi čvor u mreži ima te podatke, bez obzira na njegovu lokaciju. Ovo je velika prednost decentralizirane mreže.

• Centralizacija. IPFS je open-source distribuirana mreža što znači da ogromne količine podataka više nisu pohranjene na jednom serveru već raspodijeljene na sve čvorove u mreži. Serveri koje koristimo danas su u vlasništvu nekog tijela koje je osobno odgovorno za njihovo uzdržavanje. Kada bi to tijelo propalo puno podataka bilo bi izgubljeno. Umjesto toga, IPFS uzdržava zajednica koja razvija aplikacije, alate i implementacije koje koriste protokol.

• Performanse. IPFS omogućuje brži dohvat podataka nego do sada. Podaci se adresiraju prema sadržaju pomoću kriptografskog hasha, za razliku od HTTP-a koji adresira prema lokaciji (pomoću http adresa). Stoga, sadržaj se može dohvaćati s više različitih mjesta odjednom te objediniti na ciljnom računalu.

• Propadanje linkova. HTTP ima problem s propadanjem linkova jer jedino tako adresira podatke. Kada link više nije aktivan, podaci su (u teoriji) izgubljeni. IPFS rješava taj problem adresiranjem podataka sadržajem, a ne lokacijom.

• Suverenitet podataka.

• Pohrana izvan lanca.

• Prvo-lokalni software.

• Zaključavanje dobavljača.

Funkcije IPFS-a se mogu podijeliti na tri glavna podsustava.

Podaci su u IPFS-u organizirani u blokove, a svakom bloku je pridijeljen jedinstveni identifikator CID (eng. content identifier). CID se izračunava pomoću hasha i codeca bloka što osigurava da je jedinstven prema sadržaju bloka. Na taj način postignute su dvije važne stvari: dohvat podataka vrši se prema sadržaju (hash direktno kodira sadržaj bloka) te mogućnost verifikacije pomoću usporedbe traženog i dobivenog CID-a (jer CID jedinstveno opisuje sadržaj bloka). Za rad s CID-ovima koristi se sustav IPLD (eng. InterPlanetary Linked Data). IPLD opisuje veze između podataka usmjerenim acikličnim grafovima Merkle DAG. To je posebna matematička konstrukcija kod koje svaki čvor u grafu ima svoj identifikacijski broj. Na ovaj način IPFS može povezati više blokova koji su na različitim lokacijama u jednu datoteku. Za pohranu i prijenos podaci se pakiraju u Content Addressable aRchive (CAR) datoteke u obliku serijalizirane arhive. CAR datoteke slične su TAR datotekama po tome što su dizajnirane za pohranu kolekcija podataka adresiranih prema sadržaju.

Slika 1. Prikaz čvorova u IPFS mreži. Gornji korisnik dodaje datoteku u mrežu, računa se hash. Donji korisnik dohvaća datoteku, uspoređuju se traženi i dohvaćeni hashevi. [9]

Usmjeravanje sadržaja podrazumijeva način na koji IPFS pronalazi traženi CID u mreži, tj. pronalazi korisnike koji pružaju sadržaj s traženim CID-om. Da bi IPFS pronašao zatraženi sadržaj nije dovoljno da zna samo njegov identifikacijski broj, već ga mora povezati s IP adresama računala. U ovu svrhu koristi se sustav Kademili, distribuirana hash tablica (DHT). Možemo zamisliti veliku hash tablicu distribuiranu na više čvorova u mreži u kojoj su zapisane IP adrese i odgovarajući CID brojevi. Računala mogu saznati imaju li susjedni čvorovi traženi CID akcijom koja se zove Bitswap. U ovom slučaju nije potrebno pretraživati DHT, nego poslati upit sa željenim CID-om susjednim čvorovima koji ga zatim traže od svojih susjeda dok ne naiđu na računalo koje sadrži podatak. Ako neki čvor u mreži ne implementira sve značajke IPFS-a potrebne za usmjeravanje (npr. ne računa DHT tablicu), moguće je delegirati usmjeravanje protokolu HTTP. Ova značajka vrlo je korisna jer omogućava integriranje IPFS-a u već postojeće sustave. Za otkrivanje računala u mreži, koristi se mDNS (eng. multicast Domain Name Server), inačica protokola DNS. Na taj način računalo koje odašilje zahtjev jako brzo doznaje koji su čvorovi u mreži čak i kad nema pristupa internetu. Slika 2. Prikaz kako se objavljuje, traži i dohvaća sadržaj protokolom IPFS. [10]

[1] J. Son, G Kim, H. Jung, J. Bang, J. Park: A forensic investigation framework for decentralized storage services

[2] E. Nyaletey, R. M. Parizi, Q. Zhang, K. -K. R. Choo: BlockIPFS - Blockchain-Enabled Interplanetary File System for Forensic and Trusted Data Traceability

[3] https://ipfs.tech/

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/InterPlanetary_File_System

[5] C. Patsakis, F. Casino: Hydras and IPFS: A Decentralised Playground for Malware

[6] https://www.zdnet.com/article/developers-watch-your-code-official-python-repository-spread-malicious-projects/

[7] https://www.bleepingcomputer.com/news/security/phishing-attacks-distributed-through-cloudflares-ipfs-gateway/

[8] J. Benet: IPFS - Content Addressed, Versioned, P2P File System

[9] Hojati M., Farmer C, Feick R., Robertson C.: Decentralized geoprivacy: leveraging social trust on the distributed web