IPFS基础-高级操作

本文主要讲IPFS的一些高级应用，虽说高级，但依旧属于IPFS基础中尽可能掌握的内容。主要讲解IPFS网络中如何持久保存数据、如何发布消息、命名空间怎样使用等。

IPFS中发布动态内容

从IPFS原理可知，每上传一个文件，都有唯一的一个地址指向这个文件，假如我发布了一篇博客，此时得到一个地址A，如果我对博客内容做了一点改动，重新发布后，得到的地址变为了B， 这样会对博客浏览者造成很大困惑，无法通过一个稳定的地址来访问我的这篇博客。针对此类问题，IPFS推出了一个新的技术，叫IPNS（星际文件命名系统），其实这技术也不算新了，很多年前就已经推出了。 使用该技术，会为一个文件提供一个稳定的命名空间或者叫地址（姑且这么理解），无论文件改变多少次，该地址始终都会指向最新改动后的文件。也就是说，无论我的博客修改并发布多少次，IPNS的地址始终指向我最后一次修改后的博客。

先新建一个文件，并上传到IPFS

echo "hello jason" > test.txt
ipfs add test.txt

输出结果：

added QmcMR7dqXvUxgCXpwmKHyeu4mbwGAfvd5zoa7fY4UYmtPP test.txt

通过RSA公钥绑定文件内容

1. 查看当前IPFS节点的所有公钥

ipfs key list -l

输出结果：

k51qzi5uqu5dmd05ublqz4hxj2iuyy888cihg06pzda9lm4qghxnwrnwywaup0 self 

表示当前IPFS节点只有一个公钥key，且其别名为self，表示属于节点ID的，就是说该公钥唯一对应到IPFS的节点ID
2. 创建新的RSA公钥

ipfs key gen --type=rsa --size=2048 newkey

生成新的公钥：k2k4r8pp1pt90mojqe0xgerxyjum439xhob526rvmhd5iambe7ri60f1
也就是说，此时该IPFS节点有两个公钥了，用上面的命令ipfs key list -l查看:

k51qzi5uqu5dmd05ublqz4hxj2iuyy888cihg06pzda9lm4qghxnwrnwywaup0 self   
k2k4r8pp1pt90mojqe0xgerxyjum439xhob526rvmhd5iambe7ri60f1       newkey

发现新加了一个公钥匙，对应别称为newkey
3. 将文件CID挂载到newkey的公钥地址上

ipfs name publish --key=newkey QmcMR7dqXvUxgCXpwmKHyeu4mbwGAfvd5zoa7fY4UYmtPP

输出结果：

Published to k2k4r8pp1pt90mojqe0xgerxyjum439xhob526rvmhd5iambe7ri60f1: /ipfs/QmcMR7dqXvUxgCXpwmKHyeu4mbwGAfvd5zoa7fY4UYmtPP

输出表明已经将文件CID关联到指定公钥了，即绑定了固定的一个地址，也就是IPNS地址
4. 浏览器访问：

http://localhost:8080/ipns/k51qzi5uqu5dmd05ublqz4hxj2iuyy888cihg06pzda9lm4qghxnwrnwywaup0

5. 以后每次改动文件后，重复执行上面的步骤，最终都可以用同一个公钥来访问这个文件最新状态，其实也就是，每次公钥绑定了哪个CID，就能通过公钥(IPNS)在浏览器中看到对应CID的文件内容

通过当前节点绑定文件内容

看了上面的内容，其实很容易理解这个节点绑定文件内容的逻辑，也就是说ipfs name publish的时候，不要指定--key，则会默认将CID绑定到节点的self的公钥上，这个公钥本来就是关联节点ID的，因此文件就直接和节点绑定了，这样的坏处是，整个节点只能指向一个文件，很不灵活，因此一般不会在生产环境中使用这种方式。这里就不详细说明了（没啥好讲的，都是同一回事）。

持久保存IPFS网络数据

如果文件存储在别人的IPFS节点上，直接在自己节点ipfs cat 文件，虽然能够读取到远程节点的这个文件，但这个文件只会临时缓存到自己的节点上，一段时间后，自己节点的缓存机制（手动命令：ipfs repo gc）会自动将这个文件给删除掉，造成下次从自己节点再次读取该文件的时，还得重新缓存的问题，严重影响了体验。
为此，需要一个方式，能够永久保留下从远程节点读取到的文件。这里需要用到的命令是：

ipfs pin add QmcMR7dqXvUxgCXpwmKHyeu4mbwGAfvd5zoa7fY4UYmtPP

如此可以将远程文件永久保存在自己节点上

查看当前节点有哪些永久保存的文件和目录

ipfs pin ls --type=all

资源手动回收

也就是手动清除缓存，释放资源

ipfs repo gc

强制删除本地的某个文件目录及其子文件

ipfs pin rm -r QmejvEPop4D7YUadeGqYWmZxHhLc4JBUCzJJHWMzdcMe2y

操作IPFS Merkle DAG

IPFS的两个核心概念：默克尔树（Merkle）和有向无环图（DAG）。数据的存储结构大部分是Merkle DAG形式构成。理论部分不在这里介绍，本文主要介绍Merkle DAG的操作。
之所以介绍，是因为在操作分布式数据库、分布式版本控制软件时，非常重要。 更通俗的说，就是操作一个文件的子块数据时，是需要掌握这部分内容的
关于块和对象的裂变理论部分，本文不作详述。只要记着：Block超过256Kb，就会生成新的Block；Object的Links数量超过174个，就会生成新的Object

创建Merkle DAG结构

通过ipfs add上传的文件，本身就是为文件创建Merkle DAG对象

ipfs add test.txt

输出结果：

added QmWJgfUvpjNN7ycjYac86kogRPmS1Bj33gH2LRMA9dPW1j test.txt

查看结构信息和子对象信息：

ipfs object links -v QmWJgfUvpjNN7ycjYac86kogRPmS1Bj33gH2LRMA9dPW1j

输出结果：

Hash                                           Size   Name
QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP 262158 
QmVp79sgyHbzvpF8cdB7pmpbBYEkNoKUEBajTzpv9HhdqV 19869 

可以看出有两个地址来管理这个test.txt文件，第一个地址：QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP对应文件的256kb文件块，另一个地址：QmVp79sgyHbzvpF8cdB7pmpbBYEkNoKUEBajTzpv9HhdqV对应文件的剩余大小。也就是说，一个文件是按照256kb来切分文件块的。
使用如下命令即可查看每个子块的信息：

ipfs cat QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP
ipfs cat QmVp79sgyHbzvpF8cdB7pmpbBYEkNoKUEBajTzpv9HhdqV

组装子块数据

该命令可以将文件的指定子块合并成一个新文件。

ipfs cat QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP QmVp79sgyHbzvpF8cdB7pmpbBYEkNoKUEBajTzpv9HhdqV > test2.txt

这是Merkle DAG的一种应用。该应用同时也可以用于身份校验，比如某两个子块合并后校验权限A，某三个子块合并后校验权限B，这个扩展应用根据需要灵活考虑。

块和对象的区别

1. 块：代表的是文件分割后的一部分，可以通过如下命令查看块信息，只有hash和对应的大小：

ipfs block stat QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP

输出结果：

Key: QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP
Size: 262158

2. 对象：一般代表的是在IPFS中存储的一个完整文件，当然，块也可以理解是一个对象。查看信息，比如块hash用如下命令查看：

ipfs object stat QmZCxwMMGar8RDc4ckezyL1uNS2ACKKyUvh6kDc6g2urHP

输出结果：

NumLinks:       0
BlockSize:      262158
LinksSize:      4      # 链接本身也是有容量等
DataSize:       262154 
CumulativeSize: 262158

可以看出输出结果明显比用块查看多出很多信息，入链接数、块大小、对象大小等

操作Block

对于小的文件(小于256Kb)，可以直接使用block来操作，能够提高处理效率。

1. block存储小数据

echo "hello jason block" | ipfs block put

输出结果：

QmQbQ6mZ79dj7VSXUZWDfLavVvwEYkRrhbpELMDP3J4CtY

2. block读取小数据

ipfs block get QmQbQ6mZ79dj7VSXUZWDfLavVvwEYkRrhbpELMDP3J4CtY

输出结果：

hello jason block

3. 查看block信息

ipfs block stat QmQbQ6mZ79dj7VSXUZWDfLavVvwEYkRrhbpELMDP3J4CtY

输出结果：

Key: QmQbQ6mZ79dj7VSXUZWDfLavVvwEYkRrhbpELMDP3J4CtY
Size: 18

3. 删除

ipfs block rm QmQbQ6mZ79dj7VSXUZWDfLavVvwEYkRrhbpELMDP3J4CtY

输出结果：

removed QmQbQ6mZ79dj7VSXUZWDfLavVvwEYkRrhbpELMDP3J4CtY

操作Object

1. 创建IPFS DAG对象

echo "hello jason object" | ipfs add

输出结果：

added QmZU1y9z8WxQJLAxQHrqFDrQsmLrLYuHiCfMYhbLFP8S43 QmZU1y9z8WxQJLAxQHrqFDrQsmLrLYuHiCfMYhbLFP8S43

2. 返回对象数据，输出JSON格式

ipfs object get QmZU1y9z8WxQJLAxQHrqFDrQsmLrLYuHiCfMYhbLFP8S43

输出结果：

{"Links":[],"Data":"\u0008\u0002\u0012\u0013hello jason object\n\u0018\u0013"}

可以看出返回两个字段：Links子块链接和Data数据
3. 返回解码后的数据

ipfs object data QmZU1y9z8WxQJLAxQHrqFDrQsmLrLYuHiCfMYhbLFP8S43

输出结果：

hello jason object

4. 为已有数据追加新数据

echo "patch info" > ./patch.txt
ipfs object patch append-data QmZU1y9z8WxQJLAxQHrqFDrQsmLrLYuHiCfMYhbLFP8S43 ./patch.txt

输出结果：

QmfDtGvBafCPCoR6hNetXAgBZ2kg4Y2CPpfHL2RRGU38z2

5. 解析新内容

ipfs object data QmfDtGvBafCPCoR6hNetXAgBZ2kg4Y2CPpfHL2RRGU38z2

输出结果：

hello jason object
patch info

IPFS消息发布

该功能当前属于实验功能(记忆从0.4版本到今天0.8版本这个功能一直处于实验阶段)，需要在启动IPFS节点的时候，带入如下参数，开启消息功能：

ipfs daemon --enable-pubsub-experiment

相关主要命令

# 列出本节点订阅的全部主题
ipfs pubsub ls

# 列出与本节点相连接的开通pubsub功能的节点
ipfs pubsub peers

# 发布数据到相应的主题
ipfs pubsub pub <topic><data>

# 订阅主题
ipfs pubsub sub <topic>

实际操作

多节点模拟主题发布与订阅，需先确保各个节点的私有环境，排除外界其余关联节点的干扰。比如A、B两个节点，将B节点关联到A节点

1. 在A节点订阅主题topic-A，如此凡是发往这个这个主题的消息，都会被A接收

ipfs pubsub sub topic-A

此时A处于接收状态
2. 在B节点对主题topic-A发布消息Hello Jason

ipfs pubsub pub topic-A "Hello Jason"

3. 此时A节点收到B节点发来的信息：Hello Jason

4. 扩展：消息可以通过中间节点转发：A->C->B，就是说即使C不订阅任何主题，只要B订阅了A的主题，依旧能经过C来接收到

应用场景

1. 可以用于及时通信
2. 可用于分布式数据库

总结

本文综合介绍了IPFS的一些高级操作，能够更深的了解一些IPFS的应用层的技术逻辑，对后续业务层应用会起到一定的帮助。

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