除了比特幣和以太坊等電子交易系統(tǒng),以區(qū)塊鏈為代表的去中心化技術(shù)也以數(shù)據(jù)防篡改和數(shù)據(jù)安全等方面作為切入點(diǎn)嵌入到了Web領(lǐng)域中,而星際文件系統(tǒng)（Interplanetary File System,IPFS）就是這樣一款將區(qū)塊鏈技術(shù)和Web相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了去中心化web的區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)。IPFS的目標(biāo)是取代HTTP成為下一代的互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議。目前互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的后臺(tái)大多使用了以數(shù)據(jù)副本為代表的冗余技術(shù)。IPFS本身沒有數(shù)據(jù)冗余措施,而是通過集群管理工具實(shí)現(xiàn)了一個(gè)靜態(tài)的副本策略,但是靜態(tài)策略存在無法根據(jù)用戶訪問熱度調(diào)整副本數(shù)量、以及存儲(chǔ)空間占用均衡性差等問題。基于以上問題本文的主要工作在于:（1）文件的訪問熱度具有一定的時(shí)序性,通過對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的訪問熱度的預(yù)測,系統(tǒng)可以提前調(diào)整副本的數(shù)量,以應(yīng)對(duì)短時(shí)間內(nèi)激增的流量。針對(duì)靜態(tài)策略中不考慮文件熱度導(dǎo)致的高熱度副本訪問延時(shí)高的問題,本文提出基于SVR（Support Vector Regression）的文件訪問熱度預(yù)測算法,該算法能夠?qū)υL問熱度進(jìn)行預(yù)測,并根據(jù)熱度的變化調(diào)整副本。以應(yīng)對(duì)用戶訪問量突增的情況。（2）其次,通過對(duì)IPFS的文件訪問方式的研究... 

【文章來源】：西安郵電大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IPFS架構(gòu)圖

第2章相關(guān)技術(shù)7L1L2L3L4Hash(L1)Hash0-0Hash(L2)Hash0-1Hash(L3)Hash0-2Hash(L4)Hash0-3Hash(hash0-0,hash(0-1))Hash0Hash(hash0-2,hash0-3)Hash1Hash(hash0,hash1)TopHashDataBlocks圖2.3默克爾樹結(jié)構(gòu)默克爾有向無環(huán)圖也是一種類似于默克爾樹的結(jié)構(gòu)，不同的是它是通過有向無環(huán)圖來組織節(jié)點(diǎn)的。因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以有多個(gè)父節(jié)點(diǎn)，也可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，不同于默克爾樹，默克爾DAG中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊的哈希。TopHashH0-3H0-2H0-1H0-0block4block3block1block0block2圖2.4默克爾DAG結(jié)構(gòu)示意圖通過DAG，IPFS實(shí)現(xiàn)了1）內(nèi)容可尋址，通過頂層哈希我們就可以獲取整個(gè)文件。2）內(nèi)容防篡改，文件中的每一塊被修改都會(huì)導(dǎo)致頂層哈希的改變。3）數(shù)據(jù)去重，兩個(gè)相同文件生成的DAG是完全相同的。IPFS中的每一個(gè)文件都會(huì)被表示為DAG的形式。如圖2.5所示，IPFSObject表示一個(gè)文件所創(chuàng)建的DAG中的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)中有存儲(chǔ)具體數(shù)據(jù)的數(shù)組和指向子對(duì)象的指針。指針使用IPFSLink表示，每個(gè)指針中存在包含了指針名字，指向的文件塊的哈希和指向的塊的大校

西安郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2.5IPFS對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.1.4塊的交換-BitSwap協(xié)議DAG解決了IPFS對(duì)象的組織和定義問題，但是對(duì)于一個(gè)P2P存儲(chǔ)系統(tǒng)更重要的是解決對(duì)等方如何獲取和發(fā)布文件塊的問題。受到BitTorrent協(xié)議的啟發(fā)，IPFS使用BitSwap協(xié)議來處理節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換問題。BitSwap的主要工作是1）向其他的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求塊2）根據(jù)一些規(guī)則向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)塊。節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換方式類似于一個(gè)交易市場，為了保證交易的公平，節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)一個(gè)全局賬本。并且需要公開自己需要的塊的列表，在BitSwap中使用需求列表（wantlist）結(jié)構(gòu)表示節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求的塊列表，使用havelist表示節(jié)點(diǎn)已經(jīng)存儲(chǔ)的文件。1）BitSwap賬本為了防止數(shù)據(jù)篡改，BitSwap會(huì)記錄節(jié)點(diǎn)交換的塊。當(dāng)節(jié)點(diǎn)建立連接時(shí)，雙方會(huì)首先交換自己的賬本，然后開始核驗(yàn)賬本的正確性。如果一方發(fā)現(xiàn)賬本有誤，會(huì)終止交換過程，并清空錯(cuò)誤的賬本。圖2.6IPFS賬本結(jié)構(gòu)圖2.6是IPFS中用來表示賬本的結(jié)構(gòu)體，其中有表示賬本擁有者的owner和partner字段。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)大小的byte_sent和byte_recv字段。2）BitSwap的核心結(jié)構(gòu)BitSwap和Peer結(jié)構(gòu)是比較核心的兩個(gè)結(jié)構(gòu)。BitSwap是一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中l(wèi)edgers和Active字段是兩個(gè)哈希表。ledgers鍵為節(jié)點(diǎn)ID值為賬本；Active鍵為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]CSCloud云存儲(chǔ)系統(tǒng)副本管理方法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙彩云.長安大學(xué) 2018
[4]基于訪問熱度分類的元數(shù)據(jù)副本技術(shù)研究[D]. 李靜.華中科技大學(xué) 2016
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