链动精灵丨揭秘IPFS数据互换模块Bitswap

IPFS是一个旨在建设耐久且漫衍式存储和共享文件的网络传输协议，与传统的文件系统差异的是它是一种基于内容寻址的点对点超媒体宣布协议。IPFS网络中的节点组成一个漫衍式文件系统网络，个中BitSwap是IPFS对的焦点模块，主要认真网络中其他节点之间和发送数据块。

BitSwap是IPFS网络中界说数据块互换方法的一种协议，是一种基于统一名目标动静对等协议，有别于request、response方法的协议。简答的说就是IPFS请求和响应的动静都利用同一范例的动静包。由于在IPFS网络中，所有Peers都是对等节点，不存在BitTorret中那样的Tracker处事器，所以通信的方法越发简朴。

BitSwap协议还界说了如何请求数据、如何发送数据以及向谁发送数据等计策，每个节点都可以有本身的计策，作为数据互换的焦点模块，BitSwap利用一些预界说的鼓励机制来促进网络中数据的活动，通过一个点对点之间的传输记录账原来到达互惠的目标。

IPFS每一个节点都维护了两个列表：

·已有的数据块（have_list）

·想要的数据块（want_list）

当两个节点成立毗连后，他们会按照hava_list和want_list互通有无。跟BitTorrent纷歧样的是：BitSwap获取数据块的时候不限于从同一个torrent内里。也就是说BitSwap可以从不属于本文件的其他文件获取数据块(只要数据块的哈希值一样，数据内容一定是一样的)，从全局思量，这使得BitSwap的效率对比于BitTorrent更高。

我们知道，对付p2p网络，有一个很重要的问题是：如何鼓励各人分享本身的数据？用过迅雷、BitTorrent、emule等p2p软件的读者应该都知道，假如只下载不上传的话，很快你的节点就无法下载数据了可能下载数据变得很慢。每一个p2p软件都实现了本身的数据分享计策。IPFS也不破例。

步调如下：

图1

IPFS将文件解析为称为block的数据块，这些块由内容标识符（CID）标识。

IPFS文件内容存储在差异的节点上，每个节点存储root block，少量节点存储完整文件数据，大部门节点存储部门文件block。因为block分手存储在差异节点，，Bitswap协议办理了从多个节点高效获取全部数据块的问题。

图2?多节点文件存储示意图

总体架构

本文基于Bitswap v0.3.3版本举办阐明。

IPFS向Bitswap获取block，Bitswap是IPFS exchange接口的详细实现，认真完成IPFS网络数据互换成果。

图3?Bitswap组件架构图

Bitswap协议内容较量繁琐，为了低落实现巨大度协议分别为block请求模块、block发送模块、会话打点模块、block提供者发明模块、网络模块等。

Bitswap模块认真吸收新的动静而且提供对外数据互换接口。

session打点模块用来打点多个session，每个session打点一组文件的下载，来提高下载效率。

block发送模块认真打点向其它节点发送数据块。block请求模块认真打点数据块的请求。block提供者发明模块认真通过DHT网络发明网络中的数据块，凡是session找不到已拥有所需block的节点时会挪用此模块举办数据块发明。

协议概述

为了完成节点间block互换，Bitswap界说了通信动静及通信协议。

图4

Bitswap动静处理惩罚流程：

1、IPFS请求文件区块，Bitswap发送want-have动静携带CID1信息到毗连的所有节点。节点按照本身是否有CID1文件块返回have或dont-have动静。

2、client向拥有CID1的节点发送want-block动静，节点返回相应的block动静。

3、当没有节点有请求的block，Bitswap广播want-have到所有的毗连节点，可能通过DHT查找拥有文件区块的节点。

IPFS 网络中利用 Bitswap 协议获取数据块一个最大的特点是，请求的数据块是跨文件的，这个是跟 BitTorrent 最大的区别地址，因为在 BitTorrent 中，块请求都是基于文件的，一个 Peer Swarm 都是对同一个文件（目次）举办数据传输。而在 IPFS 中，由于数据请求是基于块的，任何范例的数据块，只要其哈希值一样，都可以拿为己用，一个 Peer Swarm 对应的是整个 IPFS 网络中的数据，因此所有的数据块都可以被用来利用，实现真正的跨文件数据互换。这不只大大淘汰了数据的冗余，还大大提高的块检索的效率。显然，BitSwap 的效率比 BitTorrent 更高。

模块详解

▲?Bitswap模块

Bitswap模块认真吸收新动静而且实现对外的数据互换接口。

当吸收到新动静后，Bitswap处理惩罚流程：

1、记录有关动静的一些统计信息

2、通知发送模块wants动静，这样数据发送模块可以按照实际环境向需求节点发送响应动静。

3、通知发送模块任何收到的blocks，发送模块按照节点的需求列表可以将吸收到的块发送给任何需要它们的节点

4、向SessionManager通知吸收到的blocks，HAVEs和DONT_HAVEs动静，这样SessionManager可以通知动静相关的session。

Bitswap通过Facade Pattern 提高了模块利用的便利性，使得Bitswap子系统的用法变得简朴，制止了IPFS和Bitswap的高度耦合。

▲?Session打点模块

session打点模块用来打点多个数据块下载session，每个session打点一组文件的下载。

当SessionManager收到新动静时，它将

1、通知BlockPresenceManager组件跟踪每个block。

2、通知对吸收到的block感乐趣并想要的Sessions。

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