IPFSのファイルダウンロードの流れを理解する

IPFSとは

IPFS（InterPlanetary File System）は、BitTorrentと同様にP2P技術を用いた分散型のファイルシステムですが、ファイルの保存・共有方法が異なります。

IPFS用語集

ノード (Node):
IPFSネットワークに参加しているコンピュータやデバイスのことを指します。各ノードは、IPFSソフトウェアを実行し、ファイルの保存、共有、検索などの役割を担います。ノードは、他のノードと接続してネットワークを形成し、分散型のファイルシステムを構築します。

CID (Content ID):
IPFS上でファイルを識別するための一意な識別子です。ファイルの内容に基づいて生成されるため、ファイルの内容が少しでも変わるとCIDも変わります。CIDは、ファイルのハッシュ値のようなもので、IPFSネットワーク上でファイルを検索したり、ファイルの整合性を確認したりする際に利用されます。

DHT (Distributed Hash Table):
IPFSネットワーク上で、特定のCIDを持つファイルがどのノードに保存されているかを効率的に検索するための仕組みです。DHTは、分散ハッシュテーブルと呼ばれるデータ構造を用いており、各ノードがCIDの一部を担当することで、ネットワーク全体で検索を高速化しています。

IPFSのファイルダウンロードの流れ

1. コンテンツの追加（Pinning）：

   • ユーザーは、IPFSネットワークにファイルをアップロードし、自身のノード（IPFSソフトウェアが動作するコンピュータ）に「ピン留め」します。

   • ピン留めされたファイルは、ユーザーのノードに保存され、他のノードからのリクエストに応じて提供されます。

2. コンテンツID（CID）の生成：

   • ファイルがIPFSネットワークに追加されると、そのファイルの内容に基づいて一意なコンテンツID（CID）が生成されます。

   • CIDは、ファイルのハッシュ値のようなもので、ファイルの内容が少しでも変わるとCIDも変わります。

3. コンテンツの検索：

   • ユーザーは、ダウンロードしたいファイルのCIDを使ってIPFSネットワークを検索します。

   • 検索は、分散ハッシュテーブル（DHT）と呼ばれる仕組みによって行われ、ファイルを提供しているノードが特定されます。

4. コンテンツの取得：

   • ユーザーのノードは、ファイルを提供しているノードに直接接続し、ファイルをダウンロードします。

   • ファイルは、複数のノードから同時にダウンロードされる場合もあります（BitTorrentと同様）。

5. コンテンツの検証：

   • ダウンロードされたファイルは、CIDと照合され、改ざんされていないか検証されます。

   • 検証が成功すると、ファイルが正常にダウンロードされたことが確認されます。

補足

• コンテンツの永続性: IPFSでは、ファイルはネットワーク全体に分散して保存されるため、特定のノードがオフラインになってもファイルが失われることはありません。ただし、誰もファイルをピン留めしていない場合、時間の経過とともにネットワークから消えていく可能性があります。

• ゲートウェイ: IPFSネットワークに直接接続できない場合でも、IPFSゲートウェイと呼ばれるサービスを通じて、WebブラウザからIPFS上のファイルにアクセスできます。

• IPNS: IPFSでは、ファイルの内容が変わるとCIDも変わりますが、IPNS（InterPlanetary Name System）を利用することで、可変のCIDを固定のアドレスに紐付けることができます。