Was ist IPFS?

Was ist IPFS, und was hat es mit dem ganzen Trubel auf sich? Beginnen wir mit der Kurzfassung. 

IPFS (kurz für InterPlanetary File System) ist ein Peer-to-Peer (P2P) Hypermedia-Protokoll, das mit dem Ziel ins Leben gerufen wurde, eine neue Internet Revolution auszulösen. Es handelt sich um ein dezentralisiertes Daten-System, das es den Nutzern ermöglicht, Dateien, Anwendungen und Websites zu speichern und darauf zuzugreifen. Das übergeordnete Ziel von IPFS ist die Schaffung eines globalen Computernetzwerks, das private, sichere und zensurresistente Verbindungen garantiert.

Die Probleme mit der zunehmenden Zentralisierung des Internets

Um die Vision von IPFS zu verstehen, müssen wir zunächst begreifen, was an der derzeitigen zentralisierten Struktur des Internets falsch ist.  

Das Internet ist heute viel stärker zentralisiert als noch vor 15-20 Jahren. Eine winzige Anzahl von Großkonzernen kontrolliert eine unverhältnismäßig große Menge des Datenverkehrs und der Daten auf globaler Ebene. 

Tatsächlich haben diese Großunternehmen (auch “Big Tech” genannt) einen direkten Einfluss auf das Leben und die Karriere von Milliarden von Menschen weltweit. Die Auswirkungen eines solchen eklatanten Monopols können ziemlich gravierend sein. So werden beispielsweise Tech-Giganten wie Google, oder Social-Media-Plattformen wie Twitter, Instagram, Meta (Facebook) und TikTok, häufig bei Verstößen gegen Datenschutzgesetze oder unethischen Geschäftspraktiken auf Kosten der Nutzer erwischt.

Darüber hinaus werden die meisten Server, auf denen der Großteil der täglich erstellten und ausgetauschten Daten (einschließlich deiner Bilder, Videos, Dokumente und anderen Dateien) gehostet wird, von einer kleinen Handvoll an Unternehmen kontrolliert. Darunter befinden sich Konzerne wie Amazon, Google, IBM und Microsoft. Was wäre, wenn die Server eines oder mehrerer dieser Unternehmen einen größeren Ausfall erleiden würden? Oder was ist, wenn sie aufgrund einer großen Sicherheitslücke die Kontrolle über die Nutzerdaten verlieren?

Wenn ein Techgigant wie Google Ausfälle erleidet, gehen damit auch zahlreiche Dienste wie Google Mail oder Youtube erstmal schlafen. Es ist schwer zu glauben, dass ein so gewaltiges Unternehmen ebenfalls Blackouts hat, aber es passierte in den letzten Jahren bereits mehrere Male, was zu enormen Problemen führte.

Dazu kommt, dass Regierungen problemlos jede Internetplattform zensieren oder sogar abschalten können, wenn sie es für nötig halten. Twitter ist da ein gutes Musterbeispiel. Wir haben bereits mehrfach in verschiedenen Teilen der Welt ein hartes Durchgreifen der Regierungen gegen verschiedene Internetplattformen und sogar Individuen erlebt.

Die Ursache all dieser wiederkehrenden Probleme liegt in der zentralisierten Struktur des Internets. Das gibt ernste Fragen auf wie die der Gerechtigkeit, demokratischen Werte und ethischen Aspekten, wenn wenige mit Macht alle anderen und was sie sagen und tun dürfen  kontrollieren können. IPFS hat sich zum Ziel gesetzt, diese Probleme ein für alle Mal zu lösen.

Was ist IPFS?

Das InterPlanetary Filing System (IPFS) ist ein P2P-Hypermedia-Protokoll, das von Protocol Labs entwickelt wurde. Es handelt sich um einen dezentralen Dienst, der ein weit verzweigtes Computernetz zum Hosten von Inhalten nutzt. In anderen Worten: IPFS ist Software, die es Computer von überall auf der Welt möglich macht, ihre Speicherbandbreite zur Verfügung zu stellen.

Bei den gehosteten Inhalten kann es sich um eine Vielzahl von Datentypen und Kategorien handeln. Darunter Datenbanken, Websites, Mediendateien, Dokumente, Anwendungen, und vieles mehr. Du kannst auf alle im IPFS-Netzwerk gespeicherten Inhalte zugreifen, indem du einen “Link” eingibst. Der Vorgang des Zugriffs auf Inhalte ist nahezu identisch mit dem Zugriff auf eine Webseite durch Eingabe einer URL (Uniform Resource Locator). 

Blockchain-Netzwerke nutzen Nodes (Computer, auf denen die Blockchain gespeichert ist oder eine Zugangssoftware zu dieser läuft), um die für die Überprüfung von Daten erforderliche Rechenleistung abzurufen. Nach demselben Konzept setzt auch IPFS Hunderttausende von Nodes ein, die ihre Speicherbandbreite für das Netzwerk zur Verfügung stellen, um Daten zu speichern.

Für diejenigen, die nicht eingeweiht sind: Nodes sind im Grunde einzelne Computersysteme, die gemeinsam das IPFS-Netzwerk bilden. IPFS kann also im Grunde alles, was zentralisierte Web 2 Plattformen tun, ohne dass eine zentrale Datenspeicherung erforderlich ist.

Warum IPFS verwenden?

Protocol Labs, das Unternehmen, das hinter IPFS steht, verspricht, dass die Technologie in den folgenden Bereichen eine überragende Leistung bietet. Hier ist eine Übersicht der Funktionen:

Geschwindigkeit

Heutzutage ist das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) die Standardform des Anfrage-Antwort-Protokolls in der Client-Server-Infrastruktur. Vereinfacht gesagt, ist es die Kernmethode, mit der wir das Internet nutzen. Das HTTP-Protokoll leitet dich nur zu einem Ort – in der Regel zu einem einzelnen Server. Das P2P-Modell von IPFS hingegen ermöglicht es dir, verschiedene Inhalte gleichzeitig von mehreren Nodes (oder Computersystemen) abzurufen. Das führt zu erheblichen Einsparungen bei den Bandbreitenausgaben und gewährleistet somit eine schnellere Verbindung.

Dezentralisierung

Heutzutage besitzen Unternehmen wie Amazon Web Services oder Google Cloud praktisch alle Daten, die wir freiwillig auf ihren Webservern speichern. Sie können dich nach Belieben von ihren Plattformen aussperren und dir den Zugang zu deinen eigenen Inhalten beschränken oder dich sogar ganz blockieren.

Diese Konzerne können (und müssen) sich auch dem Druck der Regierung beugen und dich zensieren, wie es in Ländern wie Iran und China häufig geschieht. Im Gegensatz dazu gewährleistet das P2P-Modell im IPFS-Netzwerk eine vollständige Dezentralisierung, die wiederum die Verfügbarkeit von Informationen unabhängig von jeglichen Zensurversuchen sicherstellt. 

Sicherheit

IFPS setzt zwei Maßnahmen ein, um sicherzustellen, dass böswillige Akteure keine Daten in seinem Netzwerk manipulieren können. 

• Unveränderbarkeit, um alle Daten, die auf die Nodes im Netzwerk hochgeladen werden, unveränderbar zu machen. 
• Jeder Datei wird ein Hash zugewiesen. Der Hash ist wie ein Fingerabdruck, der nur für diese bestimmte Datei gilt. Du kannst einen Hash, den du suchst, mit dem Hash-Code vergleichen, den du erhältst, um sicherzustellen, dass du die richtige Datei erhalten hast.

Das zugrunde liegende dezentrale Modell bedeutet auch, dass Hacker keinen zentralen (einzelnen) Angriffspunkt haben.

Effizienz

Der Fokus auf Dezentralisierung im IPFS-Protokoll garantiert die Vorteile, die wir bereits bei P2P-Plattformen der früheren Generation wie BitTorrent gesehen haben. Jede einzelne Node im Netzwerk bewahrt Kopien einer Datei auf. Sie senden diese Daten dann auf Anfrage nach dem entsprechenden Hash, einem eindeutigen Lokalisierungscode für diese bestimmte Datei. Der Vorgang ähnelt dem “Seeding” einer Torrent-Datei (mehr dazu weiter unten).

Wenn eine Datei zum ersten Mal in das IPFS hochgeladen wird, erstellt das Netzwerk nur eine Kopie der Datei zusammen mit einem Hash. Das garantiert, dass die zu verarbeitende Datenmenge vergleichsweise viel geringer ist. Das wiederum führt zu einem weniger intensiven Speicherbedarf. Darüber hinaus bedeutet diese überlegene Effizienz, dass IPFS mit einer (relativ) schlechten Internetverbindung auskommt, wodurch sein Netz mehr zugänglich ist.

Wie funktioniert IPFS?

Wenn du eine Datei in IPFS hochlädst, teilt das Netzwerk sie in kleinere Teile auf und verteilt sie auf mehrere Computer (Nodes). Alle Teile dieser bestimmten Datei sind an einem einzigen Hash erkennbar. Anhand des Hashes kann das IPFS Netzwerk auch erkennen, welche Nodes die verschiedenen Teile der Datei enthalten, die diesem Hash entsprechen. 

Wenn du nun auf diese Datei zugreifen und sie abrufen möchten, musst du nur den Hash in einen kompatiblen Webbrowser wie Brave Browser oder Opera eingeben. Der Vorgang ist fast identisch mit dem Zugriff auf eine normale Webseite durch Eingabe der Adresse (URL) in einem Browser.

Sobald die Datei identifiziert wurde, fordert IPFS alle Nodes auf, die Teile der Datei, die sie haben, über eine P2P-Verbindung zu übertragen.

Es ist wichtig zu beachten, dass IPFS bei diesem Vorgang genau wie ein durchschnittliches Blockchain-Netzwerk nicht manipulierbar ist (immutable). Das bedeutet, dass der Inhalt der Datei nicht geändert werden kann. Wenn du eine Datei und somit ihren Inhalt manipulierst, verändert sich automatisch der mit der Datei verbundene Hash-Wert. 

Das Netzwerk verfügt jedoch über ein Versionen-System, um jegliche Nebenwirkungen dieser kompromisslosen Unveränderbarkeit zu mitigieren. Dieses System ermöglicht es dir, neue Versionen einer Datei hinzuzufügen und sie mit früheren Versionen zu verbinden (verlinken). Neben anderen Vorteilen sorgt diese Funktion auch dafür, dass die gesamte Historie einer Datei intakt und zugänglich bleibt.

Daten auf IPFS speichern & Was ist ein IPFS-Objekt?

IPFS unterteilt größere Dateien in 256-KB-Stücke, die als IPFS-Objekte bezeichnet werden. Jedes IPFS-Objekt einer Datei enthält Links zu allen anderen IPFS-Objekten, die dieser Datei entsprechen.

Die einer Datei zugeordnete Hash-ID ist 24 Zeichen lang und wird als Inhalts-ID (CID für Content Identifier) bezeichnet. Wenn du eine Datei abrufst, prüft das Netzwerk den Hash, um die Integrität der Datei zu bestätigen. Wenn die Hash-Prüfung fehlschlägt, bedeutet das, dass jemand die Datei geändert hat. 

Zur Veranschaulichung: Nehmen wir an, du hast von deiner Node aus eine Datei in das IPFS-Netzwerk hochgeladen. Kurze Zeit später fordert ein anderer Benutzer namens Alice die Datei an und lädt sie auf deren Computer (Node) herunter. Nach einiger Zeit fordert ein anderer Benutzer namens Bob die gleiche Datei an. Nun kann Bob die Datei von seiner Node oder von Alices Node oder, was häufiger vorkommt, von beiden abrufen. Je höher die Zahl der Downloads ist, desto mehr Nodes stehen zur Verfügung, um bei nachfolgenden Download-Anfragen zu helfen.

Das Netzwerk wird in regelmäßigen Abständen zwischengespeicherte IPFS-Objekte von Nodes entfernen. Du kannst das verhindern, indem du eine Datei pinnst (eine Art Markierung, vergleichbar mit einem Lesezeichen), um sie dauerhaft auf deiner Node zu speichern.

Du kannst dich auch bei einer IPFS-kompatiblen Cloud-Speicherplattform anmelden und deine Daten dem IPFS-Netzwerk zur Verfügung stellen. Auf diese Weise kannst du deine Daten dauerhaft pinnen. Mehrere Speicherplattformen bieten diesen Dienst an.

Wie du IPFS verwendest

Einige Browser, darunter Brave Browser und Opera unterstützen IPFS-Browsing von Haus aus. Mit Brave und Opera kannst du den IPFS-Link (CID) direkt in die Adressleiste einfügen, um die gesuchte Website oder Datei aufzurufen. Bei anderen Browsern ist dafür unter Umständen ein Add-on erforderlich.

Der Brave Browser kann den Zugriff auf IPFS-Inhalte über deine eigenen lokalen Nodes oder ein öffentliches Gateway ermöglichen. Die erste Option ist für diejenigen zu bevorzugen, die Inhalte (also Daten) lokal (auf dem eigenen Computer) überprüfen möchten.

Wenn du einen anderen Browser als Google Chrome oder Mozilla Firefox verwendest, kannst du auf IPFS-Inhalte über ein öffentliches Gateway wie Cloudflare-IPFS, IPFS.io oder ein anderes hier aufgeführtes Gateway zugreifen.

So betreibst du eine IPFS-Node

Wenn du deine eigene IPFS-Node betreiben willst, ist der einfachste und leichteste Weg, sich einen IPFS-Desktop zuzulegen. Das ist das offizielle Softwarepaket, das von Protocol Labs entwickelt wurde und für alle wichtigen Betriebssysteme verfügbar ist, einschließlich Windows, Mac und Ubuntu.

IPFS Desktop ist relativ einfach zu bedienen und wird mit einer Reihe von Tutorials für neue Benutzer geliefert. Mit der Software-Suite kannst du jede Datei relativ einfach in das IPFS-Netzwerk hochladen.

Es gibt auch ein Browser-Add-on (IPFS Companion), mit dem du direkt von deinem Browser aus mit IPFS Desktop und seinen Nodes interagieren kannst. Das Add-on ist kompatibel mit Chrome, Edge, Firefox, Brave und Opera.

IPFS-Anwendungen und Einschränkungen

IPFS-Anwendungen umfassen:

• Es bietet eine ziemlich effiziente Möglichkeit, von überall aus auf Dateien zuzugreifen (Webseiten, Videos, Bilder, Forschungsarbeiten, Artikel usw.), ohne von einer zentralen Drittpartei abhängig zu sein. Dieser Schwerpunkt auf Dezentralisierung macht das Netzwerk schneller, demokratischer und sicherer.
• Es ist sehr viel schwieriger und somit unwahrscheinlicher, dass die Inhalte der Nutzer von Zensur betroffen werden. Da du direkt von einer Quelle (einem Peer über eine P2P-Verbindung) auf die Daten zugreifst, kannst du sogar auf zensierte oder lokal gesperrte Informationen zugreifen.
• An Orten mit schlechteren Internetverbindungen kann IPFS eine schnellere und sicherere Verbindung bieten.

Trotz all dieser Vorteile gibt es Bereiche, in denen IPFS über kurz oder lang verbessert werden muss.

Zum Beispiel das Fehlen von Suchoptionen nach Inhalten. Zum jetzigen Zeitpunkt verfügt IPFS nicht über eine voll funktionsfähige Suchmaschine, mit der du nach Inhalten suchen kannst. Mit anderen Worten: IPFS ist heute eher wie das Internet ohne Google (oder Bing, DuckDuckGo, oder einer anderen Suchmaschine).

Auch die Dezentralisierung kann ein zweischneidiges Schwert sein. Vor allem, wenn man die fehlende Regulierung als ein großes Problem sieht. Fairerweise muss man sagen, dass das in der Tat ein Problem ist, da IPFS bisher keinen Mechanismus zur Eindämmung potenziell schädlicher Inhalte hat. Schädliche Inhalte können alles Mögliche sein, z.B. Hassreden, Fake News, Kinderp*rnografie, Urheberrechtsverletzungen usw. Und wie du, lieber Leser, wahrscheinlich zustimmen wirst, ist ein kompromissloser Wilder Westen mit absoluter Redefreiheit auch nicht optimal.

Wenn Protocol Labs jedoch einen Weg finden, diese Probleme zu lösen, könnte IPFS als Bestandteil des Web 3 eine neue Ära für das Internet einläuten.

Häufig gestellte Fragen

Das IPFS Projekt ist nicht etwas, das man mit einem Blick verstehen kann. Wenn du es dir erklären lassen willst, besuche unsere BeInCrypto Telegram-Gruppe, wo dir unsere Experten und die Community gerne aushelfen werden.