IPFS协议层深入分析10---MerkleDAG

首先来介绍一下IPFS中使用的Merkle DAG的数据结构，图中1是这种图的数据结构示意图，这个图由节点和链接组成，节点存储数据及数据的下级链接关系，链接存储的是数据的Hash值，正因为链接是数据的Hash值，此数据结构才被称为Merkle DAG。

图中2给出了链接的数据结构，它由3部分组成：Name：下级数据的名称；Size:下级数据的大小；Cid：下级数据的hash索引，通过该索引可以在IPFS全网查找数据。

图中3表示节点的数据结构，它存储了所有下级的链接数据，一个节点本身的数据，一个全节点数据的封装之后的数据，封装数据的方式有多种，在IPFS的IPLD相关源码中有详细描述，这里可以简单的理解为节点所有数据的一种序列号算法。另外还有就是这个序列化之后的数据的HASH值。这个Hash值用来保证数据的有效性。以上讲的比较抽象，我们通过实例来讲解。

上图中我们创建了一个nbs目录，其然后再目录下创建一个文本文件和另一个目录，新目录下也创建了一个文本文件。此目录结构比较简单。然后我们通过以下IPFS命令将其上传到IPFS网络中。

上传成功之后的界面如上，这个界面清晰的给出了nbs目录的上传信息。

根据刚才我们的数据结构阐述，nbs目录的存储方式如上图。首先nbs整个目录会有一个hash值，因为这个目录下有一个目录和一个文件，一次气links有两个，这两个links分别描述了下一个数据节点的名称，大小和hash值。本节点的data仅仅表明此数据节点表示的是一个目录(CAE=)

接下来是1.txt文件对应的节点数据，因为它没有下一级数据结构，因此其links是空数组，其data实1.txt文本内容的一种编码之后的数据。

一次类推可以得到目录a和文本2.txt的节点数据和链接数据。接下来我们通过IPFS相关命令来验证一下数据。

上图是通过IPFS的DAG命令来查询数据和链接的信息。你可以发现，通过hash值加文件或者目录名称的方式也可以正确查询出节点的相关信息，也就是说直接通过link中hash或者通过link中name字段都可以查询出相关的节点数据。这种方式有点类似于我们访问网站时，我们可以通过IP地址访问网站，也可以通过域名来访问网站。这也是为什么Merkle DAG 层被称作IPFS网络协议架构的IP层的原因。

接下来我们看一下关于Merkle DAG这一层的相关接口，我们仅以Get接口说明其实现逻辑：其部分接口如下图

上图中，当Merkle DAG层接收到Get命令之后，调用接口中的Get(cid)方法，该方法会首先根据Cid信息查找本地存储的数据中是否有相关的数据块，如果查找失败，则调用数据交换的GetBlock(Cid)方法来通过网络获取数据，该方法在前面的章节中已经介绍，不再赘述。

用来实现Merkle DAG的数据结构中已经定义了一个数据交换层的接口对象如下图

小节，本章节的内容比较容易理解，重点是数据结构的设计以及使用方式，在逻辑上并没有很难实现的地方，但是却相对重要，其作用可以媲美TCP/IP协议的IP层，可见其重要程度。