Web3.0将是一个价值互联网,它的开放性、信任的建立和身份管理等与Web2.0有很大区别。区块链的发展正好为Web3.0建立了基础技术基础,并将在Web3.0中起到关键作用。在Web3.0中,与区块链相关的技术包括:点对点网络技术,数据存储和交换系统,数字身份,基于区块链的金融网络,基于区块链的信任系统和智能合约等等。
点对点网络系统:P2P Networking
Web1.0和2.0采用的网络架构围绕核心网,接入网和局域网的架构展开。这样的网络基本上是一个星型结构,数据的交换从端向上经接入网至核心网络,再向下逐级路由至其目标地址。互联网应用所依靠的计算和存储相对集中,网络一旦发生故障或者不堪重负,将立即出现服务故障。
Web3.0的网络将更加具有弹性,数据通信更多地建立在点对点网络之上,点对点网络依赖于Web2.0现有架构作为基础设施,而在其上构建虚拟的P2P网络层。每一个用户节点/终端同时连接多个终端节点,网络通信通过终端之间的直接连接或者通过第三方中继。这样的连接有诸多好处,比如:节点可以同时从多个路径获取信息,因此数据访问速度可以更加高效;当数据有多个副本的情况下,可以从最近的节点获取信息,网络资源利用率高;对网络故障的容忍度大大提高,部分网络的故障,并不会影响到通信的效果;网络链接丰富,数据传播速度非常快。
除了提供更强的弹性和网络保障之外,基于点对点网络系统的PubSub(订阅发布)实现更简单,并使点对点网络天然具有多播(MultiCast)的基本特性,这使得在点对点网络之上可以形成诸多虚拟子网,应用可以利用虚拟子网建立虚拟组织进行高速通信。
点对点网络也是保障Web3.0其他特性的基础,我们在下面几节中会有所描述。LibP2P是目前较为成熟的点对点网络技术,包括IPFS,Filecoin,Ethereum2.0等为Web3.0提供服务的平台的网络都建立在LibP2P之上。
数据存储和交换系统-The Underlying File System
Web1.0和Web2.0建立在HTTP协议之上。HTTP协议提供简单的通过路径(URL)的文件访问方式,用户可以通过URL访问文件和网页内容。
HTTP is a client server communication protocol,which constitutes the basis of almost all data exchange on the Internet.The term client server means that there is a requestor(a client-usually a web browser)requesting information from a server(a computer that provides information-usually a web page or part of a web page).The protocol locates the file path by means of a domain name server(DNS)server.The DNS server itself is a large-scale network,including 13 root servers and many down linked zone servers.The DNS service network itself is a centralized network,and some attacks are directed against the DNS network.
使用Web 3.0时,该机制正在发生变化。最有可能取代当前DNS系统的技术称为行星际文件系统(InterPlanetary File System),简称IPFS。当HTTP逐步被IPFS取代之时,确实,我们可能倾向于将其称为Internet 3.0。
IPFS网络同样需要对文件(内容)进行寻址,但与HTTP协议完全不同的是,IPFS的寻址服务不再依赖于类似DNS网络这样的中心化服务,而是完全通过去中心化的分布式哈希表(DHT:Decentralized Hash Table)来进行。IPFS的网络层就是LibP2P,所以他能够提供更大的弹性和容错性。同时,IPFS借鉴了点对点文件系统的诸多技术来形成一整套协议,这些技术包括:BitTorrent,Git,SFS等等。
IPFS的内容寻址方式实现原理非常简单,就是对内容进行散列(Hash)运算,生成内容相关的独一无二的内容标识(CID:Content Identity)。Hash算法的防碰撞特性保证了标识的唯一性,因此这种标识又称为内容指纹;Hash算法的确定性保证了同样的内容将生成同样的标识,因此,在同一个存储网络中,可以进行内容去重,从而实现更高的存储效率。