2022年Web3.0發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用場景專題分析

1、2022年Web3. 0開展現(xiàn)狀及應(yīng)用場景專題分析一、Web 3.0：概念由來與開展方向2021年12月8日，美國眾議院金融服務(wù)委員會在國會山 舉行了“數(shù)字資產(chǎn)和金融的未來：了解美國金融創(chuàng)新的挑戰(zhàn)和 利益”為題的聽證會，包括共和黨和民主黨在內(nèi)的兩黨議員都 有參與。出席的加密公司分別來自FTX, Circle, Coinbase. Bitfury. Paxos、Stellar而在此次聽證會上，BitFury的首席 執(zhí)行官Brian Brook還向議員科普了 “Web3.0”概念。2022年3月H日，日本自民黨代表鹽崎明久在眾議院財 政金融委員會上表示，日本應(yīng)該將Web3.0作為國家戰(zhàn)略的中 心，

2、并任命一位負(fù)責(zé)Web3.0的官員；2022年3月15日，美 國德克薩斯州奧斯汀市長已經(jīng)指示城市經(jīng)理幫助創(chuàng)造一個有 利的政府和社區(qū)環(huán)境，支持區(qū)塊鏈和Web 3.0等新技術(shù)的創(chuàng)立。2022年3月17日，中國證監(jiān)會科技監(jiān)管局局長姚前在 中國金融發(fā)表文章表示，Web3.0是漸行漸近的新一代互 聯(lián)網(wǎng)。隨著當(dāng)前各類信息技術(shù)的迭代創(chuàng)新，互聯(lián)網(wǎng)正呈現(xiàn)向下 一代互聯(lián)網(wǎng)演進的趨勢。這一演進或?qū)⒁l(fā)新一輪的信息革 命，進一步深刻改變?nèi)藗兊纳?、工作以及社會的方方面面。彈性靈活的特性，適用于業(yè)務(wù)快速開展的私有云和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng) 用場景。因為分布式存儲服務(wù)可通過增加節(jié)點數(shù)可以實現(xiàn)容 量和性能的線性增長，因此服務(wù)支持海量非結(jié)構(gòu)

3、化數(shù)據(jù)存儲。AWS：分布式存儲引擎Dynamo基于分布式存儲引擎， Amazon DynamoDB是一種完全托管式、無服務(wù)器的NoSQL 鍵值數(shù)據(jù)庫，旨在運行任何規(guī)模的高性能應(yīng)用程序。DynamoDB提供內(nèi)置平安性、連續(xù)備份、自動多區(qū)域復(fù)制、 內(nèi)存緩存和數(shù)據(jù)導(dǎo)出工具。浪潮：“分布式云+”與分布式存儲分布式云(Distributed Cloud)是浪潮云的一種云計算服務(wù)，即云服務(wù)提供商管(Cloud Service Provider, CSP)將公有云服務(wù)分發(fā)到不同的 物理位置，由CSP統(tǒng)一負(fù)責(zé)云服務(wù)的運營、治理、更新和演 進。浪潮云依托在全國布局的7+69個云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建浪潮分 布式云，具備統(tǒng)

4、一技術(shù)架構(gòu)、統(tǒng)一用戶體驗、適配國產(chǎn)多 CPU等特點。浪潮分布式云的節(jié)點類型分為：中心節(jié)點、區(qū) 域節(jié)點、邊緣節(jié)點，所有節(jié)點接入OpsCenter進行統(tǒng)一的運 營、治理、更新和演進，在可滿足低延遲、本地化、跨云場 景、混合場景等用戶需求的同時，還可實現(xiàn)地緣政治相關(guān)的解 決方案，比方審查制度、平安性、隱私權(quán)和數(shù)據(jù)主權(quán)等。此外，浪潮云文件存儲ICFSQnspur Cloud File Storage)也 為用戶提供基于分布式系統(tǒng)的文件存儲服務(wù)，可通過標(biāo)準(zhǔn)的NFS等協(xié)議掛載文件系統(tǒng)，并使用標(biāo)準(zhǔn)的POSIX接口對文件 系統(tǒng)進行訪問，多計算節(jié)點可掛載同一文件系統(tǒng)，共享文件 和目錄。浪潮分布式存儲AS1300

5、0G5基于底層的存儲資源池 共享，可根據(jù)用戶需求，對存儲資源進行靈活配置，在同一 集群內(nèi)，提供給塊、文件、對象使用；其次，分布式塊、文件、 對象靈活調(diào)整。隨著業(yè)務(wù)開展，當(dāng)所需的存儲類型發(fā)生了巨 大變化，可以將原來用于塊的資源進行釋放，配置為文件資 源，從而防止資源的浪費和重復(fù)投資；最后，分布式塊、文件、 對象采用統(tǒng)一管理界面，資源共享，可以較好地降低管理復(fù) 雜度和維護本錢。2021年7月，存儲性能委員會(Storage Performance Council)公布最新的SPC-1基準(zhǔn)評測報告，浪潮分布式存儲 AS 13000G5獲得6,300,529 IOPS (每秒讀寫操作次數(shù))、 0.78

6、1ms時延、單節(jié)點210,018 IOPS的評測值，獲得2021年 分布式存儲性能全球最高成績。圖 18: Nvidia ConnectX 系列網(wǎng)卡工元弟智庫3.3、從英偉達DPU看分布式存儲的技術(shù)如何拓展底層硬件無論是分布式存儲工程還是公有云巨頭開展的 分布式存儲產(chǎn)品，其內(nèi)在的硬件設(shè)備仍需使用高效的存儲與 計算器件。在分布式存儲底層硬件環(huán)節(jié)，主要需解決“存算分 離以及平安性能兩個問題。在這一領(lǐng)域，英偉達擁有領(lǐng)先的 計算專業(yè)知識與高性能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可優(yōu)化整體計算、網(wǎng)絡(luò) 和存儲等數(shù)據(jù)中心級工作負(fù)載，實現(xiàn)更高的性能、更高的計算 資源利用率和更低的運營本錢。針對上述兩點挑戰(zhàn)，英偉達通過不同的方式進行

7、了優(yōu)化: (1)在實現(xiàn)高效“存算別離”環(huán)節(jié)，利用NVIDIA BlueField DPU系列提供的NVMe SNAP技術(shù)，使客戶能夠?qū)τ谶h(yuǎn)程服 務(wù)器中的NVMe Flash存儲，像訪問本地存儲一樣對其進行訪 問?？蓪崿F(xiàn)廣泛的加速存儲、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序解決方 案。(2)在存儲平安環(huán)節(jié)，NVIDIA ConnectX SmartNIC支 持獨特存儲功能硬件加速器和卸載，以確保主機上有效的 CPU利用率。通過利用NVMe-oF Target卸載、T1 ODiff和糾 刪碼的硬件卸載等技術(shù)，釋放了 CPU在存儲Target端的利用 率，并提供極高的IOPS。另外，Nvidia ConnectX系

8、列網(wǎng)卡也 可以通過硬件對于數(shù)據(jù)直接進行加解密，不管是數(shù)據(jù)傳輸中 的IPSec、TLS等，還是數(shù)據(jù)在落盤時的AES等操作，都可以 有網(wǎng)卡硬件來完成，實現(xiàn)了在數(shù)據(jù)加密的同時以線速傳輸。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為了提升分布式存儲的性能與效率，英偉達推出了基于 白盒CLOS架構(gòu)和IP Fabric的數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)方案。在分布式 存儲應(yīng)用方面，英偉達面向客戶的數(shù)據(jù)中心采用基于NVIDIA 的SN系列白盒以太網(wǎng)交換機構(gòu)造的三層五級CLOS架構(gòu)，IP Fabric形式組網(wǎng)，并使用基于EVPN-VxLAN提供的業(yè)務(wù)層服 務(wù)。方案采用了現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的典型架構(gòu)，在規(guī)劃和部署上應(yīng) 用了大量的基于最正確實踐的優(yōu)化技術(shù)。在適配RDMA/

9、RoCE應(yīng)用方面，NVIDIA提供了從驅(qū)動、網(wǎng)卡、交換、網(wǎng)管方面的 全線支持，甚至超低誤碼率的AOC和光模塊都為RDMA所 需的無損網(wǎng)絡(luò)帶來了貢獻；在可部署性方面，NVIDIA網(wǎng)絡(luò)支 持ROCE Over VXLAN技術(shù)，從而使RDMA應(yīng)用有了良好的 可部署性，更加適合客戶的基礎(chǔ)設(shè)施。圖19:基于NVIDIA的SN系列白盒以太網(wǎng)交換機構(gòu)造的三層五級CLOS架構(gòu)3-TIER CLOS: PODS概念演進不同階段的互聯(lián)網(wǎng)根據(jù)技術(shù)的演進，同時針對用戶的需求提供不同的服務(wù)。互聯(lián)網(wǎng)的歷史中已經(jīng)歷了 Web 1.0與 Web 2.0兩個時代，現(xiàn)階段行業(yè)正對于Web 3.0的架構(gòu)、技術(shù) 進行探索。Web 1

10、.0即第一代互聯(lián)網(wǎng)，主要由基本的網(wǎng)頁、Web瀏 覽器、簡易Web開發(fā)工具構(gòu)成。而這些基礎(chǔ)的網(wǎng)頁可以第一 次被訪問并實現(xiàn)商業(yè)化。同時Web 1.0時期也涌現(xiàn)出了 HTTP, HTML和XML等協(xié)議，Java和Javascript等軟件語言也起源 于這段時間。Web 2.0即第二代互聯(lián)網(wǎng)。在這一時期，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)立者更注 重用戶的交互作用：用戶既是網(wǎng)站內(nèi)容的消費者（瀏覽者）， 也是網(wǎng)站內(nèi)容的制造者。Web 2.0網(wǎng)站內(nèi)容基于用戶提供，網(wǎng) 站的諸多功能也由用戶參與建設(shè)，實現(xiàn)了網(wǎng)站與用戶雙向的 交流與參與。因此，用戶在web2.0網(wǎng)站系統(tǒng)內(nèi)擁有自己的數(shù) 據(jù)。Web 3.0的核心理念是將數(shù)據(jù)的所有權(quán)歸還給用戶

11、，允許 用戶控制自己的數(shù)據(jù)，在保障平安性的前提下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的 互操作性。區(qū)塊鏈在Web 3.0中的重要性Web 3.0提出了 一種去中心化的替代方案，這種去中心化模式可以應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)的任何局部，包括虛擬主機、 存儲、域名系統(tǒng)、應(yīng)用程序和搜索功能。在這一過程中，區(qū)塊 鏈在改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲和管理方法方面發(fā)揮著至關(guān)重要的 作用。區(qū)塊鏈提供了一個獨特的數(shù)據(jù)集合或一個通用狀態(tài)層, 它受到集體管理的約束。獨特的狀態(tài)層為在互聯(lián)網(wǎng)上開發(fā)價值 結(jié)算層提供了機會。狀態(tài)層有助于以復(fù)制權(quán)受保護的方式發(fā) 送文件，以便在沒有任何中介的情況下實現(xiàn)有效的P2P交易。 Web 3.0包括統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)、數(shù)據(jù)確權(quán)與授權(quán)

12、、隱私保護 與抗審查、去中心化運行等關(guān)鍵特征?；趨^(qū)塊鏈思維而進 化出的全新網(wǎng)絡(luò)形態(tài)如以太坊，以及在以太坊上所建立的一些 去中心化的應(yīng)用是目前Web 3.0的代表性應(yīng)用。Web 3.0 的優(yōu)勢與Web 2.0比照，Web 3.0通過區(qū)塊鏈、去中心化身份等 方式解決了 Web 2.0下數(shù)據(jù)平安的隱患，并幾乎根除了虛假 信息流通的可能。另外，在Web 3.0的概念下，用戶所創(chuàng)造的 數(shù)字內(nèi)容所有權(quán)明確為用戶所有、由用戶控制，其所創(chuàng)造的 價值也將根據(jù)用戶與他人簽訂的協(xié)議進行分配。即，數(shù)據(jù)變 為數(shù)字資產(chǎn)，可以得到資產(chǎn)級別的保障?？偨Y(jié)從Web 1.0到 3.0的演進，從最初Web 1.0用戶只能讀取信息而

13、不能與Web 產(chǎn)生交互，到Web 2.0中產(chǎn)生了大量用戶創(chuàng)造的信息，再到構(gòu)想中Web 3.0用戶可以擁有并控制互聯(lián)網(wǎng)的信息。Web 3.0在 優(yōu)化底層性能的同時，也給予了用戶一定的權(quán)限。圖8: Dfinity對于互聯(lián)網(wǎng)計算機的設(shè)計架構(gòu)二、Web 3.0基礎(chǔ)設(shè)施為了實現(xiàn)Web 3.0設(shè)想的狀態(tài)，需要從底層的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)節(jié)搭建Web 3.0網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)階段的基礎(chǔ)設(shè)施進展主要集中于 技術(shù)端的研發(fā)與應(yīng)用?？珂溂夹g(shù)跨鏈技術(shù)可以幫助Web 3.0的開發(fā)者和用戶在區(qū)塊鏈的 可信保障下創(chuàng)造價值流通。而在區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用方面，多鏈 并存的格局預(yù)計將一直存在。不同區(qū)塊鏈生態(tài)的Web3.0用戶 有進行交互的需求，跨鏈技術(shù)會

14、在這個過程中發(fā)揮重要作用。去中心化身份去中心化身份(Decentralized Identification, DID)是互 聯(lián)網(wǎng)上的一個地址，用戶可直接擁有和控制。它可以用來尋 找并連接DID文件，這些文件包含與DID相關(guān)的信息。DID文件包含相關(guān)信息以實現(xiàn)用例，如簽到、數(shù)據(jù)加密、通信等。 加密證明，如數(shù)字簽名，允許實體證明對這些標(biāo)識符的控制。DID可被看做Web 3.0中的身份中心。由于用戶控制著 DID的中樞，他們可以決定何時、與誰以及在什么條件下透 露他們的數(shù)字身份要素。圍繞DID與區(qū)塊鏈技術(shù)，已有許多 工程建成DID生態(tài)系統(tǒng)，DID作為Web 3.0的基礎(chǔ)設(shè)施之一 初顯雛形。分布式存

15、儲隨著Web服務(wù)變得更加集中，用戶嚴(yán)重依賴少量的服務(wù) 提供者。HTTP是一種脆弱的、高度集中的、低效的、過度依 賴協(xié)議的骨干，集中式服務(wù)器很容易成為目標(biāo)。目前，為了維 持服務(wù)器的正常運行，服務(wù)提供商不得不使用各種昂貴的安 全解決方案，防止被攻擊的本錢越來越高。分布式存儲是一 種數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)使用企業(yè)中的每臺機器上的磁盤空 間，并將這些分散的存儲資源構(gòu)成一個虛擬的存儲設(shè)備，數(shù) 據(jù)被分散地存儲在企業(yè)的各個角落。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采 用可擴展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用多個存儲服務(wù)器共享存儲負(fù)載，利 用位置服務(wù)器定位存儲信息，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性、可 用性和訪問效率，而且易于擴展。行業(yè)生態(tài)開展：傳統(tǒng)I

16、T巨頭布局。2021年7月15日， 由中國（西部）電子信息博覽會主辦的2021Web3.0中國峰會暨IPFS分布式儲存大會在成都開幕，AMD、西部數(shù)據(jù)、華為、 阿里云、希捷、東芝、鎧俠、浪潮、聯(lián)想、曙光、戴爾、中 國電信、中國移動、神州數(shù)碼等知名企業(yè)參展。隱私計算從已商用場景分析，平安多方計算、聯(lián)邦學(xué)習(xí)與機密計 算商用進展較為領(lǐng)先，零知識證明主要被運用于區(qū)塊鏈場景 中。由于隱私計算可以解決一組互不信任的參與方之間，在 保護隱私信息以及沒有可信第三方的前提下的協(xié)同計算問題, 在Web3.0中，具備隱私計算功能的基礎(chǔ)設(shè)施不僅可以保護用 戶的個人數(shù)據(jù)，而且可擴展應(yīng)用程序的設(shè)計空間。圖15:浪潮分布式

17、存儲AS13000G5測試成績0 90 0 800 70 0600 50 0 400 30 0 2001000006.0000007.000000VOD*r Second (IOPS)數(shù)據(jù)來源：SPC,東方證券研究所三、Web 3.0搭建：區(qū)塊鏈與分布式存儲的意義在下游應(yīng)用方面，Web 3.0可應(yīng)用于許多場景，包括金融、認(rèn)證、票據(jù)、政務(wù)、版權(quán)、溯源、醫(yī)療、公益、游戲、藝術(shù) 等。而現(xiàn)階段Web 3.0尚處于概念階段或初級部署階段，底層 基礎(chǔ)設(shè)施的搭建更為關(guān)鍵，而分布式存儲在Web 3.0的底層 基礎(chǔ)設(shè)施中至關(guān)重要。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的分布式存儲工程Dfinity與互聯(lián)網(wǎng)計算機ICP Dfinity基金

18、會是非營利性組 織，目標(biāo)是幫助開發(fā)者、企業(yè)、個人及政府更好地融入到區(qū)塊 鏈網(wǎng)絡(luò)中來。Dfinity創(chuàng)立了互聯(lián)網(wǎng)計算機，在互聯(lián)網(wǎng)計算機 的容器Canister上所有的應(yīng)用、智能合約都是去中心化的， 互聯(lián)網(wǎng)計算機沒有主網(wǎng)只有子網(wǎng)，目前是世界上唯一一個可以 去除智能合約局限性的計算機。Dfinity基于互聯(lián)網(wǎng)計算機協(xié)議使用新的加密算法，使得 互聯(lián)網(wǎng)計算機實現(xiàn)世界計算機的功能。通過互聯(lián)網(wǎng)計算機區(qū) 塊鏈，可以存儲所有軟件，包括分布式應(yīng)用、DeFi、Web3游 戲等。而且，互聯(lián)網(wǎng)計算機在自主物理網(wǎng)絡(luò)上進行的，在這 樣的架構(gòu)中沒有云計算架構(gòu)。Dfinity采用了分層結(jié)構(gòu)，自下而上可以分為數(shù)據(jù)中心 (Data Centers)、節(jié)點(Nodes)、子網(wǎng)(Subnets)和軟件 容器(Canisters) 。 Dfinity最底層的數(shù)據(jù)中心共有20個，主要位于美國、歐洲和新加坡。其中，11個數(shù)據(jù)中心位于美國, 6個位于歐洲，3個位于新加坡。星際文件傳輸系統(tǒng)IPFS全球去中心存儲領(lǐng)域出現(xiàn)了包括Filecoin (IPFS)、Sia、 StorJ. Burst. Bluzelle等一批區(qū)塊鏈工程，它們都能夠提供 類似的去中心化存儲功能。其中，星際文件傳輸系統(tǒng)IPFS(Interplanetary File System)是一個基于內(nèi)容尋址的、分布式 的