Web3.0專題：基于區(qū)塊鏈構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施有望加速部署分布式存儲

Web3.0專題：基于區(qū)塊鏈構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施，有望加速部署分布式存儲一、Web3.0：概念由來與發(fā)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BrianBrook還向議員科普了“Web3.0”概念。2022年3月11日，日本自民黨代表鹽崎明久在眾議院財(cái)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，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(gè)有利的政府和社區(qū)環(huán)境，支持區(qū)塊鏈和Web3.0等新技術(shù)的創(chuàng)建。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(jìn)的趨勢。這一演進(jìn)或?qū)⒁l(fā)新一輪的信息革命，進(jìn)一步深刻改變?nèi)藗兊纳睢⒐ぷ饕约吧鐣姆椒矫婷妗?.1、概念演進(jìn)不同階段的互聯(lián)網(wǎng)根據(jù)技術(shù)的演進(jìn)，同時(shí)針對用戶的需求提供不同的服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)的歷史中已經(jīng)歷了Web1.0與Web2.0兩個(gè)時(shí)代，現(xiàn)階段行業(yè)正對于Web3.0的架構(gòu)、技術(shù)進(jìn)行探索。Web1.0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(shí)現(xiàn)商業(yè)化。同時(shí)Web1.0時(shí)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(shí)間。Web2.0即第二代互聯(lián)網(wǎng)。在這一時(shí)期，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建者更注重用戶的交互作用：用戶既是網(wǎng)站內(nèi)容的消費(fèi)者（瀏覽者），也是網(wǎng)站內(nèi)容的制造者。Web2.0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(shí)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)。Web3.0的核心理念是將數(shù)據(jù)的所有權(quán)歸還給用戶，允許用戶控制自己的數(shù)據(jù)，在保障安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互操作性。1.2、區(qū)塊鏈在Web3.0中的重要性Web3.0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)的任何部分，包括虛擬主機(jī)、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(gè)獨(dú)特的數(shù)據(jù)集合或一個(gè)通用狀態(tài)層，它受到集體管理的約束。獨(dú)特的狀態(tài)層為在互聯(lián)網(wǎng)上開發(fā)價(jià)值結(jié)算層提供了機(jī)會。狀態(tài)層有助于以復(fù)制權(quán)受保護(hù)的方式發(fā)送文件，以便在沒有任何中介的情況下實(shí)現(xiàn)有效的P2P交易。Web3.0包括統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)、數(shù)據(jù)確權(quán)與授權(quán)、隱私保護(hù)與抗審查、去中心化運(yùn)行等關(guān)鍵特征?；趨^(qū)塊鏈思維而進(jìn)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Web3.0的代表性應(yīng)用。1.3、Web3.0的優(yōu)勢與Web2.0對比，Web3.0通過區(qū)塊鏈、去中心化身份等方式解決了Web2.0下數(shù)據(jù)安全的隱患，并幾乎根除了虛假信息流通的可能。另外，在Web3.0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(jià)值也將根據(jù)用戶與他人簽訂的協(xié)議進(jìn)行分配。即，數(shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)字資產(chǎn)，可以得到資產(chǎn)級別的保障?？偨Y(jié)從Web1.0到3.0的演進(jìn)，從最初Web1.0用戶只能讀取信息而不能與Web產(chǎn)生交互，到Web2.0中產(chǎn)生了大量用戶創(chuàng)造的信息，再到構(gòu)想中Web3.0用戶可以擁有并控制互聯(lián)網(wǎng)的信息。Web3.0在優(yōu)化底層性能的同時(shí)，也給予了用戶一定的權(quán)限。二、Web3.0基礎(chǔ)設(shè)施為了實(shí)現(xiàn)Web3.0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Web3.0網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)階段的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)展主要集中于技術(shù)端的研發(fā)與應(yīng)用。2.1、跨鏈技術(shù)跨鏈技術(shù)可以幫助Web3.0的開發(fā)者和用戶在區(qū)塊鏈的可信保障下創(chuàng)造價(jià)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(jì)將一直存在。不同區(qū)塊鏈生態(tài)的Web3.0用戶有進(jìn)行交互的需求，跨鏈技術(shù)會在這個(gè)過程中發(fā)揮重要作用。2.2、去中心化身份去中心化身份（DecentralizedIdentification，DID）是互聯(lián)網(wǎng)上的一個(gè)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(shí)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(shí)體證明對這些標(biāo)識符的控制。DID可被看做Web3.0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(shí)、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)，已有許多項(xiàng)目建成DID生態(tài)系統(tǒng)，DID作為Web3.0的基礎(chǔ)設(shè)施之一初顯雛形。2.3、分布式存儲隨著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(yùn)行，服務(wù)提供商不得不使用各種昂貴的安全解決方案，防止被攻擊的成本越來越高。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(jī)器上的磁盤空間，并將這些分散的存儲資源構(gòu)成一個(gè)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(gè)角落。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用多個(gè)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(kuò)展。行業(yè)生態(tài)發(fā)展：傳統(tǒng)IT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。2.4、隱私計(jì)算從已商用場景分析，安全多方計(jì)算、聯(lián)邦學(xué)習(xí)與機(jī)密計(jì)算商用進(jìn)展較為領(lǐng)先，零知識證明主要被運(yùn)用于區(qū)塊鏈場景中。由于隱私計(jì)算可以解決一組互不信任的參與方之間，在保護(hù)隱私信息以及沒有可信第三方的前提下的協(xié)同計(jì)算問題，在Web3.0中，具備隱私計(jì)算功能的基礎(chǔ)設(shè)施不僅可以保護(hù)用戶的個(gè)人數(shù)據(jù)，而且可擴(kuò)展應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)空間。三、Web3.0搭建：區(qū)塊鏈與分布式存儲的意義在下游應(yīng)用方面，Web3.0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Web3.0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Web3.0的底層基礎(chǔ)設(shè)施中至關(guān)重要。3.1、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的分布式存儲項(xiàng)目Dfinity與互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)ICPDfinity基金會是非營利性組織，目標(biāo)是幫助開發(fā)者、企業(yè)、個(gè)人及政府更好地融入到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中來。Dfinity創(chuàng)建了互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)，在互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)沒有主網(wǎng)只有子網(wǎng)，目前是世界上唯一一個(gè)可以去除智能合約局限性的計(jì)算機(jī)。Dfinity基于互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)協(xié)議使用新的加密算法，使得互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)世界計(jì)算機(jī)的功能。通過互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)在自主物理網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的，在這樣的架構(gòu)中沒有云計(jì)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（DataCenters）、節(jié)點(diǎn)（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(gè)，主要位于美國、歐洲和新加坡。其中，11個(gè)數(shù)據(jù)中心位于美國，6個(gè)位于歐洲，3個(gè)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)塊鏈項(xiàng)目，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（InterPlanetaryFileSystem）是一個(gè)基于內(nèi)容尋址的、分布式的、新型超媒體傳輸協(xié)議。IPFS支持創(chuàng)建完全分布式的應(yīng)用。它旨在使網(wǎng)絡(luò)更快、更安全、更開放。IPFS是一個(gè)分布式文件系統(tǒng)，它的目標(biāo)是將所有計(jì)算設(shè)備連接到同一個(gè)文件系統(tǒng)，從而成為一個(gè)全球統(tǒng)一的存儲系統(tǒng)。IPFS采用為數(shù)據(jù)塊內(nèi)容建立哈希去重的方式存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的存儲成本將會顯著下降。同時(shí)，與HTTP相比，IPFS將中心化的傳輸方式變?yōu)榉植际降亩帱c(diǎn)傳輸。IPFS使用了BitTorrent協(xié)議作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，使得IPFS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸速度上大幅度提高，并且能夠節(jié)省約60%的網(wǎng)絡(luò)帶寬。因此，IPFS可被用于Web3.0中多個(gè)領(lǐng)域。3.2、云計(jì)算下的分布式存儲服務(wù)提供云計(jì)算服務(wù)的廠商優(yōu)先布局分布式存儲技術(shù)：分布式存儲技術(shù)可以在普通的PC服務(wù)器上，對外提供各種計(jì)算和存儲服務(wù)。AWS、微軟、阿里、騰訊、Google等云廠商均已布局分布式存儲技術(shù)，中興通訊、紫光股份子公司新華三、浪潮信息等也為各廠商提供分布式存儲通信設(shè)備。阿里云：混合云分布式存儲以阿里云為例，阿里云旗下混合云分布式存儲產(chǎn)品已落地。阿里云混合云分布式存儲具備彈性靈活的特性，適用于業(yè)務(wù)快速發(fā)展的私有云和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。因?yàn)榉植际酱鎯Ψ?wù)可通過增加節(jié)點(diǎn)數(shù)可以實(shí)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)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，AmazonDynamoDB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(yùn)行任何規(guī)模的高性能應(yīng)用程序。DynamoDB提供內(nèi)置安全性、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（DistributedCloud）是浪潮云的一種云計(jì)算服務(wù)，即云服務(wù)提供商管（CloudServiceProvider，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(yùn)營、治理、更新和演進(jìn)。浪潮云依托在全國布局的7+69個(gè)云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建浪潮分布式云，具備統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)、統(tǒng)一用戶體驗(yàn)、適配國產(chǎn)多CPU等特點(diǎn)。浪潮分布式云的節(jié)點(diǎn)類型分為：中心節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)、邊緣節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)接入OpsCenter進(jìn)行統(tǒng)一的運(yùn)營、治理、更新和演進(jìn)，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(shí)，還可實(shí)現(xiàn)地緣政治相關(guān)的解決方案，比如審查制度、安全性、隱私權(quán)和數(shù)據(jù)主權(quán)等。此外，浪潮云文件存儲ICFS(InspurCloudFileStorage)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(jìn)行訪問，多計(jì)算節(jié)點(diǎn)可掛載同一文件系統(tǒng)，共享文件和目錄。浪潮分布式存儲AS13000G5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(jìn)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)發(fā)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(jìn)行釋放，配置為文件資源，從而避免資源的浪費(fèi)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(hù)成本。2021年7月，存儲性能委員會（StoragePerformanceCouncil）公布最新的SPC-1基準(zhǔn)評測報(bào)告，浪潮分布式存儲AS13000G5獲得6,300,529IOPS（每秒讀寫操作次數(shù)）、0.781ms時(shí)延、單節(jié)點(diǎn)210,018IOPS的評測值，獲得2021年分布式存儲性能全球最高成績。3.3、從英偉達(dá)

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項(xiàng)目還是公有云巨頭發(fā)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(jì)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”以及安全性能兩個(gè)問題。在這一領(lǐng)域，英偉達(dá)擁有領(lǐng)先的計(jì)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(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲等數(shù)據(jù)中心級工作負(fù)載，實(shí)現(xiàn)更高的性能、更高的計(jì)算資源利用率和更低的運(yùn)營成本。針對上述兩點(diǎn)挑戰(zhàn)，英偉達(dá)通過不同的方式進(jìn)行了優(yōu)化：

（1）在實(shí)現(xiàn)高效“存算分離”環(huán)節(jié)，利用NVIDIABlueFieldDPU系列提供的NVMeSNAP技術(shù)，使客戶能夠?qū)τ谶h(yuǎn)程服務(wù)器中的NVMeFlash存儲，像訪問本地存儲一樣對其進(jìn)行訪問?？蓪?shí)現(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）在存儲安全環(huán)節(jié)，