互联网的去中心化程度


在数字资产行业,我们经常谈论加密和Web3领域迄今为止的发展,以及它们如何使人们更容易获得金融和数字服务。

确实如此。

任何人都可以轻松访问比特币、以太坊和Solana等公共区块链,无论他们住在哪里、收入多少、工作状况,或者是否有银行账户或创建账户的文件。

你需要可兼容的设备——例如智能手机、桌上型电脑或笔记型电脑——以及相对稳定的互联网连接,才能加入区块链生态系统并利用其中大量的dApp。

考虑到最低要求以及现今获取的容易程度,大多数加密用户在访问性方面不太可能面临任何与设备相关的问题。

另一方面,最近的世界事件——例如乌克兰在与俄罗斯的冲突中发生区域性中断,以及汤加火山爆发导致网络中断五周——凸显了当地互联网基础设施在危机时期可能会变得多脆弱。

与此同时,技术的快速发展为国家和大型企业参与者提供了加强对互联网用户控制和监督的工具。

现在的问题是:即使我们拥有比特币或其他加密货币等完全非许可的货币,那访问它们所需的互联网有多去中心化和弹性呢?

让我们通过探索互联网多年来的发展以及当前基础设施在弹性和去中心化领域的现状来找出答案。

现代互联网之路

为了了解我们的主题,就必须从互联网的早期开始说起。

由于我们已经探索了万维网如何从Web 1.0 发展到Web 2.0,以及它目前如何过渡到去中心化的Web 3.0,我们将注重于从互联网诞生到现代的基础设施发展。

一切开始的地方

顾名思义,互联网是一个全球相互连接的电脑网络系统,它利用TCP/IP 协议(也称为互联网协议套件)在生态系统内的各种(子)网络和设备之间进行通信。

早期的互联网历史可以追溯到1960 年代,像是美国国防部资助的ARPANET,其生态系统非常小,起初只有少数几个国家可以访问。事实上,在1969 年至1976 年期间,英国国家物理实验室的NPL 网络项目仅附属了12 台计算机和75 台终端设备。

在1960 年代和1980 年代期间,许多本地的“互联网”在运行,最终在1989 年合并到万维网之下,这要归功于万维网的发明者Tim Berners-Lee。

1989 年之后,互联网生态系统经历了重大发展,截至2022 年1 月在全球吸引了近50 亿用户,约占全球人口的62.5%。

在此期间,网络已经从一项令人兴奋的新技术和早期一小群采用者的爱好发展为我们今天大多数人在日常生活中用于众多活动的东西。包括从工作、娱乐、新闻、交流、学习到与朋友分享迷因和任何主题。

与此同时,46.2 亿用户活跃在Facebook、Instagram、Twitter 和TikTok 等社交媒体平台上。利用各种各样的设备(例如智能手机、笔记型电脑、智能电视),世界上很大一部分人口可以在家中和工作场所方便地访问快速的宽频网络,以及在旅途中使用公共WiFi 和移动网络。

从拨号连线到宽频网络

许多年前,访问互联网并不像今天那么容易。事实上,1995 年12 月全球的网络用户只有1600 万——占世界人口的0.4%。

在1980 年代和1990 年代大部分的时间里,用户访问互联网的最常见方式之一是通过他们的电脑或工作站使用拨号连线。

这种方法对于当时的互联网服务提供商(ISP) 来说似乎非常方便。它需要使用电话网络(已广泛使用)和一些设备,例如用于拨打和接听电话的调制解调器和服务器。

另一方面,拨号连线非常缓慢(理论上最大传输速度为56 kbit/s)。同时,它们相当不稳定,因为它们利用电话线路将数字数据调制成音频信号并将其传输到接收调制解调器,该调制解调器会将其解调为数字数据。

此外,就像普通电话一样,拨号连线不是连续的,因为ISP 必须终止它们以释放访问权限给其他人。

宽频网络的日益普及是互联网基础设施发展真正起飞的地方。与拨号连线不同,宽频通过以各种频率和流量类型传输多个信号,提供互联网的持续访问以及更高的速度和可靠性。

然而,尽管它的前身利用了一个已经建成的运营基础设施,并结合了他们自己的,但ISP 必须投入资源从头开始建立一个框架,将用户连接到宽频网络。

必须使用诸如同轴电缆、光纤、通过无线电波的无线网络、双绞线电缆和卫星之类的媒介在用户的家里、工作场所或其他处所与互联网服务提供商之间建立连接。

与此同时,ISP 和互联网生态系统的其他参与者利用光纤等高度可靠和高带宽的介质将他们的网络与其他人以及其中的数十亿人口连接起来。

我们如何连接到互联网?

我们已经简要探讨了互联网的初始版本是如何演变成一个为数十亿人服务的大型互连网络,现在,是时候看看我们可以用来连接到网络的技术了。

更准确地说,这就是ISP 提供我们访问互联网的方式,以及我们建立网络连接所需的设备和媒介。该领域使用许多技术,例如:

  • 光纤到户(FTTP):截至今天,光纤被认为是最有效的数据传输介质,并且被广泛使用。FTTP 会铺设光纤电缆到你的处所,确保用户的高速互联网在1 Gbit/s 和10 Gbit/s 之间。总体而言,FTTP 提供ISP 客户最佳性能和便利性,但价格更高且可用性有限。
  • 移动网络(4G/LTE、5G):虽然FTTP 是保持与ISP 固定连接的最佳方式之一,但它并不是在旅途中上网的有效方式。这就是为什么服务提供商要开发移动宽带网络的原因,通常是通过4G/LTE 或相对较新的5G 技术。通过行动通信基地台传递,用户可以使用他们的智能手机、平板电脑、笔记型电脑和其他具有内置便携式调制解调器的数字设备连接到移动网络。
  • 有线网络:类似于拨号连线利用电话网络建立连接,有线网络利用有线电视基础设施将用户连接到万维网,使用同轴电缆作为媒介。虽然这种类型的服务往往比FTTP 慢,但它通常比光纤更广泛使用且成本更低。
  • 卫星网络:在农村和有自然障碍的地方(如山区、恶劣天气等)建立有线网络基础设施非常困难和昂贵,如FTTP、有线网络,甚至拨号或DSL。此时,卫星网络是用户的最佳选择,而且通常是唯一选择,它通过使用卫星天线与ISP 绕地球运行的卫星建立连接来访问网络。虽然传统形式的卫星网络被认为速度缓慢且价格昂贵,但SpaceX 的Starlink 等提供商利用现代技术和大量的低轨道卫星,提供其客户合理的价格和更高的速度。
  • 数字用户线路(DSL) 及其变体(ADSL、VDSL):尽管技术发展迅速,FTTP 和有线网络的份额不断增加,但许多互联网用户仍然使用电话线路通过ISP 基于DSL 的服务访问网络。然而,与拨号连线不同的是,数字用户线路具有连续的宽频网络,消费者服务的比特率高达100 Mbit/s。虽然它比大多数选项慢得多,而且你必须靠近你的提供商以保持稳定连线,但DSL 在大多数地方都可以使用,还是迄今为止最实惠的选择。

无论你使用哪种类型的互联网服务,都需要某种形式的数据通信设备来与你的ISP 建立连接。在大多数情况下,通常是连接到服务提供商基础设施的调制解调器或网络终端,通过像用于发送和接收数据包的光纤等介质。

对于固定有线网络,你还需要网络硬体,例如可用于将设备连接到调制解调器或路由器的以太网络缆线。后者是一种负责在互联网和你家中设备之间路由流量的设备。同时,大多数路由器还允许你通过本地WiFi 无线连接到网络。

更重要的是,你的网络、分配给路由器的公共IP 地址以及你的所有设备(所有连接互联网设备的私有IP 地址)都通过互联网协议获得了自己的IP 地址。IP 地址是包含位置信息的唯一数字标识符,允许设备与网络上的其他互连设备进行通信。

由于这些原因,它是为在不同网络和连接到互联网的设备之间传输数据提供必要框架的关键元素。

互联网基础设施及弹性

在上一节中,我们探讨了ISP 可以用来让你上网的各种技术,以及如何通过你的设备访问互联网。

现在的问题是:互联网提供商又要如何访问网络,以及他们基础设施的弹性如何?

互联网主干网:网络的核心

如前所述,互联网由许多连接在一起的小型网络组成,作为我们星球上一个巨大基础设施的一部分(甚至通过卫星存在太空中)。

该基础设施的核心是互联网主干网,它将最大和最快的网络连接在一起,为全球公民提供最大的覆盖范围。以某种方式,ISP 利用主干网将你和其他人连接到网络。

有趣的是,互联网主干网的核心提供商也是ISP。但是,与直接提供服务给消费者和小型组织的服务商不同,主干网ISP 位于网络生态系统的最高层(第1 层)。

第1 层ISP 运营着覆盖全球众多国家的庞大网络。它使用光纤缆线,拥有自己的高速基础设施——在陆地上或甚至在水下——很少提供服务给最终用户。相反,它们服务第2 层ISP。

最重要的是,第1 层ISP 规模如此之大,以至于他们不必为通过其网络路由流量而向第1 层ISP 付费。相反,他们与同一级别的提供商签署对等协议,以互连他们的生态系统并扩大他们的范围。另一方面,他们向第2 层ISP 收取通过其基础设施传输数据的费用。

在地区或国家层面提供服务的第2 层ISP 是最常见的互联网服务提供商,它们与其他第2 层供应商签署免结算对等协议并同时购买对第1 层网络的访问权限。

最后,第3 层ISP 直接将消费者和一些组织连接到网络。但是,与更高级别的供应商不同,第3 层供应商没有自己的基础设施。相反,他们从第2 层服务购买互联网接取服务,并负责建立通向消费者家里或企业场所的连接。

互联网交换点

虽然互联网服务提供商的三层结构为世界大部分地区提供网络访问,但基础设施需要额外的调整才能有效地做到这一点。

举例来说,尽管ISP 使用了高速技术,但由于路径效率低下,从一个提供商到同一城市的另一个提供商的数据包可能会穿越国家或地区进行交换。这就是创建互联网交换点(IXP) 的确切原因。

互联网交换点主要由非营利组织运营,代表不同网络边缘的物理位置,网络基础设施公司(例如,内容交付网络、ISP)可以利用这些物理位置相互连接。

通过通过边界网关协议(BGP) 直接连接到IXP,供应商可以为互联网流量建立更短的路由,并通过改进本地网络基础设施使其更具弹性、成本效益和速度。

潜在弱点和警告

虽然互联网基础设施自早期以来已有显著发展,其主干网保持相对弹性,但仍有许多条件可能造成严重破坏并损害地方层面的完整性。

互联网基础设施的一部分弱点可能通过人为干预(有意或无意地)被利用。

例如,在战争过程中,通过互联网传播信息可以为一方提供优势。因此,一方可能会决定故意破坏当地的基础设施,从而有效地限制军队和公民之间的数字通信。

在乌俄冲突的早期阶段,俄罗斯军队在进入乌克兰时摧毁了3G 和4G 信号塔,甚至对他们自己的军队也造成了移动通信中断。同时,由于乌克兰大量的ISP 以及政府和互联网公司的共同努力,才避免了全国性的严重中断。尽管如此,乌克兰公民仍然经常遇到与网络连接相关的问题,或者在冲突严重的地区甚至没有网络。

在某些情况下,甚至不需要战争就会导致严重的互联网中断。2011 年,乔治亚州的一名退休人员在挖掘铜矿时损坏了通往亚美尼亚的光缆。由于一个人的行为,该地区的公民不能使用网络几个小时,因为三个大规模的ISP 都无法为其客户提供服务。

在2011 年埃及革命期间,政府关闭了全国的固定和移动互联网网络。虽然确切的方法尚不清楚,但统治政权可能设法关闭了最大的IXP 之一,这导致了埃及的网络被孤立。

同时,像我们探讨关于汤加的自然灾害就很容易对当地互联网基础设施造成重大破坏,尤其是在服务提供商或通往其他网络路由数量有限的国家。

此外,全球暖化可能会为互联网主干网带来新的挑战。根据威斯康辛大学和俄勒冈大学研究人员2018 年的一项研究,气候变化驱动的海平面上升可能会使1000 多个节点或连接点在海面下,在短短15 年内对美国的基础设施造成严重破坏。

除了上述与人类和自然相关的弱点外,全球互联网基础设施在可访问性领域还有一个地方需要注意。这被称为数字落差,代表了能够有效访问网络、其他IT 和通信技术的人与无法或非常有限地访问这些技术的人之间的差距。

根据国际电信联盟(ITU) 最近的一份报告,2020 年在发达国家有超过87% 的公民连接到互联网,但在发展中国家只有51% 的人口上网。在非洲和最不发达国家(LDC),情况更糟,只有27% 和22% 的人使用互联网。

当然,这种现象背后有许多原因。在某些情况下,当地法律限制或阻止公民访问互联网。例如,在北韩,只有极少数居民可以访问全球互联网,因为这需要政府的特别授权。其余人口只能使用国内的内联网。

位置也是影响数字落差的关键因素。根据国际电信联盟的研究,全球互联网用户在城市地区的比例是农村地区的两倍,这可能是由于农村地区的互联网基础设施不发达。

此外,虽然数字素养也可以在这一领域发挥作用,但与国民总收入(GNI) 相比,发展中国家的互联网服务连接成本(4.4%) 通常高于发达国家(1.2%) ——在最不发达国家中更高(20.1%) 。如果没有负担得起的选择,更大比例的人口将避免上网。

同时,即使有良好的互联网覆盖率和负担得起的服务,可靠性对于鼓励人们连接到网络也至关重要。

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发布于 2022-09-03 11:09:55
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