互聯網的去中心化程度

The State of the Internet

在數字資產行業,我們經常談論加密和 Web3 領域迄今為止的發展,以及它們如何使人們更容易獲得金融和數字服務。

確實如此。

任何人都可以輕鬆訪問比特幣以太坊Solana 等公共區塊鏈,無論他們住在哪裡、收入多少、工作狀況,或者是否有銀行賬戶或創建賬戶的文件。

你需要可兼容的設備——例如智能手機、桌上型電腦或筆記型電腦——以及相對穩定的互聯網連接,才能加入區塊鏈生態系統並利用其中大量的 dApp。

考慮到最低要求以及現今獲取的容易程度,大多數加密用戶在訪問性方面不太可能面臨任何與設備相關的問題。

另一方面,最近的世界事件——例如烏克蘭在與俄羅斯的衝突中發生區域性中斷,以及湯加火山爆發導致網絡中斷五週——凸顯了當地互聯網基礎設施在危機時期可能會變得多脆弱。

與此同時,技術的快速發展為國家和大型企業參與者提供了加強對互聯網用戶控制和監督的工具。

現在的問題是:即使我們擁有比特幣或其他加密貨幣等完全非許可的貨幣,那訪問它們所需的互聯網有多去中心化和彈性呢?

讓我們通過探索互聯網多年來的發展以及當前基礎設施在彈性和去中心化領域的現狀來找出答案。

現代互聯網之路

為了了解我們的主題,就必須從互聯網的早期開始說起。

由於我們已經探索了萬維網如何從 Web 1.0 發展到 Web 2.0,以及它目前如何過渡到去中心化的 Web 3.0,我們將注重於從互聯網誕生到現代的基礎設施發展。

一切開始的地方

顧名思義,互聯網是一個全球相互連接的電腦網絡系統,它利用 TCP/IP 協議(也稱為互聯網協議套件)在生態系統內的各種(子)網絡和設備之間進行通信。

早期的互聯網歷史可以追溯到 1960 年代,像是美國國防部資助的 ARPANET,其生態系統非常小,起初只有少數幾個國家可以訪問。 事實上,在 1969 年至 1976 年期間,英國國家物理實驗室的 NPL 網絡項目僅附屬了 12 台計算機和 75 台終端設備。

在 1960 年代和 1980 年代期間,許多本地的“互聯網”在運行,最終在 1989 年合併到萬維網之下,這要歸功於萬維網的發明者 Tim Berners-Lee。

1989 年之後,互聯網生態系統經歷了重大發展,截至 2022 年 1 月在全球吸引了近 50 億用戶,約佔全球人口的 62.5%。

在此期間,網絡已經從一項令人興奮的新技術和早期一小群採用者的愛好發展為我們今天大多數人在日常生活中用於眾多活動的東西。 包括從工作、娛樂、新聞、交流、學習到與朋友分享迷因和任何主題。

與此同時,46.2 億用戶活躍在 Facebook、Instagram、Twitter 和 TikTok 等社交媒體平台上。 利用各種各樣的設備(例如智能手機、筆記型電腦、智能電視),世界上很大一部分人口可以在家中和工作場所方便地訪問快速的寬頻網絡,以及在旅途中使用公共 WiFi 和移動網絡。

從撥號連線到寬頻網絡

許多年前,訪問互聯網並不像今天那麼容易。 事實上,1995 年 12 月全球的網絡用戶只有 1600 萬——佔世界人口的 0.4%。

在 1980 年代和 1990 年代大部分的時間裡,用戶訪問互聯網的最常見方式之一是通過他們的電腦或工作站使用撥號連線。

這種方法對於當時的互聯網服務提供商 (ISP) 來說似乎非常方便。 它需要使用電話網絡(已廣泛使用)和一些設備,例如用於撥打和接聽電話的調製解調器和服務器。

另一方面,撥號連線非常緩慢(理論上最大傳輸速度為 56 kbit/s)。 同時,它們相當不穩定,因為它們利用電話線路將數字數據調製成音頻信號並將其傳輸到接收調製解調器,該調製解調器會將其解調為數字數據。

此外,就像普通電話一樣,撥號連線不是連續的,因為 ISP 必須終止它們以釋放訪問權限給其他人。

寬頻網絡的日益普及是互聯網基礎設施發展真正起飛的地方。 與撥號連線不同,寬頻通過以各種頻率和流量類型傳輸多個信號,提供互聯網的持續訪問以及更高的速度和可靠性。

然而,儘管它的前身利用了一個已經建成的運營基礎設施,並結合了他們自己的,但 ISP 必須投入資源從頭開始建立一個框架,將用戶連接到寬頻網絡。

必須使用諸如同軸電纜、光纖、通過無線電波的無線網絡、雙絞線電纜和衛星之類的媒介在用戶的家裡、工作場所或其他處所與互聯網服務提供商之間建立連接。

與此同時,ISP 和互聯網生態系統的其他參與者利用光纖等高度可靠和高帶寬的介質將他們的網絡與其他人以及其中的數十億人口連接起來。

我們如何連接到互聯網?

我們已經簡要探討了互聯網的初始版本是如何演變成一個為數十億人服務的大型互連網絡,現在,是時候看看我們可以用來連接到網絡的技術了。

更準確地說,這就是 ISP 提供我們訪問互聯網的方式,以及我們建立網絡連接所需的設備和媒介。 該領域使用許多技術,例如:

  • 光纖到戶 (FTTP):截至今天,光纖被認為是最有效的數據傳輸介質,並且被廣泛使用。 FTTP 會舖設光纖電纜到你的處所,確保用戶的高速互聯網在 1 Gbit/s 和 10 Gbit/s 之間。 總體而言,FTTP 提供 ISP 客戶最佳性能和便利性,但價格更高且可用性有限。
  • 移動網絡(4G/LTE、5G):雖然 FTTP 是保持與 ISP 固定連接的最佳方式之一,但它並不是在旅途中上網的有效方式。 這就是為什麼服務提供商要開發移動寬帶網絡的原因,通常是通過 4G/LTE 或相對較新的 5G 技術。 通過行動通信基地台傳遞,用戶可以使用他們的智能手機、平板電腦、筆記型電腦和其他具有內置便攜式調製解調器的數字設備連接到移動網絡。
  • 有線網絡:類似於撥號連線利用電話網絡建立連接,有線網路利用有線電視基礎設施將用戶連接到萬維網,使用同軸電纜作為媒介。 雖然這種類型的服務往往比 FTTP 慢,但它通常比光纖更廣泛使用且成本更低。
  • 衛星網絡:在農村和有自然障礙的地方(如山區、惡劣天氣等)建立有線網絡基礎設施非常困難和昂貴,如 FTTP、有線網路,甚至撥號或 DSL。 此時,衛星網絡是用戶的最佳選擇,而且通常是唯一選擇,它通過使用衛星天線與 ISP 繞地球運行的衛星建立連接來訪問網絡。 雖然傳統形式的衛星網絡被認為速度緩慢且價格昂貴,但 SpaceX 的 Starlink 等提供商利用現代技術和大量的低軌道衛星,提供其客戶合理的價格和更高的速度。
  • 數位用戶線路 (DSL) 及其變體(ADSL、VDSL):儘管技術發展迅速,FTTP 和有線網絡的份額不斷增加,但許多互聯網用戶仍然使用電話線路通過 ISP 基於 DSL 的服務訪問網絡。 然而,與撥號連線不同的是,數位用戶線路具有連續的寬頻網絡,消費者服務的比特率高達 100 Mbit/s。 雖然它比大多數選項慢得多,而且你必須靠近你的提供商以保持穩定連線,但 DSL 在大多數地方都可以使用,還是迄今為止最實惠的選擇。

無論你使用哪種類型的互聯網服務,都需要某種形式的數據通信設備來與你的 ISP 建立連接。 在大多數情況下,通常是連接到服務提供商基礎設施的調製解調器或網絡終端,通過像用於發送和接收數據包的光纖等介質。

對於固定有線網絡,你還需要網絡硬體,例如可用於將設備連接到調製解調器或路由器的以太網絡纜線。 後者是一種負責在互聯網和你家中設備之間路由流量的設備。 同時,大多數路由器還允許你通過本地 WiFi 無線連接到網絡。

更重要的是,你的網絡、分配給路由器的公共 IP 地址以及你的所有設備(所有連接互聯網設備的私有 IP 地址)都通過互聯網協議獲得了自己的 IP 地址。 IP 地址是包含位置信息的唯一數字標識符,允許設備與網絡上的其他互連設備進行通信。

由於這些原因,它是為在不同網絡和連接到互聯網的設備之間傳輸數據提供必要框架的關鍵元素。

互聯網基礎設施及彈性

在上一節中,我們探討了 ISP 可以用來讓你上網的各種技術,以及如何通過你的設備訪問互聯網。

現在的問題是:互聯網提供商又要如何訪問網絡,以及他們基礎設施的彈性如何?

互聯網主幹網:網絡的核心

如前所述,互聯網由許多連接在一起的小型網絡組成,作為我們星球上一個巨大基礎設施的一部分(甚至通過衛星存在太空中)。

該基礎設施的核心是互聯網主幹網,它將最大和最快的網絡連接在一起,為全球公民提供最大的覆蓋範圍。 以某種方式,ISP 利用主幹網將你和其他人連接到網絡。

有趣的是,互聯網主幹網的核心提供商也是 ISP。 但是,與直接提供服務給消費者和小型組織的服務商不同,主幹網 ISP 位於網絡生態系統的最高層(第 1 層)。

第 1 層 ISP 運營著覆蓋全球眾多國家的龐大網絡。 它使用光纖纜線,擁有自己的高速基礎設施——在陸地上或甚至在水下——很少提供服務給最終用戶。 相反,它們服務第 2 層 ISP。

最重要的是,第 1 層 ISP 規模如此之大,以至於他們不必為通過其網絡路由流量而向第 1 層 ISP 付費。 相反,他們與同一級別的提供商簽署對等協議,以互連他們的生態系統並擴大他們的範圍。 另一方面,他們向第 2 層 ISP 收取通過其基礎設施傳輸數據的費用。

在地區或國家層面提供服務的第 2 層 ISP 是最常見的互聯網服務提供商,它們與其他第 2 層供應商簽署免結算對等協議並同時購買對第 1 層網絡的訪問權限。

最後,第 3 層 ISP 直接將消費者和一些組織連接到網絡。 但是,與更高級別的供應商不同,第 3 層供應商沒有自己的基礎設施。 相反,他們從第 2 層服務購買互聯網接取服務,並負責建立通向消費者家裡或企業場所的連接。

互聯網交換點

雖然互聯網服務提供商的三層結構為世界大部分地區提供網絡訪問,但基礎設施需要額外的調整才能有效地做到這一點。

舉例來說,儘管 ISP 使用了高速技術,但由於路徑效率低下,從一個提供商到同一城市的另一個提供商的數據包可能會穿越國家或地區進行交換。 這就是創建互聯網交換點 (IXP) 的確切原因。

互聯網交換點主要由非營利組織運營,代表不同網絡邊緣的物理位置,網絡基礎設施公司(例如,內容交付網絡、ISP)可以利用這些物理位置相互連接。

通過通過邊界網關協議 (BGP) 直接連接到 IXP,供應商可以為互聯網流量建立更短的路由,並通過改進本地網絡基礎設施使其更具彈性、成本效益和速度。

潛在弱點和警告

雖然互聯網基礎設施自早期以來已有顯著發展,其主幹網保持相對彈性,但仍有許多條件可能造成嚴重破壞並損害地方層面的完整性。

互聯網基礎設施的一部分弱點可能通過人為干預(有意或無意地)被利用。

例如,在戰爭過程中,通過互聯網傳播信息可以為一方提供優勢。 因此,一方可能會決定故意破壞當地的基礎設施,從而有效地限制軍隊和公民之間的數位通信。

在烏俄衝突的早期階段,俄羅斯軍隊在進入烏克蘭時摧毀了 3G 和 4G 信號塔,甚至對他們自己的軍隊也造成了移動通信中斷。 同時,由於烏克蘭大量的 ISP 以及政府和互聯網公司的共同努力,才避免了全國性的嚴重中斷。 儘管如此,烏克蘭公民仍然經常遇到與網絡連接相關的問題,或者在衝突嚴重的地區甚至沒有網絡。

在某些情況下,甚至不需要戰爭就會導致嚴重的互聯網中斷。 2011 年,喬治亞州的一名退休人員在挖掘銅礦時損壞了通往亞美尼亞的光纜。 由於一個人的行為,該地區的公民不能使用網絡幾個小時,因為三個大規模的 ISP 都無法為其客戶提供服務。

在 2011 年埃及革命期間,政府關閉了全國的固定和移動互聯網網絡。 雖然確切的方法尚不清楚,但統治政權可能設法關閉了最大的 IXP 之一,這導致了埃及的網絡被孤立。

同時,像我們探討關於湯加的自然災害就很容易對當地互聯網基礎設施造成重大破壞,尤其是在服務提供商或通往其他網絡路由數量有限的國家。

此外,全球暖化可能會為互聯網主幹網帶來新的挑戰。 根據威斯康辛大學和俄勒岡大學研究人員 2018 年的一項研究,氣候變化驅動的海平面上升可能會使 1000 多個節點或連接點在海面下,在短短 15 年內對美國的基礎設施造成嚴重破壞。

除了上述與人類和自然相關的弱點外,全球互聯網基礎設施在可訪問性領域還有一個地方需要注意。 這被稱為數位落差,代表了能夠有效訪問網絡、其他 IT 和通信技術的人與無法或非常有限地訪問這些技術的人之間的差距。

根據國際電信聯盟 (ITU) 最近的一份報告,2020 年在發達國家有超過 87% 的公民連接到互聯網,但在發展中國家只有 51% 的人口上網。 在非洲和最不發達國家 (LDC),情況更糟,只有 27% 和 22% 的人使用互聯網。

當然,這種現象背後有許多原因。 在某些情況下,當地法律限制或阻止公民訪問互聯網。 例如,在北韓,只有極少數居民可以訪問全球互聯網,因為這需要政府的特別授權。 其餘人口只能使用國內的內聯網。

位置也是影響數位落差的關鍵因素。 根據國際電信聯盟的研究,全球互聯網用戶在城市地區的比例是農村地區的兩倍,這可能是由於農村地區的互聯網基礎設施不發達。

此外,雖然數位素養也可以在這一領域發揮作用,但與國民總收入 (GNI) 相比,發展中國家的互聯網服務連接成本 (4.4%) 通常高於發達國家 (1.2%) ——在最不發達國家中更高 (20.1%) 。 如果沒有負擔得起的選擇,更大比例的人口將避免上網。

同時,即使有良好的互聯網覆蓋率和負擔得起的服務,可靠性對於鼓勵人們連接到網絡也至關重要。

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