区块链技术与云计算（基于区块链与Web3新一代安全网络构建）

互联网也意味着你和我的信息分散在世界各地。不同国家对如何存储和共享数据有不同的规定。国家和地区有数据共享协议，允许跨境转移公民的私人信息。对窃听和数据最终去向的担忧已经创造了我们今天生活的世界，隐私问题成为最重要的问题。

此外，SaaS和云应用程序的经济性和灵活性意味着将数据实际传输到有限数量的大型数据中心（有时被混淆地称为区域）是有意义的，这些数据中心可以处理来自世界各地的人们的数据。总的来说，这就是互联网、普遍连接、广泛的安全性和通过跨境协议共享数据的世界。

在Web3世界中，用户将浏览Internet并以非常不同的方式访问其服务。首先，它有助于了解网络是如何发展的。

Web1.0网络主要由您可以阅读的静态网站组成，但互动并不多。它有点杂乱无章，难以导航。在静态站点的世界中，不需要经过身份验证的用户帐户。

Web2.0网站变得动态化，并且允许用户做的不仅仅是阅读的应用程序激增。应用程序需要能够将用户数据存储在孤立的服务器上，然后在未来进行复制。随着Web2.0的普及，用户收集了数百个不同的帐户，这些帐户分散在不同的应用程序中。由于用户困难和安全缺陷，激增的常见身份验证方法（密码）已成为浏览网页的缺点之一。

Web3基于已经支撑比特币和以太坊等事物的区块链技术，使用开放的、分散的数据库和计算层，而不是每个应用程序在自己的孤立服务器上复制数据库和计算层。随着用户浏览互联网并使用应用程序，来自这些交互的数据不再单独存在于单个应用程序的服务器上。它记录在共享且可公开访问的分类帐上。

身份验证也不存在于应用程序的服务器上。用户可以通过使用私钥来确定性地证明共享账本上代表帐户的所有权，而不是存储像密码这样的记忆秘密，而是应用公钥加密来注册、访问网站并采取敏感行动。对于普通人来说，这听起来像是巫术，但它有点像电。拨动开关，它就会启动——无需了解幕后发生的事情。

去中心化和隐私最主要的挑战，新一代的互联网将永远在线、永远安全、永远私密。

当前，TLS连接的一些隐私敏感参数是明确协商的。这为网络观察者留下了大量可用的元数据，包括端点的身份、它们如何使用连接等等。

加密客户端问候(ECH)对完整的握手进行加密，以便此元数据保密。至关重要的是，这通过保护服务器名称指示(SNI)免受网络上的窃听者而关闭了长期存在的隐私泄漏。加密SNI很重要，因为它是给定客户端正在与哪个服务器通信的最清晰信号。然而，也许更重要的是，ECH还为向TLS添加未来的安全功能和性能增强功能奠定了基础，同时最大限度地减少了它们对最终用户隐私的影响。

如果我们只是通过明文DNS查询将服务器名称泄露给网络观察者，那么加密SNI就没有太多意义。通过引入DNS-over-HTTPS(DoH)，以这种方式部署加密SNI(ESNI)变得可行，它可以对提供DoH服务的解析器的DNS查询进行加密，使DNS更加私密。

基于Web的身份验证中最明显的安全问题之一，尽管密码通常在传输过程中受到HTTPS的保护，但服务器以明文形式处理它们以检查其正确性。处理明文密码是危险的，因为意外记录或缓存它们可能会导致灾难性的破坏。基于StanislawJarecki、HugoKrawcyzk和JiayuXu于2018年所提出的OPAQUE概念，开发相应组件可降低密码泄露的可能性。

通过让企业在不影响性能和安全性的情况下控制其数据的存储位置，帮助企业驾驭不断变化的监管环境。甚至建立了一个保护隐私的证明它基于相同的零知识证明技术，这些技术是分布式系统的核心。

在基础架构之上构建新的创意终是存在这样那样的限制。这就是为什么以太坊和IPFS等项目建立在自己的架构上的原因。他们仍然依赖互联网，但不通过常规的方式使用网络。为了有效应用，构建并运行分布式Web网关是必要的选择。这些网关为Web3协议提供HTTP接口（如：以太坊和IPFS）。由于HTTP是当前所Web的核心，因此可以安全且轻松地访问分布式内容，而无需用户改变应用习惯。

我们认为元宇宙的未来是由ISO互联网标准等七层协议构建的，每一层都以区块链技术为核心，服务于许多功能，包括治理协议、激励机制、全球支付轨道、去信任参与和全球不可变元宇宙中关键活动的分类账。在接下来的部分中，我们将定义这些层并描述区块链在所有层中的核心作用。

与ISO互联网标准类似，元宇宙互联网由七层组成，从底层的物理层和网络层（第一层）到第七层的元宇宙数字经济。

物理层包括IoT设备和AR/VR设备。网络层包括5G/6G网络和“网状网络。”由于5G网络的速度和普及性，区块链交易可以更有效地传播，减少网络瓶颈，从而提高区块链的性能和可扩展性。从物联网设备和AR/VR设备收集的数据可以传播到上层，使用去中心化身份保护数据隐私和主权，然后赋能元宇宙经济。

网状网络允许网络节点直接、动态和非分层地连接到尽可能多的其他节点，并相互合作以有效地将数据从/到客户端路由。这种对一个节点的不依赖允许每个节点都参与信息的中继。网状网络动态自组织和自配置，可以减少安装开销。自我配置的能力可以动态分配工作负载，特别是在少数节点发生故障的情况下。这反过来又有助于容错和降低维护成本。

智能合约可以部署在网状网络之上，以激励工作负载执行、带宽共享和数据共享，最终成为宇宙互联网的基本构建块。区块链技术可用于增强5G安全性并通过其不变性、激励机制和全球支付轨道实现网状网络连接和带宽。

去中心化身份（DID）或自我主权身份解决方案，例如元宇宙DNA数字身份Avatar、Serto、Sovrin和许多其他DID实现，是允许个人管理和控制自己身份的初步尝试。其背景是传统的互联网设计，如ISO的七层协议、四层TCP/IP栈，都没有考虑数字身份。这是传统互联网安全问题的主要原因之一很频繁。这就是为什么数字身份现在被建议作为新防火墙的原因。

我们还有时间来构建以数字身份为底层核心技术和生态模块的Web3。在Web3协议的第二层引入DID的好处包括：

• 由于身份数据的分散存储，提高了安全性。没有集中的身份数据库，每个用户都拥有和控制自己的身份数据。由于可以获得大量的身份数据，黑客通常更有动力去破解集中的身份数据存储。对于DID，黑客的动机会更少，因为他们必须一个一个地破解每个DID。
• 将身份验证和访问控制从集中式策略存储转移到最终用户的钱包应用程序。这增加了访问控制并提高了用户对安全和隐私的认识。
• 在客户同意的情况下启用KYC/AML（了解您的客户/反洗钱）以用于Metaverse应用程序。大多数现实世界的元宇宙应用程序将需要在大多数国家/地区进行KYC/AML以满足监管要求。DID可用于关联从KYC/AML工作流程授予的可验证凭证，以满足监管要求。此外，它是一种启用KYC后随处使用的机制，从而降低了元宇宙应用程序的合规成本。
• 为数据所有权认证提供基础模块，这对于数据共享经济至关重要。为了让元宇宙应用程序发挥其潜力，数据必须拥有正确的所有权。在Web2.0中，数据共享意味着“复制和粘贴”，数据所有者通常会失去数据的所有权。在Metaverse应用程序中，可以使用过期时间共享数据，并且数据所有者不会失去对数据的所有权。
• 验证链下数据。对于链下数据馈线或预言机，如果馈线和预言机基于去中心化身份，则可以建立预言机或数据馈线的信誉，这使得链上智能合约能够为业务应用获得准确的数据输入。

数据将使用IPFS、FileCoin和Big-ChainDB等技术以分布式和去中心化的方式存储。去中心化的点对点存储系统具有以下优点：

• 降低成本。去中心化数据存储系统利用通证经济模型，利用和激励闲置存储的利用，以减少存储的浪费，从而降低总体存储成本。随着去中心化存储市场的成熟，与集中式云存储系统或其他类型的云存储相比，存储的总体成本将大大降低。
• 更高的可靠性。数据被分布并存储在去中心化网络中的多个主机上。系统保存原始数据的副本（故意创建数据冗余）。万一发生任何丢失或硬件故障，系统将提供备份副本。此外，所有共享数据的块可以使用唯一的哈希单独加密。这个额外的安全层可以保护数据免受入侵者的侵害。
• 提高速度。与集中式存储系统不同，分散式存储系统使用点对点技术。数据传输不通过中央发生服务器，在高峰流量时变慢。借助先进的路由和负载平衡以及缓存算法，未来可以进一步提高速度。此外，由于数据的多个副本存储在多个位置，因此下载速度会变得更快。
• 提高安全性和隐私性。最重要的是，分散的数据存储系统提供了高水平的安全性。他们将数据分成更小的块，复制原始数据，然后使用散列或公私钥分别加密每个部分。整个过程保护数据免受不良行为者的侵害。

人工智能(AI)和机器学习(ML)目前是动态Web2.0技术堆栈中的核心组件。但当前AI/ML的主要问题是其孤立的数据和专有算法。不同组织之间的数据共享和算法共享引入了隐私噩梦以及标准化障碍。

在Web3和元宇宙时代，我们看到利用区块链技术的AI/ML变得更加分布式和去中心化。通过利用智能合约和代币经济，可以为AI/ML提供具有高质量数据和算法的激励机制。AI/ML算法的哈希值可以发布在区块链上，这样在元宇宙应用程序中每次调用AL/ML之前，您都可以计算并比较哈希值是否发生变化，这有助于确定算法是否已被黑客更改。你可以定义工作流程流程以审查和发布高质量数据和AI/ML算法，使用区块链技术签署和执行工作流程任务。

通过基于智能合约实现基于角色的访问控制，可以管理数据共享的隐私，只允许授权用户访问数据，从而最大限度地减少隐私问题，以允许不同组织之间的数据共享。可以使用标准的应用程序编程接口(API)技术（如RestAPI和GraphQL）来允许对质量数据和算法的标准访问，包括来自不同数据提供者的激励参与。

共识层由一种或几种混合共识算法组成，以确保所有参与者都同意元宇宙网络的状态。从区块链技术的角度来看，共识算法是一种机制，区块链网络的所有节点都可以通过该机制就分布式账本的现状达成共识。通过这种方式，共识算法在区块链网络中实现了可靠性，并在分布式计算环境中建立了未知对等点之间的信任。除了区块链算法使用的技术共识，我们也看到了所谓“社会共识”的重要性。在元宇宙中，“社会共识”是指个体或组织在元宇宙生态系统中的治理和积极参与。元宇宙的社会共识需要满足以下要求：

• 达成协议。生态系统中的每个人都在努力达成协议，这将有利于整个元宇宙生态系统。
• 合作。生态系统中的每个人都旨在达成更好的协议，从而实现整个生态系统的利益。
• 合作。生态系统中的每个人都将作为一个团队工作，并将自己的利益放在一边。
• 平等权利。生态系统中的每个人都拥有相同的投票权，仅基于其在系统中的股份。必须使用二次投票或其他机制等技术来处理生态系统中股权或所谓的“鲸鱼”的中心化问题。
• 激励参与。需要建立激励机制来鼓励积极参与。
• 无边界。社会共识需要是全球性的、无国界的。

智能合约层可以看作是元宇宙经济的编排层。与关键交易相关的复杂业务逻辑和工作流程通过智能合约执行。与任何合同一样，智能合同建立了协议的条款。但与传统合约不同的是，智能合约的条款由运行在以太坊、Polkadot、Solona和HyperLegerFabric等区块链上的代码执行。智能合约允许开发人员构建去中心化应用程序，利用区块链的安全性、不变性、完整性和链上可验证性，同时提供复杂的点对点功能——从价值交换、保险和贷款，到贸易融资和游戏。就像任何合同一样，智能合同规定了协议或交易的条款。然而，使智能合约“智能”的原因在于，这些条款是作为在区块链上运行的代码来建立和执行的，而不是在律师桌上的纸上。

智能合约是用多种编程语言编写的（例如，Solidity、Rust、Java、C 和WebAssembly）。在公链生态系统中，每个智能合约的代码都存储在区块链上，任何相关方都可以查看合约的代码和当前状态以验证其功能。网络上的每台计算机（或“节点”）存储所有现有智能合约的副本及其当前状态以及区块链和交易数据。

智能合约驱动的应用程序通常被称为“去中心化应用程序”或“DApps”——它们包括旨在改变银行业的去中心化金融（或DeFi）技术。DeFi应用程序允许来自世界任何地方的加密货币持有者参与复杂的金融交易——储蓄、贷款、保险——而无需银行或其他金融机构参与。

分层架构允许开放平台设计和组件可重用性。协议的较高层可以构建在较低的协议层之上。使用分层架构构建的不同产品和系统可以通过API相互通信。（但是，安全问题将是每一层的核心，需要以“安全第一”的设计原则应用到每一层。）元宇宙经济有四个核心要素：数字创造首先是数字创造，它是元宇宙经济的开端，没有它就没有商品可以交易。在现实世界中，人们“创造”各种事物或服务。我们把它描述为一种产品；当它进入市场流通时，它被称为商品。在元宇宙，人们在做数字创作，创造数字产品。数字创作是数字的，其本质是数据的集合。

二是数字资产，它以数据为代表，具有产权，可用于第三个是数字市场，代表数字世界的市场和每个人都必须遵守的交易规则。第四个是数字货币，它应该能够实现全球数字资产交易的实时结算和以最低费用清算。因此，元宇宙经济本质上是“创造者经济”。

区块链与其他数字技术在元宇宙应用中的融合。现在，我们可以理解为什么区块链是实现元宇宙技术的关键。如下图所示，区块链技术可以在八个主要方面赋能元宇宙。

元宇宙经济体将需要一个能够实时结算和清算交易的全球支付通道。SWIFT等传统支付系统仍然依赖批量处理交易结算和清算，无法满足元宇宙支付需求。区块链共识算法实现了实时结算，因为区块链网络的参与共识节点使用算法来结算金融交易，而无需等待一个批处理过程来执行不同金融之间的对账和清算任务拥有自己的财务记录副本的机构。

对于虚拟世界应用程序要在系统中创造价值，数字资产的所有权是必不可少的，它没有现实世界的存在或物理模拟。利用区块链分布式账本系统和NFT（不可替代代币）的不变性，可以实施所有权验证。一旦NFT被“铸造”，NFT的转让或出售都会记录在链上，并且可以使用链上交易和所有者的公钥来验证NFT的所有权。NFT的所有权由所有者的私钥保护。

我们如何激励UGC（用户生成的内容）、参与和治理Metaverse生态系统？加密代币和相关的智能合约已成功用于促进区块链协议的参与和治理。在元宇宙应用中，代币设计将带来新的变量和维度，以鼓励可持续的价值创造和用户参与。一般来说，元宇宙经济设计需要考虑用户数量、代币货币政策、ERC20、ERC721、ERC1155等系统中的各种代币以及这些代币在元宇宙生态系统内的相互作用等各种动态变量。例如，在游戏中赚钱(P2E)游戏和元宇宙集成平台中，NFT可用于奖励存档的技能和玩游戏所花费的时间。ERC20代币可以作为元宇宙系统的基础货币，允许用户花费ERC20平台代币来铸造新的NFT或其他类型的代币。需要进行仔细的经济设计，以便平台代币能够达到可持续的通胀目标，以鼓励价值创造，同时阻止过多的发行或通胀。

然而，纯粹的通缩平台代币会使代币过于昂贵，从而阻碍新用户参与元宇宙。因此，一个好的代币设计需要一个好的货币政策。元宇宙的经济设计团队类似于现实世界中的美联储，经济设计团队的使命是获得有针对性和可控的通胀水平，以鼓励用户参与和价值创造。代币经济设计还需要现有用户产生的收入，而不仅仅是新用户——以避免庞氏骗局。

区块链可以通过写入智能合约的激励机制，鼓励元宇宙参与者之间共享高质量的AI（人工智能）/ML（机器学习）学习数据和算法，AI/ML可以创造丰富的沉浸式体验。人工智能可以创造出类人的声音和独特的内容。通过使用通过激励机制共享的一些样本学习数据，可以将数据自动转换为游戏、视频、新闻、广告和讲座材料。人工智能可以通过使用元宇宙世界中的大量数据来创建模仿人类行为的广泛内容。

元宇宙应用可以部署在云端、IPFS，也可以部署在区块链上。UI（用户界面）内容，如视频和音频内容，可以存储在IPFS或高效的公有云中。智能合约可以部署在以太坊主网或第2层汇总区块链或其他以太坊替代区块链上。从长远来看，区块链驱动的云计算环境将为公有服务云和技术类云平台提供更多安全且廉价的替代方案。

当前的互联网基于TCP/IP，不包括身份安全和网络安全的规范和实现。元宇宙可以利用区块链实现数据整合，智能合约执行安全保障，去中心化身份实现数据所有权。零信任、API安全和访问管理等常见网络安全实践可以进一步利用区块链为元宇宙应用程序构建基础支持。

元宇宙要蓬勃发展，它必须是一个开放且可互操作的系统。可以进一步增强Cosmos和Polkadot等跨链工作，以支持可互操作的元宇宙应用程序。为了确保跨链元宇宙交易的数据隐私，还可以利用隐私保护技术。

在元宇宙蓬勃发展的同时，开发和使用交换虚拟3D资产（如虚拟土地、神奇宝贝卡和游戏武器）的新数字方法的爆炸式增长。这种范式的关键是区块链技术，使用户能够验证所出售的数字资产的真实性。这最终将开始影响AR应用程序的开发方式并将其转变为有利可图的企业。在3D交互环境中，元宇宙是一个巨大的新用户来源除了浏览和交易数据，元宇宙玩家还使用AR/VR耳机和物联网设备等新硬件来收集比以往更多的数据。如果数据治理不到位，这些数据将非常有价值并且会对隐私产生影响。区块链技术可用于定义数据的所有权，实现数据的价格发现，以及以保护隐私的方式促进数据交换.实时数据分析是各种组织的新范式，因为我们正在慢慢建立元宇宙。

总之，区块链是Web3的支柱。