去中心化和被忽视的物理层

Respect Layer 1
Publishing date March 14, 2022 Author BigEyeSmolMouth 大眼小嘴

去中心化和被忽视的物理层

当你去超市的时候,你有没有想过「这些水果和蔬菜是怎么来的」这样的问题?作为常识,你知道它们肯定不是长在超市里的,并且这背后一定有一套完整的耕作、物流和商业流程,让这些瓜果蔬菜可以从农民伯伯的地里到你的餐桌上。但这一切都太复杂了,你只是想吃一口冰西瓜而已,你并不想搞懂这背后究竟发生了什么。

同样的场景和逻辑,同样也适用于分布式记帐系统;也就是我们今天看到的,像以太坊、比特币这类的区块链网络 —— 你可以随自己心意去到任何超市、批发市场、小摊小贩那里买到你想到的蔬菜水果,就像你可以向任何拥有 42 位字符的十六进制以太坊钱包地址的人发送以太一样,这意味着你的行为从头到尾都是在你的自主意愿下完成的「去中心化」的行为吗?

如果有人告诉你,种子市场是一个非常集中化、由一些企业控制绝大部份市场份额的行业呢?

「连线上网的人,至少应当知道『线』是什么」

这是尼尔‧斯蒂芬森 写给《连线》杂志的一句话,Metaverse 这个词也是他最早提出的。

首先大家要明白一点,点对点(P2P)网络,如以太坊或比特币,是一个上层网络。也就是说,它是建立在国际公共互联网之上的。它在 OSI 开放式系统互联模型 中的网络层确实是分布式的,但这并不意味着它们在更底层的网络(路由和交换)和基础设施(光纤电缆和管道)也是如此。

为了帮助你更好地理解这个概念,我们可以看一下,一个普通用户在以太坊上发送以太时会发生些什么:

  1. 发送者在 Metamask 中输入要发送的金额和接收者的钱包地址

  2. Metamask 将签名的交易发送到以太坊节点(默认为 Infura)

  3. 接收的以太坊节点验证该交易,将其添加到 mempool,并开始向其他以太坊节点进行广播

  4. 在「广播-接收-再广播」的过程中,矿工(一种特定的节点)也会收到这笔交易。它将验证并尝试将该交易打包添加到一个新的区块。最终,一个成功出块的矿工,将带有该交易的区块添加到以太坊网络的帐本中

  5. 新区块的在网络上广播,当所有节点同步到新区块时,他们会看到新区块中被打包的这笔交易,并将它从自己的 mempool 中移除

  6. 接收者打开他/她的 Metamask 钱包应用程序,通过 Infura 的节点,查看到余额变化

可以看到的是,在每一步的活动中,都有网络传输行为的参与。比如我们挑出其中第 (2) 步,它实际上是这样的:

My Connection from Sydney to the US

  1. 我的电脑将数据包发送到我的家用路由器和调制解调器,并发送给我的网络服务提供商 TPG
  2. 我的网络服务提供商 TPG 将数据包转发到它的全球 IP 骨干网络提供商 Tata Communications,在这个过程中数据包就到了美国
  3. 在到达位于洛杉矶的一个数据中心之后,再经历一系列的传输,被移交给亚马逊 AWS 在达拉斯的网络,最终到达 AWS 美东地区的一台 Infura 布署的服务器上

听起来好像很简单,我们再稍微扩展一下这个旅程:

  1. 在数据包到达我的 ISP 的服务器(准确地说,是 BRAS 宽带远程接入系统 )之前,它首先要经过一个叫做 NBN 的网络。NBN 是「National Broadband Network - 国家宽带网络 」的意思,它是一家澳大利亚联邦政府拥有的企业,负责设计、建造和运营澳大利亚的电信基础设施。简单地说,他们建造和运营连接我和我的网络服务提供商 TPG 之间的线

  2. 在 TPG 网络和全球 IP 骨干网络提供商对接的过程中,数据包从悉尼到洛杉矶,很可能是通过 Pipe Pacific Cable 1 海底光缆从悉尼到关岛,然后通过 SEA-US 海底光缆从关岛,途径夏威夷,最终到美国加州的 Hermosa Beach

  3. 当它最终到达美洲大陆时,它还通过数英里长的、有可能是 AT&T 或 Verizon 建设的光纤电缆穿过城市或农田,到达最终目的地

所有这些发生的事情,对你来说,只是打开浏览器里的 Metamask,点了几下按钮而已。

请注意,以上提到的步骤和过程仍然是非常简化的,很多概念和细节被省略了。像数据中心里的 Meet-Me Room (不同的网络用光纤线物理性地相互连接),或是海滩上海底光缆和陆地网络所相连的「机房 」,都是确实存在的。还有像 DSLAM、路由器、交换机、回程线路供应商(backhaul provider)、自治系统(AS)、BGP、DNS、PoP 等诸多概念和他们代表的技术、硬件、商业模式和公司,都参与了这笔去中心化交易的进行。

World Submarine Cable Map by www.submarinecablemap.com

一个相当可悲的(政治)现实

我们都知道中国的防火长城 、俄罗斯的 Runet 、美国的棱镜计划 PRISM 、英国的时代计划 Tempora 、美国对 Megaupload 的查封 、瑞典海盗湾海盗党 ,全球各地的政府都或多或少地卷入了一些政治、意识形态或经济上的纷争,并试图在互联网空间扩大自己的网络主权。

最近的「俄乌战争」更是火上浇油,Metamask/Infura/OpenSea 禁止被美国制裁国家的用户使用服务和 Coinbase 促进制裁合规的消息,引发了虚拟货币社群中更多的讨论 —— 现在我们有比之前充分的理由来讨论这些问题。

正如前面的例子中提到的,使用 Metamask 发送的交易到达 Infura 的服务器,因此 Infura 可以决定是否允许我进行我的「去中心化」交易。比较幸运的是,我住在澳大利亚,而不是伊朗、俄罗斯或美国制裁名单上的任何其他国家,它得以成功完成。

Metamask 拥有超过 2100 万月度活跃用户,可以说很大一部分以太坊用户都依赖于 Metamask 及其默认提供的 Infura RPC 服务来完成以太坊的交易。

如果我们更进一步来讨论这个问题,有非常多类似 Infura 这样的各种「去中心化」服务都在亚马逊 AWS 上运行 —— 这甚至已经不是什么新闻,去年十二月 AWS 出现大规模故障, dYdX 就曾受到过严重影响 。根据 Ethernodes.org 的数据,71.56% 的以太坊节点都布署在托管服务上,其中 AWS 占据了 53.3% 的市场份额。换句话说,现在全网有超过三分之一的以太坊节点托管在亚马逊的网络上。

Ethereum Nodes by Hosting Services

解决这个问题的办法是鼓励人们自行运行以太坊节点。然而,最近一个较少人谈论但影响更深远的新闻 —— Cogent 关闭对俄罗斯的服务 ,让我对去中心化的未来不太乐观。

Cogent 是世界上最大的互联网骨干运营商之一。根据 CAIDA 的自主网络(AS)排名 ,Cogent 位列第三位。换句话说,如果你今天正在浏览国际互联网,几乎可以肯定从你的设备中发出的一些数据包已经通过了 Cogent 的网络。

Cogent 切断俄罗斯的网络并没有使俄罗斯完全脱离国际互联网,但它减少了从俄罗斯的国际进出口总链接带宽。除了 Cogent 之外,还有像 Sectigo 停发 SSL 证书、Namecheap 停止域名注册和解析 等情况。如果我们把地缘政治和国际政治问题先放在一边,这种在全球范围内前所未有的、针对互联网底层服务的审查行动是令人恐惧的。

再补充一个事实,以太坊总节点的 48% 是在美国运行。

Ethereum Nodes by Geography

危机中的共识

区块链有三层共识:数学共识,技术共识,和人的共识。

  • 数学共识是客观的,它是由数学公式和模型保证的。这是我们都知道的椭圆曲线加密法和 Diffie-Hellman 密钥交换。

  • 技术上的共识是半客观的。工作量证明模型(Proof of Work)之所以有效,是因为人们选择分布式地运行计算力来保持网络中所有节点的诚实。但需要注意的是,技术细节和规格可以按照人的意愿随时改变。

  • 人的共识是完全主观的。作为加密货币的采用者和先驱,通过不断寻找和创造,让更多人了解区块链技术的应用,并教育人们认识到加密货币的价值。正是人们对区块链的集体思想使它变得伟大 —— 但同时,也可能会让它变得更脆弱、更不去中心化。

然而正如你所看到的,有许多像 Infura/Cogent/AWS 这样的实体也参与到了你的「去中心化」交易当中。他们帮助你将信息从一端传输到另一端,同时他们也完全有能力可以阻止你这样做。他们中的许多要么是垄断性的,要么是由政府所拥有的,这使得像区块链这类上层应用所宣称和依赖的去中心化变得没那么可信赖了。

如未来学家 George Gilder 在 1992 年提出的,「在一个都是非智能的终端和电话的世界里,网络需要变得智能;但在一个充满智能终端的世界里,网络需要是愚笨的」。而今,互联网基础设施不再是个笨水管 ,根据它的操控者形成自己的意识形态。在目前的全球政治现实下,孤立主义或许是不可避免的。看到「地球村」和「全球化」的概念随着世界的发展而逐渐式微,这让人很难过。

我们还没有经历过全球层面的断网、分立和分裂,或许我们会在未来看到它。而在那时,基于国际互联网之上的「去中心化」区块链会是怎样?

我知道这篇文章里提到的一切都听起来很夸张和显得愤世嫉俗,这是因为我同样也相信「密码学无政府主义 」是引领区块链技术的加密运动的核心。我们现在面临的问题是,互联网的世界同样是物理的,它是这些管道和线路铺就和连接而成的。云计算、去中心化,也不是真的飘在云端、或者毫无根基的出现在这里。

以澳大利亚前总理马尔科姆‧特恩布尔(Malcolm Turnbull)的一句话作为结束语,他说「虽然数学法则很值得称道,但是在澳大利亚行得通的法则,只有澳大利亚的法律」。我们所有人仍然面临着巨大的挑战,这种共识上的危机和挑战,可以表现为人的,也可以是技术的,但最终还是人的。

Law of Australia

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