NET:去中心化點對點網絡簡史：現代去中心化網絡 Nostr 和 RingsNetwork

什么是點對點網絡？

點對點網絡又稱對等網絡，是去中心化、依靠用戶群交換信息的互聯網體系，它的作用在于，減低以往網路傳輸中的節點，以降低資料遺失的風險。

與有中心服務器的中央網絡系統不同，對等網絡的每個用戶端既是一個節點，也有服務器的功能，任何一個節點無法直接找到其他節點，必須依靠其戶群進行信息交流。

點對點網絡的分類

根據中心化程度，點對點網絡可以分為三大類：

一般型P2P

節點同時作為客戶端和服務器端。沒有中心服務器。沒有中心路由器。比特幣網絡、BitTorrent網絡、eDonkey網絡均屬于一般型P2P，每一個節點均可以作為客戶端和服務端，它沒有一個中心，沒有任何一個節點能夠控制整個網絡，每一個節點的功能和權限都是對等存在的。

特殊型P2P

有一個中心服務器保存節點的信息并對請求這些信息的要求做出響應。節點負責發布這些信息，讓中心服務器知道它們想共享什么文件，讓需要它的節點下載其可共享的資源。路由終端使用地址，通過被一組索引引用來獲取絕對地址早期的Napster網絡屬于特殊型P2P網絡，一群高性能的中央服務器保存著網絡中所有活動對等計算機共享資源的目錄信息。當需要查詢某個文件時，對等機會向一臺中央服務器發出文件查詢請求。中央服務器進行相應的檢索和查詢后，會返回符合查詢要求的對等機地址信息列表。查詢發起對等機接收到應答后，會根據網絡流量和延遲等信息進行選擇，和合適的對等機建立連接，并開始文件傳輸。

混合型P2P

同時含有一般型P2P和特殊型P2P的特點。Skype屬于混合型P2P網絡，用戶信息和聊天信息存儲在中心化服務器中，當用戶直接進行文件傳輸時，Skype客戶端之間又可以發起直連，不通過服務器，允許客戶端之間直接傳遞文件。

點對點網絡發展史

1969年—ARPANET

ARPANET技術架構圖

APRANET訪問界面

ARPANET，是美國國防高級研究計劃局開發的世界上第一個運營的數據包交換網絡，是全球互聯網的鼻祖。

阿帕網的主機之間視彼此為對等的計算機節點，而非C/S結構。

1979年—Usenet

1979年杜克大學的研究生湯姆·特拉斯科特與吉姆·埃利斯設計出來Usenet，并于1980年發布。Usenet包含眾多新聞組，它是新聞組及其消息的網絡集合，他就像早期的reddit，是用戶聚集的論壇。

19333枚ETH從未知錢包轉移到#Coinbase:金色財經報道，據WhaleAlert監測顯示，北京時間5月27日22:30左右，19,333枚ETH（價值35,257,360 美元）從未知錢包轉移到Coinbase。[2023/5/28 9:46:30]

Usenet比萬維網的誕生早了十年，被稱為“窮人的阿帕網”。

當用戶發布文章時，根據所分Usenet層級存儲在服務器，它一開始僅在該用戶使用的新聞服務器上可以瀏覽。每個新聞服務器與其他服務器交換文章。這種方式就是P2P信息傳輸，文章從一個服務器復制到另一個服務器，最終可以傳達到網絡中的每個服務器，新聞組消息得以被分布式存儲于全球大量的計算機中。每一臺服務器都包涵所有的文章內容，服務器之間獨立運行，同步文章。

從90年代開始，用戶便不斷上傳體積龐大的非文本類內容，自此開始Usenet的服務器在流量和存儲空間上開始呈現爆炸趨勢。AOL于2005年停止使用Usenet。2010年5月，早在30多年前就開始使用Usenet的杜克大學關閉了它的Usenet服務器，其理由是使用率低且成本不斷上升。

1999年—Napster

Napster是一種提供線上音樂服務的軟體，最初由約翰·范寧、肖恩·范寧和西恩·帕克共同創立的檔案共享服務。

電影《社交網絡》中Mark的投資人SeanParker

用戶可以免費下載Napster客戶端，然后從別人那里下載MP3文件，同時自己也作為一臺服務器，供別人下載。

Napster有一臺中心服務器，向所有用戶提供文件目錄服務，客戶想下載音樂時，需要先到這臺中心服務器上查詢哪些客戶端擁有這首音樂，然后直連到那臺機器下載。

Napster操作界面

Napster是第一個被廣泛應用的點對點音樂共享服務，它極大幅度地影響了人們，特別是對于大學生使用互聯網的方式。而它的出現，也使得音樂愛好者間共享MP3歌曲變得容易，卻也因此招致了影音界對其大規模侵權行為的指責。盡管在法庭的責令下該服務已經終止，但它卻為其他點對點文件共享程序——如Kazaa，Limewire和BearShare——的拓展鋪好了路，且對這種方式的文件共享的控制，亦變得愈加困難。如今Napster以經營付費服務為主，而免費的Napster的流行和回響使其在電腦界和娛樂業里成為一個傳奇的象征。

2000年—Gnutella

與半中心化網絡的Napster不同，Gnutella網絡是完全分布式的。其最初的流行是源于2001年早期Napster由于法律糾紛而被關閉的威脅。不斷增長的用戶也使得該協議的最初版本暴露了不少缺陷。2001年早期，各種不同版本的協議使得Gnutella的擴展性得到了增強。與先前的協議將每一個用戶節點都當作用戶以及服務器不同，改進過的協議將某些用戶當作”超節點”，其為與之連接的所有用戶路由搜索請求及回應。

花花公子即將推出 MetaMansion 虛擬世界:金色財經報道，花花公子MetaMansion即將推出。花花公子的 Web3 負責人 Liz Suman上周在 NFT Paris表示，虛擬世界定于今年推出，即使對于不屬于該雜志品牌 Rabbitar 社區的用戶，也將有辦法進入。

該項目與 Animoca Brands 的 The Sandbox 合作，于去年夏天宣布。2021 年，該集團推出了第一個 NFT 系列，利用了其跨越數十年的攝影和藝術品檔案。[2023/2/27 12:32:40]

2000年—Freenet

Freenet是一個內容發布和溝通平臺，專為抵御內容審查而設計。海盜灣、維基解密、絲綢之路等著名平臺都是基于Freenet的。

P2P本身的特性使其具有天然的抗審查特性，其平臺的內容得以在節點中永久保存且不容易一次性刪除或屏蔽所有節點，可以說Freenet的發布正式開啟了暗網時代。

、致幻劑、管制藥品等在絲綢之路上以比特幣明碼標價

2001年—Bittorrent

BitTorrent協議是用在對等網絡中文件分享的網絡協議程序。

BitTorrent協議下載的特點是，下載的人越多，提供的帶寬也越多，下載速度就越快。同時，擁有完整文件的用戶也會越來越多，文件的“壽命”也就越長。

種子文件本質上是文本文件，包含Tracker信息和文件信息兩部分。Tracker信息主要是BT下載中需要用到的Tracker服務器的地址和針對Tracker服務器的設置，文件信息是根據對目標文件的計算生成的，計算結果根據BitTorrent協議內的Bencode規則進行編碼。

后來BitTorrent引入了分布式哈希技術，相比泛洪查詢技術，DHT效率顯著提升。DHT全稱為分布式哈希表，是一種分布式存儲方法。在不需要服務器的情況下，每個客戶端負責一個小范圍的路由，并負責存儲一小部分數據，從而實現整個DHT網絡的尋址和存儲。使用支持該技術的BT下載軟件，用戶無需連上Tracker就可以下載，因為軟件會在DHT網絡中尋找下載同一文件的其他用戶并與之通訊，開始下載任務。這種技術好處十分明顯，就是大大減輕了Tracker的負擔。用戶之間可以更快速創建通訊。

BitTorrent的客戶端之一

2009年—Bitcoin

比特幣是一種基于去中心化，采用點對點網絡與共識主動性，開放源代碼，以區塊鏈作為底層技術的加密貨幣，比特幣由中本聰于2008年10月31日發表論文，2009年1月3日，創世區塊誕生。

比特幣全網未確認交易數量為5280筆:金色財經報道，BTC.com數據顯示，目前比特幣全網未確認交易數量為5280筆，全網算力為238.28 EH/s，24小時交易速率為2.91交易/s，目前全網難度為31.36T，預測下次難度上調2.89%至32.27 T，距離調整還剩9天7小時。[2022/10/2 18:37:17]

比特幣結合P2P對等網絡技術和密碼學原理，來維持發行系統的安全可靠性。與有中心服務器的中央網絡系統不同，在P2P網絡中無中心服務器，每個用戶端既是一個節點，也有服務器的功能，任何一個節點都無法直接找到其他節點，必須依靠其戶群進行信息交流。比特幣使用以下3種機制，來解決初次運行時，查找其他節點的問題。

在默認情況下，運行比特幣的用戶端加入一個IRC聊天通道，并可以獲知加入該通道的其他用戶端的IP地址和端口。該通道的名稱和IRC聊天服務器的名稱被寫在了比特幣軟件中。

一些“知名的”比特幣節點也被編寫在軟件中，以防IRC聊天服務功能因故無法訪問。

可以手動添加運行比特幣的其他用戶端的IP地址。

現在不需要運行上述3個機制，一旦連接到比特幣的某個節點，在發送的信息中，就會包含對等網絡P2P其他節點的地址，直接通過其匿名用戶群來找到其他節點。節點遍布整個互聯網的P2P技術和密碼學原理相結合，確保了比特幣發行系統無法被政府、組織、或黑客監控、隔離、或破壞，從而保障了系統的可靠性和匿名性。拒絕服務式以及其他攻擊，其目標都是針對比特幣交易中心，這和攻擊或關閉傳統貨幣交易所的網絡，理論上不影響其貨幣發行和使用一樣。

2012年—Diaspora

Diaspora將自己定位為開源的個人Web服務器和去中心化的社交網絡。2010年在Kickstarter上籌資$200,000后，項目正式成立，并迅速發布了一個測試版本，到了2012年，穩定的社區版才算正式發布。Diaspora的目標之一就是替代Facebook。Facebook是一個集中式的平臺，用戶使用它時，只需要一臺Web瀏覽器即可，而Diaspora是需要專門下載自己的程序客戶端的，這也使得推廣起來比較難。另外，有的人其實根本不關心集中式平臺帶來的隱私問題。

Diaspora

總結

自1969年以來的50多年時間里，P2P網絡由從昂貴走向廉價，由專用逐漸走向通用，多元化程度也得以發展，虛擬貨幣、隱私網絡、開放公共資源等等方向層出不窮，使用方式也開始進行通證激勵式的探索。

但P2P網絡仍非主流。近20年來網絡基礎設施的發展使得普通個人能夠接入高速寬帶網絡，大型機房里每個虛擬主機甚至都可以通過萬兆的帶寬為用戶提供服務，這催生了一系列新生代信息傳播方式和娛樂途徑。互聯網人在產品模式上都探索空間大大增加，人們在盡情享受中心化服務帶來的便捷與樂趣，去中心化和點對點的需求在Web2.0時代大力發展的背景下也顯得不那么重要了。

以太坊基金會公布“學術資助計劃” 39名獲獎者名單:8月26日消息，以太坊基金會博客公布了一項“學術資助計劃”的獲獎名單，來自7個不同研究領域的39名獲獎者，總共獲得了200萬多美元的資金獎勵。該項學術資助計劃旨在激勵研究人員、博士以及所有對以太生態系統進步感興趣的人提交學術提案。

以太坊基金會表示，由于接受到了大量優質提案，預算是從最初的75萬美元增加到了200多萬美元。[2022/8/26 12:49:39]

但P2P技術本身并沒有被拋棄，甚至還在幕后為互聯網服務著。

Web2.0大互聯網時代的點對點

P2PCDN邊緣加速

CDN

內容分發網絡是指一種透過互聯網互相連接的電腦網絡系統，利用最靠近每位用戶的服務器，更快、更可靠地將音樂、圖片、視頻、應用程序及其他文件發送給用戶，來提供高性能、可擴展性及低成本的網絡內容傳遞給用戶。

例如某小型論壇網站只有一臺服務器，其帶寬為10M，10M的帶寬完全可以為幾百名在線的論壇用戶同時提供數據傳輸服務。但論壇加入上傳圖片功能后，10M的帶寬就不堪重負了，每張圖片幾百K至幾十M不等，90%以上的帶寬被用來傳輸圖片，而這些圖片本身是不會變化的，每個用戶看到的都是相同的圖片。用戶加載速度也開始變慢了。此時CDN技術就來幫忙了，CDN技術幫助網站主把圖片存儲在全世界各地的服務器上，加州的用戶訪問論壇時只從論壇服務器拿到帖子正文內容和其中的圖片地址，而圖片是從加州本地的某個服務器上傳輸到用戶計算機的。類比法國的用戶也可以從法國本地的服務器上拿到該圖片。全世界的用戶都在從距離自己最近的服務器加載圖片，用戶的加載速度變快了，論壇的服務器帶寬負載也下降了。

CDN網絡結構

邊緣節點

上述例子中的存儲和提供圖片的「加州本地服務器」和「法國服務器」即被稱作CDN網絡中的「邊緣節點」。

邊緣節點不僅能提供靜態文件服務，也能提供動態內容的服務。例如我們想要每一張圖片加上防盜水印，水印內容為登錄用戶的用戶名和IP，這樣可以標記來源，防止用戶盜取圖片發到其他網站，因此每個用戶訪問時看到的都是帶有不同水印的圖片。該服務也可以運行在邊緣節點上，在邊緣節點上寫好加水印的代碼，在用戶訪問時直接加好水印提供給用戶。邊緣節點提供動態計算服務的功能就叫做邊緣計算。

P2PCDN融合加速

當我們訪問大型文件時，CDN邊緣節點的帶寬可能也不足夠用戶使用，此時很多服務商開始提供P2PCDN融合加速服務。Youtube等流媒體服務商就是使用此技術讓用戶能夠無延遲播放高清視頻的。

暗光纖是指運營商在為城市鋪設光纖的時候，傾向于多鋪一些。比如它們預計這個樓未來也就用1TB的寬帶，但會在地下鋪10TB帶寬容量的設備和光纖。因為光纖鋪設的成本主要來自挖地挖墻埋線，就和你家裝修走線一樣，開一次墻只有多鋪的道理。雖然1TB的帶寬足夠目前使用，但隨著用戶數量的增加、用戶需求的增加、互聯網服務的升級，運營商預計未來一段時間內可能會用到10TB的帶寬。就像十年前我們都在用10M的寬帶，但是現在大多在用100M以上的寬帶網絡了。提前鋪設好冗余帶寬可以降低未來施工的費用。

zkSync 2.0測試網出現一個小問題，目前團隊正在修復:8月23日消息，zkSync生態DeFi協議Phezzan Protocol發推稱，zkSync2.0測試網似乎出現了一個小問題，zkSync團隊已經找到了根本原因，目前正在修復。[2022/8/23 12:43:49]

而這部分暗光纖帶寬在目前來說是閑置的。Google在運營商手中購買了大量的暗光纖使用權和二次售賣權。他們把這些暗光纖的帶寬用來加速YouTube視頻播放。例如當你加載一個大小為100M的視頻時，原本CDN單個節點已經無法承載這樣的內容加速了，但你所在的城市可能有10臺接入了暗光纖的Youtube小型服務器都緩存了這個視頻，YouTube便開始使用這10臺節點和你的個人電腦通過暗光纖建立P2P連接，每臺服務器向你發送10M大小的視頻。從整體上來看這10臺服務器都僅使用了很小的帶寬和流量，而你卻能夠瞬間獲得100M的視頻文件，播放體驗得到了提升。因為流量走的是暗光纖網絡，沒有占用公共帶寬，不會影響該區域內其他用戶的上網體驗，可謂一舉兩得。

現如今暗光纖及其二次銷售幾乎被搶購一空，部分廠商發布了分潤模式的帶寬共享服務，即在個人路由器、電腦或智能設備上安裝帶寬共享軟件，在閑時啟動，使用個人智能設備作為緩存節點，對其他有需要對用戶進行P2P的資源共享服務，并獲得利潤分成。

中心化客戶端中的P2P直連

雖然不是每個服務商都擁有Google的財力和技術水平能夠使用暗光纖，但小型軟件服務商仍然能夠通過P2P技術提升用戶體驗。

想必大家都有這樣的體驗：當你和同事坐在同一個樓宇時，你們在Skype或其他聊天軟件中互傳文件時的速度比你給不在同一地區的客戶傳輸文件的速度要快得多。因為Skype發現你們在同一內網中，于是你們的文件傳輸就不需要走Internet，而是直接建立點對點的連接，通過樓宇的路由器溝通，就可以直接傳遞了，而內網的帶寬一半是非常大的，所以即便是幾個G大小的文件也可以在幾十秒鐘之內傳輸完畢。

同樣的場景也適用與廣域網中，同一片社區，同一個城市，同一個ISP中的用戶P2P直連傳遞文件通常要比經過互聯網中心化服務器傳輸要快很多。

雖然這些軟件普遍都是中心化的，脫離了中心服務器便無法運作，但是還是在這些功能上整合了P2P，極大提升了用戶體驗。

最近大家都在討論#Nostr，我也借此討論一個比較少有人討論的話題，去中心化網絡的結構化和點對點特性，以#Nostr和RingsNetwork舉例來闡述一些異同點。

Nostr和RingsNetwork

1??中心化，去中心化，混合式

中心化網絡大家都了解，像Twitter這樣，運營者可以決定是否刪除更改用戶數據，如果停止運營或封禁用戶，大家的虛擬資產便隨之消失。

去中心化網絡里最廣為人知的就是比特幣和以太坊，無論哪個節點下線都不影響網絡的內容安全，傳輸安全和一致性通過加密算法保證而非人工干預。

混合式當前比較著名的就是Mastodon，各個服務器之間可以相關聯，不同服務器的用戶可以相聯系，但若某個服務器停止工作，用戶的賬戶也便不復存在。Mastodon在混合式網絡里是偏中心化屬性強一點的。

2??Nostr網絡結構

Nostr在某種程度上來說是去中心化網絡，但是我更愿意表述其為混合式網絡，但是是去中心化程度較高的那種。Nostr的拓撲結構大體上是這樣的：

每個用戶都是獨立的客戶端，客戶端只和relay相連接，relay如其字面上意義可以認為是轉發節點。relay和relay之間可以互相連接，但是前提是互相之間知道對方的地址，對于不知道地址的relay是連接不到的，只能通過其他relay幫助轉發。一個客戶端也可以連接多個relay，這樣整體上尋址和通信的效率也會提升上來。

我知道這些已經是老生常談了，但是如果你不是這個領域的專家，理解起來有困難，大家可以把Nostr網絡想象為移動網絡：

客戶端就是手機，relay就是基站，手機可以連接一個或多個信號塔，如果連接不到任何信號塔，也就無法發送和接收信息。

信號塔之間當然也需要互相連接，這樣才能組成一張通訊網。一個信號塔可能會連接一個或幾個其他信號塔，當其中某個連接不暢的時候可以有備選，多個連接也能保證最短到達需要尋找的手機。一個信號塔大多數情況下連接了成百上千的手機，而一個手機通常只會連接到個位數的信號塔，我們稱這種結構為星型網絡。多個基站聯合起來組成了擴展式的星型網絡。這就是Nostr的基本網絡結構。

3??RingsNetwork網絡結構

RingsNetwork使用的是Chord環狀網絡，所有節點依次列成一個環，然后通過算法控制，各個節點也會和環上其他節點建立若干個鏈接，當某個鏈接斷開時，算法會控制不影響其他節點運行而重新組成環和建立新的鏈接。

4??差異對比

各種網絡結構組成都各有優勢和劣勢，基本上不存在本質上的優良之分，而是基于使用場景和所解決的問題采用合適的網絡結構才是最優方案。這里我們談一下兩者在一些常見場景下的處理差異：

連接方式

Nostr客戶端和relay之間的連接是基于WebSocket的，不允許p2p連接。而RingsNetwork節點間是基于WebRTC的，節點間可以進行p2p連接。

此處連接方式上可以看得出兩個網絡在設計上都有很強的指向性——為web服務。瀏覽器目前是大家主流的互聯網交互方式，脫離瀏覽器的app則會受到例如AppStore或GooglePlay等中心化組織的審核審查，所以本身可運行在瀏覽器中、連接方式被瀏覽器默認支持是非常重要的。無論WebSocket還是WebRTC，在瀏覽器中進行高效、并行連接，或進行流式數據傳輸，都是很好的選擇。

與此同時，RingsNetwork選擇了p2p的方式進行連接，在傳輸效率上必然沒有Nostr星型網絡的中心節點群帶寬狀態好，但是連通性上會更勝一籌。兩種去中心化網絡在數據傳輸效率和連通性上有所不同取舍。

節點角色

Nostr網絡中存在中心節點，它們負責維護整個網絡的狀態；RingsNetwork網絡中沒有中心節點，所有節點在整個網絡中具有相同的角色。

如果網絡中有惡意節點存在，兩種網絡均不會被釣魚或虛假消息攻擊，因為兩者都是經過加密算法保證每一條消息的可靠性。但是當惡意節點的目的是監聽、追蹤、蓄意不傳遞消息位置時，在Nostr網絡中，惡意的客戶端不會造成太大影響，但是惡意的relay則會造成網絡故障或用戶隱私暴露；在RingsNetwork中，精心編排的Chordid惡意節點也有可能通過控制一定數量的惡意節點達成監聽和追蹤的目的，但是不容易造成網絡故障或不可用。

數據存儲

Nostr網絡中，數據存儲在relay節點；RingsNetwork網絡中，數據分布存儲在整個網絡中的各個節點，不過目前而言RingsNetwork的DHT暫且沒有節點連接信息以外的內容，以膠水協議形式使用任意第三方進行存儲。

Nostr這種設計更偏向現有區塊鏈的節點形式，但并非所有relay都對所有消息進行持久化，是一種在成本和效率中有所兼顧的方案。而RingsNetwork本身沒有這種功能，依賴第三方在形式上為開發者提供了更多靈活的選擇、降低了開發難度，不過同時也舍棄了網絡本身的功能。

數據查詢

Nostr網絡中，數據查詢需要經過中心節點；RingsNetwork網絡中，數據查詢可以通過環狀網絡中的任意節點進行。因此大多數情況下Nostr查詢吞吐量較高，而查詢較為中心化，relay節點性能要求、網絡要求均較高，RingsNetwork平均查詢吞吐量則較低，但是不會收到單點退出網絡而造成數據丟失。

可靠性

Nostr網絡的可靠性取決于relay節點的可靠性，如果中心節點故障，整個網絡將受到影響；RingsNetwork網絡的可靠性較高，即使一個或多個節點故障，整個網絡仍然能夠正常工作。

當遭遇單點故障時，主要取決于故障點屬性。Nostr網絡中，如果故障點發生在relay節點上，大量客戶端將受到影響，如果多個relay節點遭遇故障，可能會造成網絡分裂成幾部分，甚至整個網絡癱瘓。而RingsNetwork遭遇單點故障時則表現較好，因為各個節點關系對等，即使50%節點遭遇故障仍能保持95%以上的可用性。

效率

Nostr網絡的效率可能受到中心節點的限制，數據的查詢和存儲都需要經過中心節點；RingsNetwork網絡的效率較高，數據的查詢和存儲都可以通過任意節點進行。

Nostr網絡中隨著網絡的發展壯大，客戶端數量和relay數量的比值如果一直較為均衡，則不容易出現堵塞，但如果客戶端數量劇增而relay數量和質量沒有跟上網絡發展的速度，癱瘓的情況則有可能發生。不過在理想狀態下，整體傳輸效率較高，速度也較快，但是即使在這種情況下，隨著網絡中消息包數量劇增，很容易造成類似DDOS效果的消息風暴出現，可能會拖垮整個網絡。

RingsNetwork網絡則相反，如果節點數量劇增，則網絡效率和傳輸質量會有所提升，理論上節點越多連通性越好，相應的多點傳輸帶來的帶寬效應也會體現；而如果節點數量較少，偏僻節點則可能無法獲得很好的體驗。但隨著節點數量增加順勢導致的消息量增加時，因為點對點傳輸的緣故，消息風暴出現的可能性非常低。

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