什么是 Web 3.0，它的未来方向是什么？

描述

前言：比特币诞生十年，区块链和数字货币的概念已经家喻户晓。 如今，业界开始频繁提及Web 3.0的概念，但很少有人能够清楚地解释Web 3.0是什么。 本文将带你了解Web 3.0的来龙去脉，对各种关于Web 3.0的说法去伪存真，最后对Web 3.0未来的发展方向给出一些思考。

一、信息

“信息交流是人类的基本需求”

人既是信息的生产者，也是信息的消费者。 信息交换是生产和消费过程中必不可少的环节。

在没有互联网的时代，信息交流的手段非常有限。 人们只能亲自相聚或通过书信交流。

以知识的获取为例：教师传授，学生听课，学生提问，教师回答。 学生通过与教师交换信息来获取新知识。

以商品交易为例：货比三家，砍价，达成协议，一只手付款，一只手发货。 买卖双方通过信息交换完成交易。

在这样的通信过程中，很难保证信息的持久性、隐私性、不可篡改等特性。

互联网的出现大大提高了信息交流的效率和质量。

人们获取知识的途径变成了搜索引擎、知乎、维基、网络课堂。 任何问题，只需在电脑端或手机端轻松点击，即刻以图片、文字、视频的形式为您返回答案。

人们进行交易的方式也变成了淘宝浏览、支付宝支付、快递、确认收货的过程。 足不出户浏览世界商品，非常方便。

2. 互联网演进史

“生产力决定生产关系，生产关系反作用于生产力”

· 单向流的Web 1.0

互联网的早期是 Web 1.0 模型。 那时，信息只能从一个方向从Server流向Client。 该网站对所有用户都是只读的。

Web 1.0的典型应用包括网站导航、门户网站等，我们有幸找到2011年知名网站导航Hao123的页面截图，帮助我们回顾Web 1.0的历史，如图以下。 可以看出，网站的所有信息都是以静态的方式呈现在网页上，供用户浏览。 当时中国四大门户网站新浪、网易、搜狐、腾讯都位于网页顶部最显眼的位置。 也可以看出，2011年，Web 1.0应用占据市场主导地位。

在Web 1.0模型中，生产关系是简单的生产者/消费者模型。 服务器负责生产信息：网站导航收集网站，门户网站写新闻，都是生产信息的过程。 客户端负责消费信息：点击网站链接跳转、阅读新闻等都是消费信息的过程。

· 双向交互Web 2.0

然而，单向的信息流似乎无法满足信息交流的需要。 经过PHP、Java等网站后台技术和Ajax、JavaScript等网站前端技术的快速发展，互联网迅速进入Web 2.0时代。 这时候，信息就可以在Server和Client之间双向流动了。 该网站对用户是可读可写的。

Web 2.0在这方面产生了大量的应用。 今天，我们日常使用的大多数应用程序都工作在 Web 2.0 模式下。 它的应用主要包括两类。 下面我们就以今天Hao123的页面截图为例介绍一下：

1、Server提供工具，Client与Server交互使用工具。 典型的应用包括搜索引擎、聊天工具、支付工具、网络游戏等，比如百度、百度地图、图中的12306都属于这一类。

2、Server提供一个平台，Client可以通过该平台上传信息、获取信息、与用户进行交流。 典型的应用包括社交网络、电商平台等，比如图中的淘宝、京东、58同城、知乎都属于这一类。

与Web 1.0相比，Web 2.0的生产关系发生了巨大的变化：

首先基于以太坊的应用模式，Server提供给Client的不再只是信息，而是包括计算、存储、交易甚至物流在内的各种服务。 其次，Client必须与Server交换信息，才能使用Server提供的服务。 最后，Server提供的信息不仅可以自己制作，也可以由Client上传。

Web 2.0的出现和发展很好地印证了历史唯物主义的两个重要观点：

1、生产力决定生产关系。 随着互联网产生的信息量不断增加，Web 1.0已经不能满足生产力的需要，Web 2.0应运而生。 比如，当时随着网站的不断增多，基本的网站导航已经不能满足海量网站的检索需求，于是搜索引擎诞生了。 再比如，阿里巴巴最初的模式是企业黄页，但随着企业和产品的不断增加，逐渐演变为电子商务平台。

2、生产关系会反作用于生产力。 Web 2.0改变了互联网节点之间的生产关系后，Client具有了信息生产者和消费者的双重身份，进一步激发了Client生产信息的能力和意愿。 在这样的环境下，首先出现了BBS、社交等基于UGC（User Generated Content）的平台，然后是直播、短视频等基于PGC（Professional Generated Content）的应用应运而生。 互联网信息量和种类进一步丰富。

但恰恰是随着信息量和种类的进一步增加，Web 2.0的瓶颈也体现出来了——即服务器的中心化。 在Web 2.0的客户端/服务器模式下，服务器成为了信息的“中介”：所有的信息都会经过服务器，也有一部分会存储在服务器中。 那么我们能否完全相信服务器会按照承诺正确、恰当、正确地处理这些信息呢？

答案显然是否定的，Server的中心化是Web 2.0模式无法逾越的障碍。 只有改变互联网节点之间的生产关系，让信息不再通过中心化服务器传递，才能彻底解决这个问题。

· 去中心化的 Web 3.0

在此背景下，Web 3.0 的概念逐渐兴起。 Web 3.0的核心思想是去中心化，也称为P2P（Peer-To-Peer）。 在 Web 3.0 模式下，节点通过直接连接交换信息，不需要中心化的服务器。 所有节点都处于对等关系中。 它们不区分Client和Server，统称为Peer。 节点需要遵守特定的计算、存储、网络等协议连接到其他节点加入去中心化应用，并提供一定的计算、存储、带宽等资源来维持应用的运行。

误区 1：语义网和人工智能 (AI) 等技术是 Web 3.0。

分析：这些技术可以看作是生产工具的进步。 它们提高了人们生产和交换信息的能力，但并没有从根本上改变生产关系基于以太坊的应用模式，因此不能被认为是Web 3.0。

3. 网络 3.0

《不同的分散生产关系》

· 信息共享

大多数人可能没有注意到，Web 3.0最早的尝试其实来自于一种至今仍在使用的技术：BT（BitTorrent）。 BT的动机是为了解决传输大文件时带宽不足的问题。 在Client/Server模式下，Server发布大文件（如操作系统、视频文件、游戏安装包等）后，会面临大量Client同时下载。 由于Server的带宽有限，Client的下载速度会很慢。 这是随着生产力的提高，生产关系不能满足生产力的典型场景。

BT因此设计了去中心化的文件传输方案。 当一个Peer发布一个文件时，它会将文件分成许多小的数据块供其他Peer下载，同时发布所有数据块的哈希值以供校验。 当其他Peer下载该数据块并验证哈希值时，将提供给更多的Peer下载。 最终，文件将以数据块的形式分布在多个节点之间。 当一个新的下载者下载一个文件时，他实际上是同时从多个节点下载文件的不同部分，最后拼接成一个完整的文件。 带宽压力由多个对等点分担，下载速度因此提高。

在原有的BT设计中，除了Peer之外，还需要一个或多个Tracker节点来实时记录每个文件分布在哪些Peer中。下载器会连接多个Tracker获取文件的Peer信息，从而决定要连接哪些对等点以获取文件。 Traker 通常由一些下载站点维护。 随后，BT加入了分布式哈希表（DHT，Distributed Hash Table）的设计，在多个Peer中分布式记录文件和节点的映射关系，从而实现了一个完全对等的网络。 在当今的BitTorrent网络中，Tracker和DHT两种模式并存。

BT还有一个问题：缺乏对Peer的激励机制。 导致部分节点只下载不上传，影响了全网的文件传输。 后来出现了PT（Private Tracker）模式，即私人Tracker。 PT会允许每个连接到自己的Peer上报自己的上传下载量，从而更好地对待“上传下载比”高的Peer：积分奖励、更高的下载优先级、带宽等。

但是BT很好的解决了Server的中心化问题，如下表所示。

基于BT的思想，产生了很多类似的Web 3.0技术，如电驴（eMule）、PPTV等，还有大家熟知的迅雷、VeryCD等互联网产品。 但后来，这些应用都走下坡路了。 因为随着CDN、网盘等技术的出现和发展，BT主要解决的带宽问题在Web 2.0模式下也得到了解决。 然而，BT 的 Web 3.0 特性，如隐私和可信度，对用户来说并不是特别重要。 再加上各国严厉打击盗版，BT的市场份额较巅峰时期大幅缩水。

实际上，由于BT可以工作在Tracker、PT、DHT三种不同的模式下，对应三种不同的生产关系。 它们之间的区别如下：

这些模式的尝试给后来的Web 3.0系统设计带来了一些启发：

1、赋予节点多种不同的类型，更有利于激发用户的活力。 因为不同的用户使用系统的目的不同。 在 BitTorrent 中，一些用户是为了下载数据，一些用户是为了分享数据，还有一些用户是为了建立社区。 用户需要根据自己的需要选择相应类型的节点运行，而完全对等的网络无法做到这一点。

2.对贡献服务的节点给予适当的激励，更有利于鼓励用户为系统做贡献。 如果没有激励机制，一些恶意节点将不遵守协议，只使用系统而不做贡献。 比如BT只下载不上传。

· 数字货币的诞生

2009年比特币的出现，为Web 3.0带来了一种新型的应用——数字货币。 比特币提出的动机是建立一个全球性的货币体系和支付网络，这在Client/Server模式下是很难实现的。 因为服务器中心化的问题，包括数据丢失、隐私保护、可信计算等，对货币和支付应用来说是非常致命的。 此外，服务器将面临政府监管，单一中心建立的货币和支付体系很难被全世界所接受。

比特币的设计充分借鉴了BT的经验，赋予节点不同的类型，对贡献服务的节点进行奖励。 比特币节点分为全节点和轻节点。 全节点负责维护服务，也可以使用服务。 轻节点只能使用服务。 其中，全节点分为普通全节点和矿工，矿工会提供额外的算力换取数字货币作为奖励。

图5：比特币网络结构（图片来自Mastering Bitcoin）

比特币通过以下方式解决服务器中心化问题：

比特币的生产关系可以概括为：部分节点提供服务，所有节点使用服务。 所有全节点都是服务提供者，负责同步和验证信息。 其中，矿工是有偿服务提供者，即提供算力并获得奖励。 其他人是无偿服务提供商。 所有节点都是服务用户：交易信息从网络同步，拥有数字货币后即可发起交易。

比特币的使用越来越普及的同时，也面临着一些问题，但随着技术的发展，都在一定程度上得到了解决。 例如，PoW 共识面临能量问题，因此 PoS 共识被提出并应用于 Qtum 等新的区块链系统。 再比如，交易金额以明文形式存储在区块链上，存在一定的隐私问题。 因此，zk-SNARK、MimbleWimble等隐私算法被提出，并应用于ZCash、Grin、Beam等新型区块链系统。

· 去中心化应用平台

以太坊在比特币之后开启了一个新的Web 3.0模型，我们称之为去中心化应用平台。 以太坊在区块链上增加了虚拟机功能，允许用户在链上创建去中心化应用程序，也称为智能合约或 DApps。 以太坊上的虚拟机称为EVM，可以用对应的Solidity语言编写应用程序。 于是，大量的 DApp 在以太坊上诞生，包括链上代币、收藏游戏、去中心化交易所、预测市场等。

以太坊的生产关系仍然是部分节点提供服务，所有节点使用服务的模式。 但是，除了数字货币转账交易外，可以使用的服务还可以进行DApp相关的操作。 比如开发者可以发布DApp，普通用户可以交互使用DApp。 这种模式赋予了 Web 3.0 更多的可能性，让开发者可以灵活地构建各种去中心化的应用，而无需关心底层的去中心化协议。

以太坊是去中心化应用平台的首次尝试，存在很多明显的不足。 其中最主要的是性能。 由于所有节点都会在链上运行智能合约来验证合约的正确性，因此合约的计算和存储资源受限于单个节点的CPU、内存和硬盘。 EOS通过降低去中心化程度，将共识改为dPoS，即合约只需要21个高性能超级节点进行验证，从而提高了合约的性能。 但这仍然未能突破单节点的资源限制，与Web 2.0模式下应用的性能相去甚远。

· 在建项目

从现有的信息共享、数字货币、去中心化应用平台三种Web 3.0应用模式可以看出两点：

1、Web 3.0的底层技术还不成熟。 一方面，当前底层技术所能提供的性能较弱，无法支撑大规模应用。 另一方面，很多Web 2.0应用所依赖的底层技术在Web 3.0模式下都没有解决方案。 开发人员在开发新的Web 3.0应用时，需要重新进行底层模块（包括传输层、网络层等）的设计和开发。

2、Web 3.0的应用模式有待探索。 目前Web 3.0的适用场景太窄，Web 2.0涉及的很多领域，比如社交网络、电商平台等，都无法在Web 3.0模式下落地。 这些场景在Web 2.0中都会遇到服务器中心化的问题，但目前Web 3.0的模式并没有解决。 此外，Web 3.0也有望催生出更多新的应用模式和生产关系。

Web 3.0底层技术的探索一直在进行，下面列出部分项目供参考。 其中，去中心化应用平台主要是解决DApp运行环境的性能问题。 文件存储、消息通信、数据库三大类是为一些常用的底层技术提供解决方案。

目前，对Web 3.0应用模式的探索还很早。 从下图可以看出，大部分的Web 3.0项目都是照搬Web 2.0中一些成功的模式，没有太多的思考和创新。 虽然很多项目使用了区块链等去中心化技术，但生产关系仍然是传统的Client/Server模式，以至于常常陷入严重的误区。

迷思二：Web 3.0 将取代 2.0，所有应用都可以去中心化。

分析：

1. Web 3.0 将与 2.0 和 1.0 共存。 可见，Web 2.0的出现并没有完全取代1.0，传统的门户网站依然存在，满足了部分用户的需求。 因此，Web 3.0 不会取代它的前辈，三者是并存的。

2、有些应用可以通过Web 2.0模型很好的实现，不需要Web 3.0。 比如有些项目想实现一个去中心化的分布式计算（也叫Volunteer Computing或Grid Computing）平台，包括Golem、Enigma、Sonm等，但实际上使用Client/Server模式很容易实现。 NiceHash 和 BOINC 都是成功的例子。

3、Web 3.0可以解决一些Web 2.0无法解决的问题。 正如Web 2.0 解决了搜索引擎和电子商务的交互问题，Web 3.0 现在解决了文件传输的带宽问题和货币的全球支付问题。

4、Web 3.0将催生新的应用模型和生产关系。 正如 Web 2.0 涉及互联网的诞生一样，Web 3.0 也催生了信息共享、数字货币、去中心化应用平台，这些都是前所未有的。

四、对应用平台未来发展的思考

“应用平台的完善将带来应用的爆发”

虽然Web 2.0的出现本质上是因特网信息量的增加引起的，但直接因素还是依赖于底层技术的提升，尤其是应用平台的提升。

最初，开发者需要使用复杂的MFC、QT等技术来开发客户端程序和服务端进行信息交互。 随着 Chrome 浏览器的出现和完善，以及 JavaScript 浏览器端编程语言的流行，大家开始转向构建交互式 Web 应用程序，或者 Web Apps。 最后，进入移动互联网时代，iOS和安卓两大平台占据主流地位。 直到今天，Web 2.0 应用一直稳步集中在 Chrome、iOS 和 Android 三大平台上。

只有当一个完整的、通用的应用平台出现，开发者不再需要关注网络通信、消息队列等底层技术细节，才能把更多的心思放在应用设计上，从而带来应用的爆发式增长. 下面我们对比一下正在开发的Web 3.0应用平台：

可以看出，虽然Web 3.0应用平台还处于MFC和QT时代，但是很多项目都在努力向下一阶段演进。 从开发环境来看，EVM、WASM等虚拟机的功能非常有限，缺少IO、文件、进程、线程、异步、Socket、定时任务等操作系统级接口。 前来转运。 在计算性能上，虽然跨链和侧链技术可以带来一定程度的扩展，但应用仍然无法实现内部并行，始终受限于单节点的性能。 因此，链下扩容技术更有潜力。 在存储性能上，全局可验证性的要求导致所有操作和中间状态都记录在区块链上，存储空间过大。 正在探索的P2P存储和链下存储值得期待。

基于目前的技术发展趋势，我们认为去中心化应用平台至少要满足以下要求，这是开发更多Web 3.0应用的基础：

1. 提供可靠的链上计算环境和高性能的链下计算环境。

2. 链上计算确保安全性和可验证性。

3. 链下计算允许应用内并发，计算和存储等资源可以无限扩展。

技术难点主要在链下计算部分，目前还没有成熟的解决方案。 但相信在不久的将来，它一定会出现。 届时，将开启互联网、区块链和数字货币的下一个十年。

来源; Qtum量子链