深度解读Web 3.0时代的兴起

这篇由 3 部分组成的文章重点介绍互联网历史上的最新章程— Web 3 的原因、内容和方式。第 1 部分解释了当今网络的缺点以及 Web 3 如何改进；第 2 部分重点介绍 Web 3 的运作模式是什么；第 3 部分重点介绍开发人员如何在其上进行构建。

第1部分：为什么 Web3.0 是互联网的下一章程？

今天的互联网缺少两个关键特征：

-它不具有“状态”，并且独立于受信任的操作员

-它没有传输状态的本地机制

缺少状态是Web构建协议（如HTTP和SMTP）简单的结果。在任何时候，如果要查询节点（连接到Internet的设备）的历史记录或当前状态，它都不知道。从用户的角度来看，每次使用连接到Internet的任何东西时，这就像是第一次从新浏览器使用Internet（没有历史记录、收藏夹、保存的设置或自动完成）。想象一下，每次尝试使用服务或每次打开设备时下载所有喜爱的应用程序时，都必须提交用户信息。互联网将无法使用，或者至少效率极低。

然而，状态对于服务和应用程序的开发至关重要，因为它可以代表价值。因此，两项关键的发展弥补了这些缺陷。首先，正如Brendan EICH所强调的，Cookie的发明是为了允许使用JavaScript编写的基于web的应用程序在每个本地设备上保存状态。然而，cookie的问题在于它们是由服务提供商而不是用户创建和控制的。用户无法控制哪个提供商向他们提供状态或访问他们的状态。

解决状态不足的第二个发展是中心化式服务提供者，它将用户状态存储在自己的机器上。如今，谷歌（Google）和Facebook等大互联网公司拥有数十亿人口及其创造的价值。这本身并没有错，因为他们的用户从同一家公司创造的服务和价值中获益。问题是互联网如何能让这些中心化的公司比公众受益更多。

互联网的第二个关键缺失属性，即缺乏传输状态的本地机制，部分是第一个问题的副产品。如果无法保持状态（及其创建的值），则无法传输状态。轻松有效地转移价值的能力是经济发展和现代金融的核心。任何提高价值转移效率的改进都将产生一系列积极影响。今天的互联网使信息传输更加容易，因此为新的业务和服务创造了巨大的潜力。然而，如果企业没有一种简单的方式来交易价值，他们就需要找到另一种方式从他们的服务中获利。

这就是为什么多年来，网络的现有商业模式已经变成了广告，因为广告业务是唯一能够有效存储和传输数十亿用户状态的业务。同样，广告本身也没有错。但这一次的问题有三个方面：

-第三方中介机构促进每笔广告交易并从中获利；

-广告对老企业有利，对新企业不利，限制了经济增长潜力；

-更丰富的广告经济依赖于更多的用户数据（用于提供广告模），导致激励不一致，用户体验差。

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互联网的发展方向

网络本身就是一种技术发展。它只是一堆管子，不管人类用它做什么。最终，人类需要决定将其指向何处。未来一两年，更好的方向是推广：

-任何参与者创造当地经济价值；

-将此本机值传递给任何参与者。

随着区块链的发明，感谢中本和其他在她/他/他们之前的学者，我们现在有了一种方法，让网络中的每个参与者以数字本机格式保存和传输状态。世界各地的许多开发人员和企业家已经开始在这个新的状态层（或#buidl，视情况而定）上进行构建。随着以太坊等开放平台的出现，这一天比过去容易。随着人们开始意识到这些新功能可以让他们做些什么，他们已经开始支持对更开放和公平的互联网（也称为Web3.0）的呼吁。

第2部分：Web 3.0的组成

正如第1部分所解释的，今天的互联网是一个无状态的互联网——其参与者不能维护自己的状态，也不能在本地将其从一个状态转移到另一个状态。从比特币开始，区块链为我们提供了一种以数字原生方式保存状态的方法。我们这些加密和区块链生态系统的人已经开始将这一新的基本功能称为Web 3.0。虽然我们仍处于初级阶段，但我们已经开始大致了解它将带来哪些好处。

本节介绍Web 3.0在今天和将来的样子：

图片：Web3.0的模块化架构

上部框架中的层从顶部开始，沿Y轴向下构建。颜色表示不同层中模块之间的兼容性。例如，如上图所示，今天的加密产品（黄色）与EVM（蓝色到黄色）兼容，但与比特币脚本（绿色到红色）不兼容。相反，EVM与以太坊区块链（蓝色）兼容，但与比特币区块链（绿色）不兼容。这使我们能够将与比特币脚本兼容并因此记录在比特币区块链上的未来加密产品放入框架中（尽管由于技术挑战，这种可能性极低）。这种模块化对于Web3.0的健壮性至关重要，因为升级一个层不需要完全重写它下面的所有内容。

状态层

状态层保留它下面发生的一切的状态。它几乎完全由区块链基础设施提供，允许任何参与者参与，只要他们遵守首选网络的规则。任何成功网络的目标都是成为一个默认和可靠的基础设施，类似于今天的DNS提供商。当它们按预期工作时，没有人会认出它们（99%的时候），但当它们不工作时，我们都会感到痛苦。

该层可以是公共层或私有/许可证层。有人可能会说，默认情况下，状态是一个单一的、普遍的真理，创建私有层类似于创建一个平行的宇宙。公共层和许可证层之间也存在技术差异，但它们超出了本文的范围，因此它们将推迟到开发人员对其产品的设计选择。

从这里开始，每一层都建立在它下面的层之上或与其兼容。

计算层

软件允许人类向计算机发出指令。Web3.0计算层允许人类指示状态层做他们想做的事情。然而，并不是每个计算层都被允许做任何事情。例如，比特币的脚本非常有限，因为它只允许交易订单以外的内容。另一端的以太坊虚拟机（EVM）是一个完整的图灵机，因此它允许支持EVM的状态层执行任意复杂的计算。

为应用程序开发人员（和区块链开发人员）选择计算层是一个关键因素，因为它决定了给定应用程序可以在哪些区块链上运行。例如，任何编译为EVM的应用程序今天都可以在以太坊区块链上运行，而不是在比特币区块链上运行。在以太坊中，基金会正致力于将以太坊的默认计算层更改为基于Web组件或WASM的另一种称为EWASM的技术。其他状态层项目（如dfinity）也计划与wasm兼容。这意味着编译到ewasm的应用程序理论上可以在以太坊和dfinity区块链以及决定与wasm兼容的任何其他区块链上运行。

组件层

状态层和计算层的结合可以将新数字值的设计空间增加1000倍（也称为可编程货币）。因此，我们开始看到开发人员进行了大量的实验。其中一些实现具有巨大的潜力（以下示例），可以想象整个子经济体都是建立在给定组件上的。coinbase的同事雅各布·霍恩（Jacob Horne）将这种现象（连同协议层）描述为一种加密经济原语，并对其中一种加密商品进行了深入研究。

组件构建在计算层上，并重用标准化的智能合约模板。Openzeppelin是访问此类模板的完美资源。组件的创建者需要在状态层发布新的智能合约。

这些组件的示例包括：

-本地货币：任何公共区块链的必要和核心部分。给予任何参与者支付区块链费用并获得所需服务的权利作为回报，通常以交易的形式。示例：比特币，以太网

-加密资产：具有一组基本功能和相关元数据的替代资产。触发了ICO热潮，因为它允许任何人创建自己的货币。除了货币，许多其他资产类也可以数字化，如股票、债券、所有权。最常见的标准是ERC-20

-加密商品：一种不可替代的资产，具有一组基本功能和更丰富的相关元数据。也称为不可替代代币（NFT）或加密集合。首先是探索加密朋克和制作流行的加密猫。使独特的商品能够数字化，如收藏品、游戏资产、访问权、艺术品。最常见的标准是ERC-721。

-身份：身份信息的自我主权容器。就其本身而言，它很少提供有关其标识内容的有价值信息。但是，它允许声明与容器相关联，容器可以来自大量来源，如政府或其他受信任方（如Google、coinbase）。主要提案是ERC-725/ERC-735和uport的一些协议提案。以太坊命名服务（ENS）作为一种不同类的标识符也高度相关。

-稳定币：具有稳定价值的加密资产，链接到来源，如美元价值。这是一个非常复杂的问题，有不同类的理论和实践解决方案。例如，美元、Dai和储备金。

协议层

在状态层上创建组件后，它们需要处于活动状态。某些功能对于这些组件的生命周期非常重要和常见，因此它们正在变得标准化。这不仅是因为这些函数需要使用相同的语言（所谓的协议层），还因为网络效果使它们更高效。这些协议基本上可以为相关组件形成一个健康的市场，就像我们在物理世界中所做的那样，只需要几个数量级的成本和效率。

许多不同的协议已经开始引起注意。这些是标准化智能合约的形式，由开发协议团队部署，并由希望将相关功能应用于组件的每个应用程序调用：

-交易：如果一个组件是有价值的，它需要是可交易的。交易协议允许以不可信的方式进行钱包到钱包的资产交易。区分这些“中继器”和大多数“去中心化式交易所”很重要，后者以智能合约托管资产。通过交易协议促成的交易永远不会持有交易资产。一些领先的项目包括0x和kyber网络。要了解有关0x协议支持的每日事务量的更多信息，您可以访问此处。

-贷款：贷款提高了任何资产的效率，因为它促进了投资回报，否则投资回报可能为零。通过标准贷款协议，美国的一个人可以贷款给津巴布韦的另一个人，从智能手机到智能手机。达摩和埃森德目前是该领域的两个领先项目。

-衍生品：衍生品市场是世界上最大的市场，全球估值为1.2万亿美元。将衍生产品构建到协议中可以为状态层固有的组件形成去信任市场。Dy/DX和市场协议是该领域的两个项目。

可扩展性/传输层

区块链的可伸缩性问题臭名昭著。比特币区块链的交易能力为每秒7笔交易，以太坊的交易能力为每秒15笔交易。尽管关于区块链本身是否应该做出让步以促进每秒数千笔交易存在很多争论，但人们普遍认为，需要不同的状态转换层（也称为第2层可伸缩性）来支持强健的拓扑结构。这些可伸缩性解决方案需要与底层区块链的计算层兼容。

关于如何做到这一点，有很多建议。以下是一些例子：

支付渠道：只允许转账给定的本币。这是通过附加到状态层的事务的可验证签名来完成的。需要存入资金以促进争端。示例：比特币的照明网络、以太网的lightning、用于以太网的spankchain的vynos实现。

状态通道：允许传输任何状态。这是通过附加到状态层事务的可验证签名来完成的。需要存入资金以促进争端。示例：EVM的反事实、EVM的celer网络、EVM的arcadeum、EVM的funfair的fat频道、EVM的connext。

侧链：允许传输任何状态。由与主链兼容的其他区块链完成。侧链需要能够与主链上的计算层对话。它还需要锁定资金以促进争端。侧链可以是中心化管理的或私有管理的基础设施。示例：用于EVM的POA网络、用于EVM的房间网络、用于EVM的plasma Framework。应该注意的是，plasma（有许多不同的实现）具有内置的附加需求，以向用户提供保证，即他们的资产可以安全地提取到计算层。这样，其价值主张更类似于身份和支付渠道。

现在我们已经到了第五层，我们可以看到这个模块化堆栈如何允许开发人员独立于较低的层次进行设计选择，例如在哪个区块链上构建。让我们以近期假设的稳定币智能合约为例——它被编译为ewasm，在以太坊上运行，并且与反事实状态通道兼容（也就是说，它可以在状态通道上传输）。理论上，上述稳定币的相同代码将与EOS和dfinity区块链兼容，因为两者都运行wasm。它甚至可以在这些区块链上运行的类似状态通道上传输。

用户控制层

直到这一层，普通用户几乎不可能使用任何创建的函数，除非他/她通过命令行界面直接与计算层对话。该层的主要功能是在状态层管理用户的私钥并签署事务。状态层中的事务更改用户帐户的状态，因此它们是用户如何与Web3应用程序交互的核心。

钱包有两种类：

-托管钱包：受coinbase或其他加密货币交易所欢迎，它通过控制状态层上有限的一组专有余额来代表用户管理资金。这些可以将用户的资金收集到聚合帐户中，因此可以在状态层之外管理单个用户的状态。如果只考虑货币价值，这种操作可能是可行和经济的，但随着Web3应用程序带来的状态数量的增加，它变得更加复杂。

还有一些新托管钱包的示例，这些钱包为每个用户管理一个专用的区块链钱包，并支持使用去中心化的应用程序。这些措施有望进一步提高灵活性，但尚未得到大规模证明。

-用户控制钱包：提供一种更灵活、更直接的方式来使用web 3实现的所有任意复杂操作。钱包成为用户控制钱包的原因是用户私钥的本地保管和每笔交易的本地签名。这意味着钱包软件不会通过允许第三方代表用户提交交易来复制用户的私钥。

这是所有底层最终用户接触点，因此您需要向通过该层访问的应用程序公开所有可用功能。这通常通过前端库（如web3.js）完成。本文的第3部分深入探讨了这一切是如何结合在一起的。

应用层

与传统web非常相似，Web3上的大多数活动将通过构建在以下所有层上的第三方应用程序来执行。例如，用户知道cryptokitties（即加密商品）的价值，因为所有功能都是通过使用cryptokitties的应用程序提供的，例如cryptokitties.co或kittyrace.com或cryptogoods.com。基于Web3构建的应用程序具有与传统Web应用程序不同的属性和需求，因此通常称为去中心化应用程序或DAPP。正如Matt Condon所解释的，如果DAPP要被数百万用户使用，它需要与现有的应用程序区分开来。

然而，去中心化带来的新功能是DAPP如此强大的原因，也是为什么随着堆栈的成熟，我们可能会看到比今天的网络更多的使用。我们已经看到世界各地的开发人员创建了不同类的尖端用例，用户通过在他们认为有价值的地方投资来响应它们。

-融资：接近200亿美元，72.3万个独立账户参与，8000多家公司获得投资。尽管欺诈已经在这个领域发生，但截至本文发布之日，根据参与账户的数量，它是最流行的应用类别。此外，正如许多促进受监管ICO的新筹资平台所看到的那样，它的吸引力仍在继续。

-交易平台：传统的加密交易平台充当您和国家层之间的中介（通过充当托管钱包），而为支持web 3应用程序而构建的交易平台允许用户保持对其资金的控制，而不是将其存入第三方钱包地址。此外，交易体验具有潜在的用户体验优势。许多不同的项目正试图克服一些技术挑战，但我们已经看到该领域的利用率有所提高。

-游戏和收藏品：通过60000个具有加密功能的独特账户筹集了500-1亿美元。虽然比筹款小得多，但与加密产品交互的游戏为巨大的游戏市场提供了令人兴奋的潜力。

第3部分：开发人员如何构建Web3.0？

Web 2.0和Web 3.0体系结构

当今Web 2.0架构的简单版本包括一个客户端软件，通常是一个浏览器或一个单独的应用程序，以及一组提供内容和逻辑的服务器，所有这些都由同一个实体控制——我们称之为游戏公司。在这种模式下，game Co.可以全权控制谁可以访问其服务器的内容和逻辑，以及哪些用户拥有内容的跟踪记录和内容的存储时间。在科技史上有很多关于互联网公司如何改变用户规则或停止服务的例子。用户无权保存他们创建的值。

Web3.0体系结构利用了公共状态层支持的功能。它通过允许两件事来实现这一点：

-允许应用程序将其部分或全部内容和逻辑放在公共区块链上。与标准Web2.0不同，此内容和逻辑可以向任何人公开和访问。

-允许用户直接控制此内容和逻辑。与Web 2.0不同，用户不一定需要帐户或特权API密钥来与区块链上的内容交互。

Web 3应用程序通过两个关键的基础架构组件来实现这一点：

• 钱包：除了作为web 3堆栈的用户控制层外，现代钱包（如coinbase钱包）还与主客户端的前端交互，以实现无缝的用户体验。他们通过允许应用程序使用标准库Web3向钱包本身发送请求来实现这一点。JS；是最受欢迎的一种。例如，web3.js调用可以是一个付款请求，要求用户确认钱包可以向应用程序地址发送指定金额的资金。当用户接受时，会发生两件事：1）钱包通过响应让应用程序前端知道，因此它可以显示“已提交付款”屏幕；2）钱包RPC；调用区块链服务器向区块链提交已批准的交易。这就是第二个基础设施组件的工作原理。
• 区块链节点：有两种类的代理不断监控和参与区块链——矿工和节点。矿工直接维护和运行区块链，而节点监控并向区块链提交交易。人们可以将其视为类似于ISP和云服务提供商（如AWS）。与当今大多数应用程序使用AWS服务运行其应用程序后端的方式类似，区块链节点提供商（如infra）在区块链节点上执行相同的操作。当钱包想要向区块链提交交易或从区块链查询状态信息时，它将呼叫节点提供商。应用程序的应用程序服务器还可以与节点提供程序本身交互，通过进行类似的RPC调用来保持应用程序的逻辑最新。

工具和框架

了解要使用哪些工具和框架并熟练地使用它们是任何开发人员生活中的一个重要部分。尽管Web3领域仍处于早期阶段，但我们已经开始拥有可用的工具，使开发人员能够进入MVP阶段，并以越来越快的速度进行迭代。这在以太坊上最为明显。由于社区中许多人的努力，开发者开始蜂拥而至。

设计选择

-去中心化：这是一个新的关键选择。大多数早期开发人员的目标是尽可能去中心化，并将所有东西都放在区块链上。然而，考虑到当今区块链的缓慢和昂贵性质，这无法大规模实现。Cryptokitties可能是第一个尝试将某些部分中心化的DAPP。例如，它们的繁殖逻辑是不公开的。尽管他们为此受到了一些批评，但这并不能阻止用户花很多钱购买用这种逻辑饲养的猫。不受约束的上帝是另一个例子。游戏本身将托管在标准云基础设施上，但资产的所有权将在状态层进行跟踪。

尽管许多DAPP将采用不同的分权方法，但这一选择的第一个原则方法是采用“最低可行公共国家”方法。如果您正在构建一个用户可以拥有资产的游戏，那么所有权应该在区块链上。如果您正在构建预测市场，您的市场的报告和支付应该在区块链上。最终，如果用户对您的应用程序支持的关键活动拥有真正的所有权，他们会发现您的应用程序很有价值。

-Web应用程序和本机应用程序：这是一种已经存在了几十年的选择，但在Web3应用程序中采用了一种新形式。如今，大多数DAPP都是web应用程序，原因很简单：a）它不需要用户每次都下载一个新的应用程序，b）用户可以使用您的应用程序，而不是每次都创建一个新的钱包。少量现有的本地DAPP引导用户创建新的钱包，这不是一种理想的用户体验。很容易看出，这不是一个可行的未来，因为用户不会维护数百个钱包的钥匙。在不久的将来，本机应用程序将有一种更无缝的方式来克服这一用户体验挑战，但目前，web应用程序允许更轻松的入门体验。

-桌面vs移动：这个Web3版本的选择不是关于在两者之间进行选择，而是关于用户最终如何在两者上使用您的DAPP。在桌面上，metamask等chrome扩展一直是大多数用户与DAPP交互的方式。尽管它要求用户下载新的扩展，但用户仍在与熟悉的浏览器界面交互。

然而，在移动设备上，扩展是不可能的，至少在IOS上是不可能的。这就是为什么钱包应用程序（如coinbase wallet）在其应用程序中放置浏览器的原因。进入浏览器视图后，DAPP体验与桌面相同。在为移动设备开发时，需要注意一些技术细节。coinbase钱包工程总监Pete Kim在这里介绍了这些细节。

迄今尚未解决的其他挑战：

-谁为天然气付费：如今，基于以太坊构建的每个DAPP都允许其用户支付交易成本，这被称为以太坊区块链天然气。如果数百万未加密的本地人想要使用Web3应用程序，从长远来看，这是不可行的。有很多理论上的解决方案，其中一些更实用，例如气体中继器，但没有一个是实用的。

-是否有特定于应用程序的帐户：Web3的一个令人兴奋的应用程序是UniversalIdentity。由于目前功能性身份解决方案不多，一些DAPP仍在要求用户创建帐户，以将某些身份与其在应用程序上的活动相关联。这与Web2.0的工作方式没有太大区别。一旦我们有了一个功能去中心化的身份解决方案，DAPP应该如何处理和展示它？虽然没有明确的答案，但一些人提出了建议，例如使用ERC-725和735构建的原产地示范。

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