（報告出品方/作者：東方證券，張穎，周天恩，王婉婷）
一、 Web 3.0：概念由來與發展方向
2021 年 12 月 8 日，美國衆議院金融服務委員會在國會山舉行了“數字資産和金融的未來：了解 美國金融創新的挑戰和利益”爲題的聽證會，包括共和黨和民主黨在內的兩黨議員都有參與。出 席的加密公司分別來自 FTX，Circle，Coinbase、Bitfury、Paxos、Stellar。而在此次聽證會上， BitFury 的首席執行官 Brian Brook 還向議員科普了“Web3.0”概念。
2022 年 3 月 11 日，日本自民黨代表鹽崎明久在衆議院財政金融委員會上表示，日本應該將 Web3.0 作爲國家戰略的中心，並任命一位負責 Web3.0 的官員；2022 年 3 月 15 日，美國德克薩 斯州奧斯汀市長已經指示城市經理幫助創造一個有利的政府和社區環境，支持區塊鏈和 Web 3.0 等新技術的創建。
2022 年 3 月 17 日，中國證監會科技監管局局長姚前在《中國金融》發表文章表示，Web3.0 是 漸行漸近的新一代互聯網。隨著當前各類信息技術的叠代創新，互聯網正呈現向下一代互聯網演 進的趨勢。這一演進或將引發新一輪的信息革命，進一步深刻改變人們的生活、工作以及社會的 方方面面。
1.1、 概念演進
不同階段的互聯網根據技術的演進，同時針對用戶的需求提供不同的服務。互聯網的曆史中已經 曆了 Web 1.0 與 Web 2.0 兩個時代，現階段行業正對于 Web 3.0 的架構、技術進行探索。
Web 1.0 即第一代互聯網，主要由基本的網頁、Web 浏覽器、簡易 Web 開發工具構成。而這些基 礎的網頁可以第一次被訪問並實現商業化。同時 Web 1.0 時期也湧現出了 HTTP，HTML 和 XML 等協議，Java 和 Javascript 等軟件語言也起源于這段時間。
Web 2.0 即第二代互聯網。在這一時期，網絡創建者更注重用戶的交互作用：用戶既是網站內容 的消費者（浏覽者），也是網站內容的制造者。Web 2.0 網站內容基于用戶提供，網站的諸多功 能也由用戶參與建設，實現了網站與用戶雙向的交流與參與。因此，用戶在 web2.0網站系統內擁 有自己的數據。
Web 3.0 的核心理念是將數據的所有權歸還給用戶，允許用戶控制自己的數據，在保障安全性的 前提下，實現數據的互操作性。
1.2、 區塊鏈在 Web 3.0 中的重要性
Web 3.0 提出了一種去中心化的替代方案，這種去中心化模式可以應用于網絡生態系統的任何部 分，包括虛擬主機、存儲、域名系統、應用程序和搜索功能。在這一過程中，區塊鏈在改變傳統 的數據存儲和管理方法方面發揮著至關重要的作用。區塊鏈提供了一個獨特的數據集合或一個通 用狀態層，它受到集體管理的約束。獨特的狀態層爲在互聯網上開發價值結算層提供了機會。狀 態層有助于以複制權受保護的方式發送文件，以便在沒有任何中介的情況下實現有效的 P2P 交易。 Web 3.0 包括統一身份認證系統、數據確權與授權、隱私保護與抗審查、去中心化運行等關鍵特 征。基于區塊鏈思維而進化出的全新網絡形態如以太坊，以及在以太坊上所建立的一些去中心化 的應用是目前 Web 3.0 的代表性應用。
1.3、 Web 3.0 的優勢
與 Web 2.0 對比，Web 3.0 通過區塊鏈、去中心化身份等方式解決了 Web 2.0 下數據安全的隱 患，並幾乎根除了虛假信息流通的可能。另外，在 Web 3.0 的概念下，用戶所創造的數字內容所 有權明確爲用戶所有、由用戶控制，其所創造的價值也將根據用戶與他人簽訂的協議進行分配。 即，數據變爲數字資産，可以得到資産級別的保障。 總結從 Web 1.0 到 3.0 的演進，從最初 Web 1.0 用戶只能讀取信息而不能與 Web 産生交互，到 Web 2.0 中産生了大量用戶創造的信息，再到構想中 Web 3.0 用戶可以擁有並控制互聯網的信息。 Web 3.0 在優化底層性能的同時，也給予了用戶一定的權限。
二、 Web 3.0 基礎設施
爲了實現 Web 3.0 設想的狀態，需要從底層的基礎設施環節搭建 Web 3.0 網絡，現階段的基礎設 施進展主要集中于技術端的研發與應用。
2.1、 跨鏈技術
跨鏈技術可以幫助 Web 3.0 的開發者和用戶在區塊鏈的可信保障下創造價值流通。而在區塊鏈技 術應用方面，多鏈並存的格局預計將一直存在。不同區塊鏈生態的 Web3.0 用戶有進行交互的需 求，跨鏈技術會在這個過程中發揮重要作用。
2.2、 去中心化身份
去中心化身份（Decentralized Identification，DID）是互聯網上的一個地址，用戶可直接擁有和 控制。它可以用來尋找並連接 DID 文件，這些文件包含與 DID 相關的信息。DID 文件包含相關信 息以實現用例，如簽到、數據加密、通信等。加密證明，如數字簽名，允許實體證明對這些標識 符的控制。
DID 可被看做 Web 3.0 中的身份中心。由于用戶控制著 DID 的中樞，他們可以決定何時、與誰以 及在什麽條件下透露他們的數字身份要素。圍繞 DID 與區塊鏈技術，已有許多項目建成 DID 生態 系統，DID 作爲 Web 3.0 的基礎設施之一初顯雛形。
2.3、 分布式存儲
隨著 Web 服務變得更加集中，用戶嚴重依賴少量的服務提供者。HTTP 是一種脆弱的、高度集中 的、低效的、過度依賴協議的骨幹，集中式服務器很容易成爲目標。目前，爲了維持服務器的正 常運行，服務提供商不得不使用各種昂貴的安全解決方案，防止被攻擊的成本越來越高。 分布式存儲是一種數據存儲技術，通過網絡使用企業中的每台機器上的磁盤空間，並將這些分散 的存儲資源構成一個虛擬的存儲設備，數據被分散地存儲在企業的各個角落。分布式網絡存儲系 統采用可擴展的系統結構，使用多個存儲服務器共享存儲負載，利用位置服務器定位存儲信息， 不僅提高了系統的可靠性、可用性和訪問效率，而且易于擴展。
行業生態發展：傳統 IT 巨頭布局。2021 年 7 月 15 日，由中國（西部）電子信息博覽會主辦的 2021Web3.0 中國峰會暨 IPFS 分布式儲存大會在成都開幕，AMD、西部數據、華爲、阿裏雲、 希捷、東芝、铠俠、浪潮、聯想、曙光、戴爾、中國電信、中國移動、神州數碼等知名企業參展。
2.4、 隱私計算
從已商用場景分析，安全多方計算、聯邦學習與機密計算商用進展較爲領先，零知識證明 主要被運用于區塊鏈場景中。 由于隱私計算可以解決一組互不信任的參與方之間，在保護隱私信息以及沒有可信第三方的前提 下的協同計算問題，在 Web3.0 中，具備隱私計算功能的基礎設施不僅可以保護用戶的個人數據， 而且可擴展應用程序的設計空間。
三、 Web 3.0 搭建：區塊鏈與分布式存儲的意義
在下遊應用方面，Web 3.0 可應用于許多場景，包括金融、認證、票據、政務、版權、溯源、醫 療、公益、遊戲、藝術等。而現階段 Web 3.0 尚處于概念階段或初級部署階段，底層基礎設施的 搭建更爲關鍵，而分布式存儲在 Web 3.0 的底層基礎設施中至關重要。
3.1、 區塊鏈網絡中的分布式存儲項目
Dfinity 與互聯網計算機 ICP Dfinity 基金會是非營利性組織，目標是幫助開發者、企業、個人及政府更好地融入到區塊鏈網絡 中來。Dfinity 創建了互聯網計算機，在互聯網計算機的容器 Canister 上所有的應用、智能合約都 是去中心化的，互聯網計算機沒有主網只有子網，目前是世界上唯一一個可以去除智能合約局限 性的計算機。
Dfinity 基于互聯網計算機協議使用新的加密算法，使得互聯網計算機實現世界計算機的功能。通 過互聯網計算機區塊鏈，可以存儲所有軟件，包括分布式應用、DeFi、Web3 遊戲等。而且，互 聯網計算機在自主物理網絡上進行的，在這樣的架構中沒有雲計算架構。
Dfinity 采用了分層結構，自下而上可以分爲數據中心（Data Centers）、節點（Nodes）、子網 （Subnets）和軟件容器（Canisters）。Dfinity 最底層的數據中心共有 20 個，主要位于美國、歐 洲和新加坡。其中，11 個數據中心位于美國，6 個位于歐洲，3 個位于新加坡。
星際文件傳輸系統 IPFS
全球去中心存儲領域出現了包括 Filecoin（IPFS）、Sia、StorJ、Burst、Bluzelle 等一批區塊鏈 項目，它們都能夠提供類似的去中心化存儲功能。 其中，星際文件傳輸系統 IPFS（InterPlanetary File System）是一個基于內容尋址的、分布式的、 新型超媒體傳輸協議。IPFS 支持創建完全分布式的應用。它旨在使網絡更快、更安全、更開放。 IPFS 是一個分布式文件系統，它的目標是將所有計算設備連接到同一個文件系統，從而成爲一個 全球統一的存儲系統。
IPFS 采用爲數據塊內容建立哈希去重的方式存儲數據，數據的存儲成本將會顯著下降。同時，與 HTTP 相比，IPFS 將中心化的傳輸方式變爲分布式的多點傳輸。IPFS 使用了 BitTorrent 協議作爲 數據傳輸的方式，使得 IPFS 系統在數據傳輸速度上大幅度提高，並且能夠節省約 60%的網絡帶 寬。因此，IPFS 可被用于 Web 3.0 中多個領域。
3.2、 雲計算下的分布式存儲服務
提供雲計算服務的廠商優先布局分布式存儲技術：分布式存儲技術可以在普通的 PC 服務器上， 對外提供各種計算和存儲服務。AWS、微軟、阿裏、騰訊、Google 等雲廠商均已布局分布式存 儲技術，中興通訊、紫光股份子公司新華三、浪潮信息等也爲各廠商提供分布式存儲通信設備。
阿裏雲：混合雲分布式存儲以阿裏雲爲例，阿裏雲旗下混合雲分布式存儲産品已落地。阿裏雲混合雲分布式存儲具備彈性靈 活的特性，適用于業務快速發展的私有雲和互聯網應用場景。因爲分布式存儲服務可通過增加節 點數可以實現容量和性能的線性增長，因此服務支持海量非結構化數據存儲。
AWS：分布式存儲引擎 Dynamo 基于分布式存儲引擎，Amazon DynamoDB 是一種完全托管式、無服務器的 NoSQL 鍵值數據庫， 旨在運行任何規模的高性能應用程序。DynamoDB 提供內置安全性、連續備份、自動多區域複制、 內存緩存和數據導出工具。
浪潮：“分布式雲+”與分布式存儲 分布式雲（Distributed Cloud）是浪潮雲的一種雲計算服務，即雲服務提供商管（Cloud Service Provider，CSP）將公有雲服務分發到不同的物理位置，由 CSP 統一負責雲服務的運營、治理、 更新和演進。 浪潮雲依托在全國布局的 7+69 個雲數據中心構建浪潮分布式雲，具備統一技術架構、統一用戶 體驗、適配國産多 CPU 等特點。浪潮分布式雲的節點類型分爲：中心節點、區域節點、邊緣節點， 所有節點接入 OpsCenter 進行統一的運營、治理、更新和演進，在可滿足低延遲、本地化、跨雲 場景、混合場景等用戶需求的同時，還可實現地緣政治相關的解決方案，比如審查制度、安全性、 隱私權和數據主權等。
此外，浪潮雲文件存儲 ICFS(Inspur Cloud File Storage)也爲用戶提供基于分布式系統的文件存儲 服務，可通過標准的 NFS 等協議挂載文件系統，並使用標准的 POSIX 接口對文件系統進行訪問， 多計算節點可挂載同一文件系統，共享文件和目錄。浪潮分布式存儲 AS13000G5 基于底層的存儲資源池共享，可根據用戶需求，對存儲資源進行靈 活配置，在同一集群內，提供給塊、文件、對象使用；其次，分布式塊、文件、對象靈活調整。 隨著業務發展，當所需的存儲類型發生了巨大變化，可以將原來用于塊的資源進行釋放，配置爲 文件資源，從而避免資源的浪費和重複投資；最後，分布式塊、文件、對象采用統一管理界面， 資源共享，可以較好地降低管理複雜度和維護成本。
2021 年 7 月，存儲性能委員會（Storage Performance Council）公布最新的 SPC-1 基准評測報 告，浪潮分布式存儲 AS13000G5 獲得 6,300,529 IOPS（每秒讀寫操作次數）、0.781ms 時延、 單節點 210,018 IOPS 的評測值，獲得 2021 年分布式存儲性能全球最高成績。
3.3、 從英偉達 DPU 看分布式存儲的技術如何拓展
底層硬件 無論是分布式存儲項目還是公有雲巨頭發展的分布式存儲産品，其內在的硬件設備仍需使用高效 的存儲與計算器件。在分布式存儲底層硬件環節，主要需解決“存算分離”以及安全性能兩個問 題。在這一領域，英偉達擁有領先的計算專業知識與高性能的網絡技術，可優化整體計算、網絡 和存儲等數據中心級工作負載，實現更高的性能、更高的計算資源利用率和更低的運營成本。
針對上述兩點挑戰，英偉達通過不同的方式進行了優化： （1） 在實現高效“存算分離”環節，利用 NVIDIA BlueField DPU 系列提供的 NVMe SNAP 技 術，使客戶能夠對于遠程服務器中的 NVMe Flash 存儲，像訪問本地存儲一樣對其進行 訪問。可實現廣泛的加速存儲、軟件定義網絡和應用程序解決方案。 （2） 在存儲安全環節，NVIDIA ConnectX SmartNIC 支持獨特存儲功能硬件加速器和卸載， 以確保主機上有效的 CPU 利用率。通過利用 NVMe-oF Target 卸載、T10Diff 和糾刪碼 的硬件卸載等技術，釋放了 CPU 在存儲 Target 端的利用率，並提供極高的 IOPS。 另外，Nvidia ConnectX系列網卡也可以通過硬件對于數據直接進行加解密，不管是數據 傳輸中的 IPSec、TLS 等，還是數據在落盤時的 AES 等操作，都可以有網卡硬件來完成， 實現了在數據加密的同時以線速傳輸。
網絡架構
爲了提升分布式存儲的性能與效率，英偉達推出了基于白盒 CLOS 架構和 IP Fabric 的數據中心組 網方案。 在分布式存儲應用方面，英偉達面向客戶的數據中心采用基于 NVIDIA 的 SN 系列白盒以太網交換 機構造的三層五級 CLOS 架構，IP Fabric 形式組網，並使用基于 EVPN-VxLAN 提供的業務層服 務。方案采用了現代數據中心的典型架構，在規劃和部署上應用了大量的基于最佳實踐的優化技 術。在適配 RDMA/RoCE 應用方面，NVIDIA 提供了從驅動、網卡、交換、網管方面的全線支持， 甚至超低誤碼率的 AOC 和光模塊都爲 RDMA 所需的無損網絡帶來了貢獻；在可部署性方面，NVIDIA 網絡支持 ROCE Over VXLAN 技術，從而使 RDMA 應用有了良好 的可部署性，更加適合客戶的基礎設施。
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精選報告來源：【未來智庫】未來智庫 – 官方網站