1.3 技术栈的七层协议

与ISO互联网标准类似，元宇宙的互联网由七层协议组成，从最底层的物理和网络层（即第一层）到第七层的元宇宙数字经济（见图1-4）。本节将深入探讨元宇宙的每一层。（对于更关心元宇宙商业应用的读者，你可以跳过本节，必要的时候再回来参考本节知识。）

1.3.1 第一层：物理和网络层

物理层包括物联网设备和AR/VR设备。网络层包括5G/6G网络和“网状网络”（mesh network）。5G网络的速度和普及性，使得区块链交易可以更高效地传播并降低网络瓶颈，从而提高区块链的性能和可扩展性。从物联网设备和AR/VR设备收集的数据可以传到上层，使用去中心化身份保护数据隐私和主权，最后为元宇宙经济赋能。

网状网络允许网络节点直接、动态和非分层地连接到尽可能多的其他节点，并相互协作以有效地将数据从客户端路由到客户端。这种不依赖于一个节点的特性使得每个节点都可以参与信息的中继。网状网络具有动态自组织和自配置的能力，易于安装。

自配置的能力使得工作负载可以动态分配，尤其是在一些节点故障的情况下。这反过来有助于提高容错性并降低维护成本。智能合约可以部署在网状网络上，以促进工作负载执行、带宽共享和数据共享，最终成为元宇宙互联网的基本构建模块。区块链技术可以通过其不可篡改性、激励机制和全球支付架构，用于增强5G的安全性并实现网状网络连接和带宽共享。

1.3.2 第二层：去中心化数字身份验证层

去中心化身份（DID）验证或自我主权身份验证方案（如元宇宙的DNA数字身份验证Avatar、Serto、Sovrin等许多其他DID实现）是允许个人管理和控制自己的身份的最初尝试。其背景是，像ISO的七层协议和四层TCP/IP协议栈这样的传统互联网设计，并没有考虑数字身份验证。这是传统互联网安全问题频发的主要原因之一，也是现在数字身份被认为是新防火墙的原因。

我们仍然有时间将数字身份作为底层核心技术和生态模块来构建Web3。在Web3协议的第二层中引入DID的好处包括：

1.提升安全性。由于身份数据的分散存储，Web3的安全性得到提高。没有集中式身份数据数据库，每个用户持有并控制着自己的身份数据。黑客通常更有动机攻击集中式身份数据数据库，因为可以一次获取大量的身份数据。对于DID，黑客的动机较低，因为他们必须逐个攻击每个DID。

2.移动身份验证。将身份验证和访问控制从集中式存储迁移到终端用户的钱包应用程序中。这样做可以增强访问控制，提高用户的安全意识和隐私意识。

3.实现KYC/AML。在元宇宙应用中，通过顾客同意来实现“了解你的客户”（KYC）和反洗钱（AML）的功能。在大部分国家，大多数实际的元宇宙应用程序需要进行KYC/AML操作以满足监管要求。DID可用于关联KYC/AML工作流授予的可验证证书，以满足监管要求。同时，它的机制允许实现KYC一次性认证在之后可以重复使用，降低了元宇宙应用的监管合规成本。

4.提供基础模块。为数据所有权验证提供基础模块，这对于数据共享经济至关重要。为了使元宇宙应用程序发挥潜力，数据必须具有正确的所有权。在Web2.0中，数据共享意味着“复制粘贴”，数据所有者通常会失去对数据的所有权。在元宇宙应用中，数据可以在规定的时间内共享，数据所有者不会失去对数据的所有权。

5.验证链外数据。对于链外数据提供者或Oracle来说，如果数据提供者或Oracle是基于去中心化身份验证的，则可以确立Oracle或数据提供者的声誉，使链上智能合约能够获取准确的数据输入并用于业务应用。

1.3.3 第三层：分布式数据层

数据将以分布式和去中心化的方式存储，使用诸如IPFS、FileCoin和BigChainDB等技术。去中心化的点对点存储系统具有以下优势：

1.更低的成本。去中心化的数据存储系统鼓励利用闲置存储空间，通过代币经济模型来减少存储资源的浪费，从而降低整体存储成本。随着去中心化存储市场的发展，与AWS S3或其他类型的云存储等集中式云存储系统相比，去中心化存储的整体存储成本将更低。我们预计，在未来10年，去中心化存储将逐渐取代集中式云存储而在存储市场中占据主导地位。

2.更高的可靠性。数据在去中心网络中分布并存储于多个主机上。系统保存原始数据的副本（特意创建数据冗余）。在出现任何数据丢失或硬件故障的情况下，系统会提供备份副本。此外，所有共享数据的块可以使用唯一的哈希单独加密。这种额外的安全层可以保护数据不受入侵者的侵害。（区块链的哈希加密将在后面的章节中详细解释。）

3.更快的速度。与集中式存储系统不同，去中心化存储系统使用点对点技术。数据传输不通过中央服务器，否则在高峰流量时速度会变慢。未来，借助先进的路由、负载均衡和缓存算法，可以进一步提高传输速度。此外，由于数据在多个位置存储了多个副本，下载速度可以更快。

4.良好的价格发现功能和公平的市场定价。在存在数百万个节点的情况下，使用去中心化存储系统的市场变成了完全竞争的市场。没有单个节点可以收取溢价。这确保了整个市场良好的价格发现功能和公平定价。这样的市场也保证了只有优质的节点才能在竞争中存活下来。

5.加强的安全性和隐私保护。最重要的是，去中心化数据存储系统提供了高水平的安全性。它们将数据分割成较小的片段，并对分片的原始数据进行复制，并使用哈希或公私钥（public-private keys）分别对每个分片进行加密。整个过程可以保护数据免受恶意行为的侵害。

1.3.4 第四层：分布式智能层

人工智能（AI）和机器学习（ML）目前是动态Web2.0技术栈的核心组成部分。但是，当前AI/ML的主要问题在于其孤立的数据和专有算法。不同组织之间的数据共享和算法共享导致了严重的隐私问题以及难以标准化的问题。在Web3和元宇宙时代，我们将看到利用了区块链技术的AI/ML变得更加分布式和去中心化。

智能合约和代币经济可以为拥有高质量数据和算法的AI/ML提供激励机制。可以将AI/ML算法的哈希值发布在区块链上，这样在元宇宙应用中每次调用AI/ML之前，可以计算并比较哈希值是否发生变化，这有助于判断算法是否被黑客修改过。你可以定义一个工作流流程来审核和发布高质量的数据和AI/ML算法，使用区块链技术来签署并执行工作流任务。

通过基于智能合约实施基于角色的访问控制，可以管理数据共享的隐私问题，只允许授权用户访问数据，从而最大限度地减少隐私问题，允许不同组织之间共享数据。可以使用标准的应用程序编程接口（API）技术（如Rest API和GraphQL）来对高质量数据和算法进行标准化的访问，同时可以激励不同数据提供者参与（例如，“The Graph”项目为区块链项目提供去中心化的链上数据）。

1.3.5 第五层：共识层

共识层由一个或多个混合共识算法组成，以确保所有参与者对元宇宙网络的状态达成一致。从区块链技术的角度来看，共识算法是一种机制，通过该机制，区块链网络的所有节点可以就分布式账本的当前状态达成共识。通过共识算法，区块链网络实现了可靠性，并在分布式计算环境中建立了未知节点之间的信任。

除了区块链算法中使用的技术共识，我们还认识到“社会共识”的重要性。在元宇宙中，“社会共识”意味着个人或组织在元宇宙生态系统内的治理和积极参与。元宇宙中的“社会共识”需要满足以下要求：

●达成一致。生态系统中的每个人都尽量达成一致，以使整个元宇宙生态系统受益。

●合作。生态系统中的每个人都致力于更好的一致性，以实现整个生态系统的利益。

●协作。生态系统中的每个人都将以团队为单位来工作，而不是聚焦在个人利益上。

●平等的权利。生态系统中的每个人都根据其在系统中的权益，拥有对应的投票权。必须采取措施处理生态系统中的股权集中问题或所谓的“鲸鱼”[2]问题，可以使用诸如二次方投票（quadratic voting）或其他机制来解决这个问题。

●激励参与。需要建立激励机制来鼓励积极参与。

●无国界。需要全球性的社会共识，没有任何界限。

1.3.6 第六层：智能合约层

智能合约层可以被视为元宇宙经济的协调层。与关键交易相关的复杂业务逻辑和工作流程通过智能合约来执行。

智能合约就像任何合同一样，确立了协议的条款。但与传统合同不同的是，智能合约的条款由在Etherum、Polkadot、Solana和Hyperledger Fabric等区块链上运行的代码执行。智能合约允许开发者构建基于区块链的去中心化应用，并利用区块链的安全性、不可篡改性、完整性和链上可验证性，提供复杂的点对点功能，包括从价值交换、保险、贷款，到贸易金融和游戏等。与其他任何合同一样，智能合约规定了协议或交易的条款。然而，使智能合约“智能”的是，条款是以代码形式在区块链上运行和执行的，而不是停留在律师桌上的纸上。

智能合约可以由多种编程语言编写（例如Solidity、Rust、Java、C++和Web Assembly）。在公链生态系统中，每个智能合约的代码都存储在区块链上，任何有兴趣的当事方都可以检查合约的代码和当前状态，以验证其功能。网络上的每台计算机（或“节点”）都存储着所有已存在的智能合约及其当前状态的副本，同时还包括区块链和交易数据。

由智能合约驱动的应用程序通常被称为“去中心化应用”或“DApps”，包括旨在改变银行业的去中心化金融（DeFi）技术。DeFi应用程序允许来自世界各地的加密货币持有者进行复杂的金融交易，例如储蓄、贷款和保险，无须银行或其他金融机构收取费用。

除了DeFi应用程序，智能合约在元宇宙中的各种去中心化应用中也将发挥关键作用，包括游戏、教育、医疗保健、旅游、供应链管理、贸易金融、法律应用等许多行业和领域。这些领域的业务流程和相关逻辑可以使用智能合约来实现。需要注意的是，对于真实世界的元宇宙应用，智能合约需要从第三层（数据层）和第四层（智能层）获得可靠的输入，然后利用第五层（共识层）和第六层（智能合约层）来执行相关的业务逻辑。这将带来生产率的大幅提升，为社会创造巨大的价值。

1.3.7 第七层：元宇宙数字经济层

第七层是元宇宙经济层。分层体系结构允许开放平台设计和组件可重用性。较高层的协议可以在较低层的协议之上构建。使用分层体系结构构建的不同产品和系统可以通过API进行通信（但是，安全问题将成为每一层的核心，需要应用“安全优先”的设计原则）。

元宇宙经济有四个核心要素：数字创作、数字资产、数字市场和数字货币。第一个要素是数字创作，这是元宇宙经济的起点，没有它就没有可供交易的商品。在现实世界中，人们生产各种各样的物品或服务，我们将其描述为产品；当它们进入市场进行流通时，被称为商品。在元宇宙中，人们进行数字创作并创造数字产品。数字创作是数字化的，其本质是一组数据。正如后续章节将讲到的，现在，新的数字技术使得普通互联网用户也能够成为数字内容的创作者。

第二个要素是数字资产，它们以数据形式表示，具有产权，在元宇宙中可以用于交易。第三个要素是数字市场，代表着数字世界的市场和每个人都必须遵循的交易规则。第四个要素是数字货币，这使得能够以最低费用进行实时结算和清算，从而实现全球数字资产的交易。因此，元宇宙经济本质上是“创作者经济”。