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研究|New Kind of Network 介绍
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研究|New Kind of Network 介绍

NKN全称是New Kind of Network,直译是新型⽹络系统,官⽅的定义是由区块链技术驱动的开放且去中⼼化的端到端新型⽹络与⽣态系统。它的特点是平等共享⽹络资源,任何⼈都可以是Web3.0的参与者,既享受互联⽹的便利,也可通过⾃⼰的贡献获得奖励;号称是实现Web3.0必不可少的⽹络基础结构:安全且私密的“⽆中央服务器”通信,⽬标是构造完全去中⼼化的⽹络平台。

NKN的历史与发展

NKN由来⾃⾕歌、诺基亚和⾼通的⾏业资深⼈⼠于2018年1⽉创⽴,⽬标是打造全球最⼤的共享⽹络。为了做到这⼀点,NKN 开发了⾃⼰的技术创新,结合了⼤规模 P2P 架构、智能路由和区块链分布式账本,以创建⼀个专为规模设计的软件覆盖⽹络。虽然 NKN 在硅⾕和北京设有办事处,但该公司通过其活跃的开源开发者社区和全球超过 30,000 名追随者在全球范围内开展业务。今天,NKN 的⽹络包括遍布 40 多个国家的多达 20,000 个节点,并且还在不断增⻓。

NKN技术与创新

1. 基于Chord DHT的去中⼼化链路连接和⽹络覆盖层

2. 可验证数据传输的签名链,有效的⼯作量证明-中继传输证明

3. ⼤规模节点快速共识机制-MOCA(摩卡)共识 NKN创新的Majority Vote Cellular Automata(MOCA)摩卡共识是第⼀个基于元胞⾃动机的共识算 法。MOCA共识⾮常⾼效且有极强的可扩展性,它可以在⼏秒钟内实现分布在全球数以百万计节点的 共识,且占⽤资源极少。MOCA已经在NKN的测试⽹络(在全球有超过⼀万台社区部署的共识全节 点)中进⾏了⼴泛的测试并且稳定运⾏了近⼀年。

4. 基于有效数据转发与构建节点的奖励分发及挖矿机制

NKN⽹络的优势

1. 全球范围覆盖⽬前测试⽹全球服务器超过10000台,⽽且随着2019年六⽉主⽹上线全节点数量会进⼀步提升

2. 可扩展的弹性容量和动态资源调度充分利⽤未使⽤的⽹络资源,可根据参数(例如带宽,延迟,服务器负载和价格等)对节点和路由进⾏动态调度和申请节点资源。节点和客⼾端数据传输可以利⽤多点路径的聚合速度。在⽹络中添加更多的NKN节点可以接近线性的提⾼整个⽹络的吞吐量。

3. 低延迟率由于每个NKN全节点都是⼀个实际存在的边缘节点(PoP),因此总能找到⼀些更靠近客⼾端且低延迟的POP节点来响应服务

4. 可靠性 NKN⽹络没有单点故障,⽽且是完全分布式的。实现了完全的对等和真正的去中⼼化,⽆需开发和运⾏中⼼化服务器。显著降低系统架构的复杂性和成本,避免因单点故障所造成的服务瘫痪和成为⿊客攻击的中⼼化⽬标。

5. 更安全和注重隐私⽀持端到端和逐跳加密,⽆需额外公钥基础设施或第三⽅认证机构。

NKN架构

从全局⻆度来看看NKN的系统架构。它分为六层:底层⽹络、NKN⽹络层、区块链层、服务和SDK层、接⼝层以及应⽤层。

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Fig. 1: NKN架构(https://www.163.com/dy/article/EGU2QSM10511AHEO.html)

从上图来看,NKN发挥其创造⼒最⼤的地⽅有两个:NKN⽹络层和区块链层。这也是它独特的地⽅所在。

根据NKNCTO张逸伦的说法,它可以实现167% — 273%的速度提升。⽽且⽂件越⼤,提升越好。Web下载的瓶颈不再是内容服务器,也不是⽤⼾的ISP,⽽是在于默认的⽹络路由路径

NKN前景与亮点

1. ⽬前⽽⾔NKN做的最为出⾊且有前景的项⽬是nCDN,CDN就是内容分发⽹络,其⽬的是为了解决访问延迟的问题,它通过把源站的内容分发到距离⽤⼾最近的节点,提⾼访问的响应速度和成功率

那么,跟传统的CDN相⽐,NKN的CDN⽹络有什么优势?

⼀个很重要的优势是NKN它是社区共建的节点⽹络,⽬前其节点数已经超过11000多个,并且还在⼀直不停地增加当中。这让它的内容分发节点更⼴泛更接近⽤⼾。其次,NKN的容量是弹性的,可以根据需求来扩⼤或缩⼩,有利于满⾜客⼾的需求。低延迟率是CDN⽹络最关注的地⽅,NKN的CDN服务器都是实际的PoP节点,更容易找到距离客⼾端较近的低延迟节点。不仅更低延迟,可靠性上来看,NKN的CDN⽹络没有单点故障, NKN的分布式节点提供全天候的运⾏服务,不要求共享资源节点观看内容,⽐纯P2P共享相⽐,更有优势。此外,在⾼级调度上可以根据参数对节点和路由进⾏动态调度,如带宽、延迟、服务负载及价格等。最后,从关键的成本来看,NKN的CDN⽹络由于是社区参与构建的CDN服务器,对客⼾来说,其成本更低。因为对客⼾来说,⼀是没有硬件部署和维护成本,⼆是节点的部分成本已经被NKN的传输挖矿覆盖。

2. 第⼆个值得关注的是NKN的Pub/Sub服务,Pub/Sub服务是指订阅和发布的⽹络消息中间件服务。它在企业之间,企业和应⽤之间,以及IoT设备之间都有⼴泛应⽤,它是提供实时消息传递功能基础设施。那么,NKN的Pub/Sub服务有什么不⼀样?NKN的Pub/Sub提供多对多的异步消息传递,它将发送者和接受者分离,是可扩展的持久的事件提取和传送系统。它有⼏个显著特点,这也是跟NKN本⾝特性相关,跟传统的Pub/Sub服务相⽐,NKN的Pub/Sub服务更稳健、成本更低、覆盖范围更⼴、保护隐私。NKN的Pub/Sub服务器分布在全球各地,没有单点故障,更容易传送消息,其部分成本被NKN挖矿奖励覆盖,且消息不经过中⼼服务器,不⽤担⼼隐私和安全问题。此外,对于开发者来说,NKN的Pub/Sub提供了设备间、⼈和设备间、模块之间的双向可移动通信组件,通过接⼝即可实现发布和订阅消息功能,开发者可以更专注业务层的逻辑。聊天、协作、加密货币、多⼈游戏同步、实时更新、物联⽹设备控制等多种应⽤都可以集成NKN的Pub/Sub提供的服务。其他的应⽤场景,还有Tuna服务,类似于软件服务的淘宝,具体来说,就是软件或硬件的拥有者可以通过NKN的Pub/Sub平台发布服务类型和价格,终端⽤⼾通过NKN⽹络购买并使⽤提供⽅的软件或硬件资源服务,如⾼性能游戏或⼤型专业运算软件等。

NKN合作实例

⽬前NKN与中国移动和爱奇艺均有合作。

中国移动

中国移动是全球最⼤的移动运营商,拥有超过 9 亿移动⽤⼾。随着 2019 年 5G 服务的推出,该公司正在推进其 5G 企业战略,以提供云服务,利⽤其 5G ⽹络、数据中⼼和边缘计算节点。通过这⼀举措, 中国移动有兴趣探索为企业客⼾使⽤边缘计算资源的新创新⽅法。在中国移动推出其 5G 服务的同时,NKN 开始与中国最⼤的视频服务提供商之⼀合作,这些提供商⼀直在经历惊⼈的客⼾增⻓并寻找新的⽅法来满⾜不断增⻓的需求。视频服务提供商很快意识到 NKN 的分散式共享⽹络⾮常适合其 CDN 软件及其可扩展性需求,其优势包括

1. NKN 满⾜可扩展性需求⸺得益于其横向可扩展架构和便捷的⾃助服务部署,NKN ⽹络可以增⻓到数百万个节点以满⾜未来的需求。

2. 为其 CDN 部署⽹络资源的灵活性和可扩展性⸺节点可以根据周期性的需求动态加⼊或离开⽹络。

3. 良好的视频体验 — NKN 结合了最佳路由算法,可确保满⾜延迟和带宽要求。

4. 为视频服务提供商⼤规模管理 CDN 成本 ‒ NKN ⽹络由众包⽹络资源池组成,这些⽹络资源池可以利⽤未使⽤和未充分利⽤的市场获得最具成本效益的选项,从⽽降低总体成本并释放更多带宽CDN服务,⽽⽆需安装新硬件或使⽤额外的电源,这实质上有利于环境。

爱奇艺

全球最⼤的视频平台之⼀爱奇艺希望在与⽀持带宽共享的公共区块链联⼿后改善其⽤⼾体验。

NKN 在⼀份新闻稿中宣布,新签署的协议将使爱奇艺视频平台使⽤来⾃ New Kind of Network (NKN) 的点对点基础设施来帮助提⾼缓冲速度并减少能源消耗和⽹络拥塞。

NKN 表⽰,此次合作标志着区块链和边缘计算这两项新兴技术创新的开发和互操作性向前迈进了⼀ 步。“NKN 的主要重点是⽹络基础设施,以实现带宽和互联⽹连接的共享,边缘计算对于视频流、游戏流、⾼速⾃动驾驶、AR/VR 和物联⽹⾄关重要,⽽区块链可以在其中发挥重要作⽤,”NKN创始⼈这么认为。

边缘计算⽤于提⾼响应时间和节省带宽,使⽤分布式系统使计算和数据存储更接近需求站点。该视频平台现在正在与 NKN 的区块链集成,以利⽤其“微托管⽹络管理”来部署和管理在平台上运⾏的第三⽅内容交付⽹络 (CDN) 软件。

边缘计算

边缘计算,是⼀种分布式运算的架构,将应⽤程序、数据资料与服务的运算,由⽹络中⼼节点,移往⽹络逻辑上的边缘节点来处理。边缘运算将原本完全由中⼼节点处理⼤型服务加以分解,切割成更⼩与更容易管理的部分,分散到边缘节点去处理。边缘节点更接近于⽤⼾终端设备,可以加快资料的处理与发送速度,减少延迟。在这种架构下,资料的分析与知识的产⽣,更接近于数据资料的来源,因此更适合处理⼤数据。

⼩结

NKN的理念和技术笔者⽐较看好,它意欲开创新⼀代⽹络⽣态系统,将区块链技术运⽤于提升⽹络速度,安全性和性能。其对于边缘计算的重视,及⼤规模快速共识机制,属于创新板块,也是笔者对其未来前景期待的核⼼。⾄于其他的NKN项⽬如nMobile,nConnect等,以及其代币经济模型等,则不在笔者的重点关注之中。

参考⽂献

1. NKN导论:https://nkn.org/wp-content/uploads /2020/12/NewKindofNetwork_cn.pdf

2. NKN⽩⽪书:https://nkn.org/wp-content/uploads/2020 /10/NKN_Whitepaper.pdf

3. NKN与中国电信:Case Study: NKN

4. NKN简介:https://www.huobi.com/support/ zh-cn/detail/360000283361

5. 边缘运算:https://zh.wikipedia.org/wiki

6. 蓝狐笔记:【蓝狐笔记】NKN的新⼀代⽹络之路