Sending Labsは、TCP/IPの固有の中央集権化の問題に直面する分散型通信プロトコルスタックの先頭に立っています。この取り組みは、ウォレットベースのピア・ツー・ピア通信をサポートし、インターネットインフラを根本的に変革してセキュリティ、プライバシー、およびユーザーの権限を大幅に向上させています。

Web2のTCP/IPプロトコルスタックの概要

Web2時代において、通信、計算、およびストレージはインターネットの基盤を形成しています。その中で、TCP/IPプロトコルスタックは、ネットワーク通信の最も基本的で幅広い形態です。すべてのレベルを貫通し、物理層からアプリケーション層までのすべてのレベルに統一された通信フレームワークと標準を提供します。ほとんどすべてのWeb2アプリケーションは、直接または間接的にこのシステムに依存しています。したがって、TCP/IPプロトコルスタックはインターネット通信の標準化された基盤になっています。

Web2時代におけるTCP/IPプロトコルの問題点

インターネット技術の進化に伴い、TCP/IPプロトコルスタックにはいくつかの構造上の問題が明らかになり始めました。これらの欠陥は、私たちの日常のWeb利用に潜んでいます。これらの問題の影響は、チャットアプリを介して通信する2人のユーザーの例を使用して具体的に示すことができます。ユーザーAがユーザーBにメッセージを送信するとします。メッセージはまずいくつかのデータパケットに分割され、その後複数のサーバーを介してユーザーBにインターネット上で送信されます。

• アプリケーションレイヤーでは、ユーザーがアプリケーションのウェブサイトにアクセスする際、サービスアドレスを解決するためにDNSに依存する必要があります。DNSが汚染されたり攻撃されたりすると、ユーザーは誤って悪意のあるサーバーにアクセスする可能性があり、プライバシーの漏洩やデータの改ざんが発生することがあります。
• トランスポート層では、SSL/TLSプロトコルが依存する証明機関（CA）が攻撃されたり信頼を失ったりすると、ユーザー間の通信が第三者に盗聴や改ざんされる可能性があります。たとえば、ユーザーのメッセージが保護されていないチャネルを通じて送信される場合、ハッカーはこれらのパケットを傍受したり、悪意のある情報を偽造したりする可能性があります。同時に、これらの中央集権型のCAに依存することは信頼リスクをもたらします。
• ネットワーク層では、アプリケーションサービスのIPアドレスがわずかな組織によって制御および割り当てられているため、IPアドレスの限られた性質と中央集権的な割り当ての問題が、リソースの制御権がほとんど数か国や組織に集中することにつながります。これは不公平な配分につながるだけでなく、全体のネットワークアーキテクチャが中央集権的な制御の脅威に脆弱になることも意味します。

TCP/IPの固有の中央集権性により、単純な修正では解決できない根本的な問題が生じています。これらの基本的な問題に対処するには、プロトコルスタックの完全な分散化を実現するために、根本的な技術的な刷新が必要です。Sending Labsは、分散型通信プロトコルスタックに取り組んでおり、この変革の最前線に立っています。この新しいモデルは、ウォレットアドレスを介した直接のピアツーピア通信を可能にすることで、TCP/IPを再発明し、インターネットインフラを革新し、セキュリティ、プライバシー、プライバシーを大幅に向上させ、ユーザーのコントロールを強化します。

Web3時代における新しい通信規格の構築：TCP/IPプロトコルスタックの再構築

Web3時代には、現行システムの問題を解決するために、TCP/IPプロトコルスタックを再構築する必要があります。Web3バージョンのTCP/IPプロトコルスタックには、次の特性があります。まず、IPアドレスの供給を無制限に確保し、数カ国や組織によるリソースの独占を回避します。第二に、トランスポート層の信頼認証をブロックチェーンに基づく分散メカニズムに移行します。単一のCA認証機関に依存しなくなります。第三に、DNSなどの主要プロトコルをブロックチェーンに移行し、従来のDNSサービスプロバイダーへの依存を排除します。さらに、一般市民に自分自身のルーターを設置して分散型の物理層インフラを構築するよう奨励します。最後に、ネットワーク通信端末に財務的属性を付与し、それがブロックチェーンのアカウントシステムと直接関連付けられ、自然に金融機能をサポートします。

この新しいプロトコルスタックのおかげで、将来インターネットを利用する方法は大きく変わります。ユーザーはブラウザを開き、ENSドメイン名を入力し、ブラウザはブロックチェーンを介して対応するアドレスを解析し、接続要求を開始します。接続が確立される前に、システムは端末のデジタル署名とブロックチェーンベースのDIDシステム認証を使用して、接続を確立する前に両方の通信するパーティのアイデンティティを確認します。このプロセス中、データはすべて巨大な物理的ルーティングシステムを介して処理され、データが片端からもう一方へ送信されることが保証されます。支払いに関しては、通信端末には金融属性があるため、ユーザーはENSの対応するウォレットアドレスに直接支払いをすることができ、フィッシング詐欺のリスクを回避し、安全かつ信頼性の高い支払いを確保できます。ソーシャルネットワーキング、eコマース、その他のアプリケーションに関係なく、これらはネットワーク層とトランスポート層のセキュリティと分散化の特性を引き継ぎます。

次に、これらの分散型機能をネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層、物理層で具体的にどのように実装するかを詳しく紹介します。

ネットワーク層

ネットワーク層の設計は、4つの主要な要件を満たす必要があります: まず、IPアドレスは、アドレスのエリアコードがグローバルに公正に分配されることを保証するために十分である必要があります。2番目に、IPアドレスは金融属性を持ち、ブロックチェーンアカウントと直接関連付けることができる必要があります。3番目に、Web3ネットワークに完全に移行する前に、IPv4 / IPv6との互換性を維持する必要があります。4番目に、ドメイン名の解決の分散を確保する必要があります。そのため、私たちは2つの主要なアドレスタイプを持っています: ユニキャストアドレスと、これに含まれる任意のアンキャストアドレス。

• ユニキャストアドレス：ユニークで決定論的です。ネットワークセグメントID、サブネットID、ホストID、ネットワークカードIDなどの複数のIDから構成されています。ネットワーク内のネットワークカードデバイスを一意に特定できます。ネットワークセグメントおよびサブネットのIDプレフィックスに基づいて高速ルーティングを実行し、ルーティングテーブルの複雑さを低減します。
• Anycastアドレス：ウォレットアドレスに対応して、複数のユニキャストアドレスをバインドして効率的なデータ転送を実現できます。この設計により、ネットワークのルーティング効率が最適化されるだけでなく、IPアドレスの供給能力も大幅に向上します。送信者がAnycastアドレスに対して接続リクエストを開始すると、ルーターは経路距離に基づいてAnycastアドレスにバインドされた最も近いユニキャストアドレスにパケットを送信します。Anycastアドレスにバインドされたすべてのユニキャストアドレスが提供するサービスは同じですので、送信者は任意のユニキャストアドレスと通信することで通信ニーズを満たすことができます。

ユニキャストアドレスはアドレスプレフィックスを介して高速ルーティングを実現し、その長さは理論上無制限に供給される160ビットを超えるように設計することができます。エニーキャストアドレスはウォレットアドレスと同等であり、IPアドレスに金融属性を付与します。

Web3では、これらのアドレスはスマートコントラクトによって割り当てられます。スマートコントラクトはネットワークのサイズに基づいてさまざまなネットワークセグメントIDライセンスNFTを生成し、オペレータに特定のサブネットを管理する権限を付与します。ネットワークセグメントIDを保持するオペレータは、サブネットを細分化して下位オペレータやエンドユーザに販売することができます。オペレータはルーターノードを運用してデータトラフィックを処理し、収益性を確保し、IPアドレスの公正かつ分散された配布を実現します。

ドメイン名の解決 - DNSプロトコルはWeb3のアプリケーション層で定義されていますが、論理的にはネットワーク層でのネットワーク伝送端末の命名プロトコルのようです。ここでは、他のアプリケーション層プロトコルによって再利用できるネットワーク層プロトコルとしてそれを見なしています。DNSはWeb3のオンチェーン解決プロトコルであり、実装はENSのようなものであるべきです。オンチェーン契約は、ドメイン名とウォレットアドレスの間の対応関係を定義し、それによってDNSドメイン名組織への依存を実現し、中心への依存を排除し、DNS汚染問題を回避します。

ネットワークが正常に動作し、完全にスケーリングされる前にコールドスタートの問題を解決するために、既存のIPv4/IPv6とネットワークを互換性があるようにする必要があります。ルーターが直接接続されたネットワーク内で宛先アドレスを見つけられない場合、データをIPv4/IPv6パケットにカプセル化して他のサブネットのルーターに送信します。受信ルーターはこれらのパケットを解析し、宛先アドレスが見つかるまでサブネット内でルーティングを継続します。このプロセスは、IPv6がIPv4ネットワーク内のトンネルを通じて互換性を実現する初期段階に似ています。

さらに、ルーターはイントラネットの浸透も担当しています。データがIPv4ゲートウェイを介してイントラネットに入る必要がある場合、公衆ネットワークのルーティングデバイスはこれらの接続を転送します。これらのデバイスはイントラネットの逆プロキシとして機能し、データがトンネルを介して安全にイントラネットアドレスに入ることを可能にします。

これらのネットワーク層の変換を実現するには、物理層とトランスポート層で対応する改善が必要です。物理層には十分なルーター機器が必要であり、同時にエンドユーザーやファイバーサービスプロバイダー、現在のISPオペレーターにこれらの機器を購入してネットワーク効果を形成し、既存のIPネットワークを徐々に置き換えるよう奨励しています。トランスポート層では、任意のキャストとユニキャストアドレスのバインディングを検証し、通信のセキュリティと偽造防止を確保するためにさらなる改善が必要です。

トランスポート層

安全なデータ転送を確保しながら、トランスポート層はCAへの信頼を取り除き、セキュリティ認証プロセスにおいて任意の中央集権組織に依存する必要性を排除します。

通常、インターネット接続のセキュリティを確保するには（HTTPSを使用するウェブサイトなど）、CA機関に依存してウェブサイトの信頼性を検証するSSL/TLSプロトコルが使用されます。中央集権的な機関への依存を排除しながらセキュリティを維持するために、オンチェーンベースのDID文書を採用したいと考えています。

この相互認証プロセスは、チェーン上のDID文書にアクセスすることによって実行されます。両当事者の任意のキャストアドレスがすでにブロックチェーンに登録され、それにウォレットアドレスがリンクされているため、従来のCAが必要とするDNSサービスはもはや必要ありません。DID文書とウォレットアドレスが見つかり関連付けられ、対応する当事者が有効な署名を提供すると、コミュニケーションを行っているエンティティが識別子の合法的な所有者であることが確認できます。

この方法で、ウォレット間接続が確立され、ソケットを介した便利なデータ伝送が可能になります。SSL/TLSが特定のソケット環境で動作するのと同様に、このシステムはこれらの接続に新しいオプションを提供します。

ソケットの例

私たちはネットワーク層と輸送層を再構築するいくつかの方法を提案しました。次に示すソケットコードはその例です。各レベルがそれぞれの課題に取り組んでいます。この基盤の上で、ウォレットアドレスには金融機能があります。通常のIPアドレスにはない機能です。そのため、ソケットコードを使用して接続を確立し、その後、取引指示を送信できます。

したがって、この新しいTCP/IP技術スタックは、SSL/TLS、IPルーティング、および金融取引の機能を統合しています。以下は簡単なサンプルコードです。

アプリケーション層

TCP/IPプロトコルスタックには多くのアプリケーション層プロトコルがあります。一般的なものにはHTTP(S)、XMPP、SMTP、POP3、FTP、SIP、RTMP、CDNなどがあります。これらのプロトコルは従来、インスタントメッセージングサーバーのXMPPやメールサーバーのSMTPなど、中央集権的なサーバーに依存していました。しかし、Web3時代には、分散型ネットワークノードが従来の中央サーバーを置き換え、アプリケーション層プロトコルはもはやアプリケーションサーバーに関心を持ちません。これらのプロトコルは、輸送層/ネットワーク層のデータパケット形式を定義するだけでなく、ネットワーク層の分散型ネットワークインフラストラクチャに基づいており、さまざまなアプリケーションに堅牢な分散型ネットワークを提供するためのものです。Base。

すべてのアプリケーション層プロトコルの中で、HTTPS、XMPP、SMTPなどが最も一般的であり、これらは私たちの日常的なソーシャル活動の基盤を形成しています。Web3のアーキテクチャの下で、私たちは最初のアプリケーション例を開発しました - XMPPに類似したプロトコルを使用した分散型インスタントメッセージングソーシャルアプリケーションプロトコル。このプロトコルでは、ユーザーはソーシャルアカウントとしてウォレットアドレスを使用して、エンドツーエンドの暗号化されたチャットを行い、プライベートまたはパブリックのチャットグループを確立し、音声やビデオメッセージを送信し、さらには音声通話やビデオ通話を行います。これらはトランスポート層の安全な通信機能とネットワーク層の広範なノードネットワークを再利用し、ウォレットアドレスを新しいネットワークIDとして使用しています。

XMPPのようなインスタントメッセージングプロトコルに加えて、アプリケーション層にはさまざまなアプリケーションシナリオがあります。

• HTTPとHTTPSに基づくWebアプリケーション：開発者は単純にウォレットアドレス/ENSドメイン名に基づくネットワークにウェブサイトを展開し、ネットワークが提供する帯域幅共有による高速アクセスを享受しながら、アプリケーションの検閲耐性と安全なアクセスを確保できます。
• SMTP/POP3などのメールアプリケーション：このネットワークに依存して、分散型メールシステムは容易になります。 ENSドメイン名の所有者にメールを送信する必要がある場合、アプリケーションはネットワークレイヤーアドレッシングを介してENSアドレスに対応するノードを見つけ、メールをアップロードし、受信者はノードからメールをダウンロードするだけです。
• CDNリソース配布プロトコルの適用: このネットワークに依存して、開発者は主要なルータデバイスやデータセンターのノードにデータを配布することができます。インセンティブメカニズムに基づいて構築された巨大なノードネットワークは、ノードが世界中にほぼ無数に分散されることを可能にし、家庭ごとに深く浸透しています。広大なノードネットワークにより、CDNプロトコルはアイドル帯域リソースを効率的に利用し、開発者やユーザーがより高速なアプリケーション体験を楽しむことができます。
• SIP/RTMP/WebRTCなどのストリーミングメディアプロトコルの適用：ノードリソースとアイドル帯域の共有に依存して、ストリーミングメディアアプリケーションは、ストリーミングメディアコンテンツの分散ストレージとキャッシングを実現し、アクセスを加速し、ストリーミングメディアのアクセス速度と流暢性を向上させることができます。
• ファイル転送およびFTPなどのアクセスプロトコルの適用：巨大なノードネットワークを介し、web3分散型ストレージプロジェクトと組み合わせ、IPFS/Arweaveなどのプロジェクトのコンテンツリソースを積極的にキャッシュし、頻繁にアクセスされるコンテンツを加速し、プロジェクト範囲の活動と応用を向上させることができます。
• VPNプロトコルの適用、OpenVPNなど：VPNアプリケーションは、ルーティングデバイスが共有するIPリソースを合理的に利用し、アプリケーションのIPリソース範囲を大幅に拡大し、VPNのための最も基本的なIPと帯域幅リソースを提供します。
• KafkaやRabitMQなどのメッセージキュープロトコル：メッセージキューは、分散およびクラスタアプリケーションで広く使用されているアプリケーション層プロトコルです。多くのアプリケーションでは、アプリケーションモジュールやプロセス間の通信を実装するためにこれらを必要としています。Web3時代において、これらのアプリケーションは広範なノードネットワークに依存し、これらのノードを自然なメッセージキューキャリアとして使用して、さまざまなアプリケーションに共有、高速なメッセージキューサービスを提供することができます。

物理層

物理層の核心アイデアは、分散型ルーターをインセンティブを通じて促進し、家庭で広く採用され、最終的にネットワーク効果を生み出すことです。これらのルーターは、未使用の家庭帯域幅を利用して全体のネットワーク容量を増やすことができます。これらのデバイスは、ネットワークレイヤープロトコルと統合することで、データのキャッシュとアクセラレーションの機能を向上させ、エコシステム内の分散型アプリケーションに利益をもたらします。これらのデバイスは帯域幅の使用を最適化し、ユーザーには帯域幅の貢献から収益を得ることができます。

最初の段階では、IPv4アーキテクチャに基づいたIPv4トンネルを介して通信端末に直接伝送リンクを確立することができます。ノードがより一般的になるにつれ、物理層でのハードウェアネットワークの完全な相互接続を実現するために、より多くの光ファイバーサービスプロバイダーをインセンティブを通じて参加させることにより、さらに多くの光ファイバーサービスプロバイダーを引き付けます。

結論

TCP/IPプロトコルスタックの再構築の影響は技術的な変更を超えて遠く及ぶでしょう。ウォレットアドレスベースのルーティング、ドメイン名解決、認証をインターネットのコアプロトコルに直接統合することで、私たちは積極的に分散型Webの基盤を構築しています。初期のアプリケーション層プロトコルとして分散型インスタントメッセージング通信を取り入れ、メッセージング、金融取引、デジタル資産管理を統合した分散型エコシステムが将来形成されるでしょう。この変革により、オンラインプライバシー、セキュリティ、自由が大幅に向上し、オープンなインターネットの実現に向けた重要な一歩となる見込みです。

以前にも述べたように、SendingNetworkは、分散型プロトコルスタック内の最初のアプリケーション層プロトコルとして分散型メッセージングプロトコルを開発しました。ユーザーはウォレットアドレスを使用してエンドツーエンドで暗号化されたメッセージを送信したり、プライベートチャットやパブリックチャットに参加したり、音声通話やビデオ通話を行ったりすることができます。ネットワークは以下の3つの役割で構成されています:

• エッジノード：転送、中継メッセージの責任および作業の証明の提出を行う。
• WatchDogノード：エッジノードにランダムなチャレンジメッセージを送信して、その稼働状況を検出します。
• ガーディアンノード：ウォッチドッグのチャレンジ結果に基づいて、エッジノードの作業証明を検証し、安定性などのサービス品質を評価します。

ネットワークでは、メッセージ中継のための作業の証拠としてProof of Relayを使用し、ノードサービスの品質を評価するためにProof of Availabilityを使用しています。現在、Edgeノードがメッセージの転送を通じてポイントを獲得できるテストネットワークの第一フェーズを開始しました。次に、WatchDogとGuardianの役割をネットワークに徐々に追加して、ネットワークが分散環境で安定して動作できるようにします。

開発者やユーザーの皆様にこのメッセージングネットワークに参加していただき、このクロスプラットフォームプロトコルを通じてさまざまなアプリケーション間でWeb3ユーザーが相互接続できるよう支援していただくことをお願いします。同時に、より多くの志を同じくする友人の皆様にもご参加いただき、TCP/IPの変革を目撃し、Web3エコシステムの相互接続を実現し、より安全でプライベート、分散化されたオンライン世界を創造し、デジタル未来の通信インフラを再構築することをお願いいたします。

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