“星际跳跃”或“银河快车”：通过NKN传输数据的两种选择

2019-08-27 本文已影响0人 NKN

图片来自Izmo

想象一下你是千年隼号星舰的独角鲸舰长，需要从地球到恩多，你有两个选择：

· “星际跳跃”：从月亮到火星，从火星到塔图因，穿过霍斯和纳布，通过各个点之间的接力传递，最后降落在恩多。这需要一点时间，但只需要少量燃气并且是安全行驶。

· “银河快车”：前往最近的超空间航站楼（在月球上），耗费大量燃气，然后 “嘣” 一声巨响，它会在几分钟内将您的宇宙飞船直接推送到恩多。

幸运的是，当我们使用NKN将数据从一个客户端发送到另一个客户端时，您也有类似这两个选择。在接下来的两章中，我们将深入研究它们工作的细节、不同之处、以及它们如何通过NKN网络更好地服务于不同类型的应用程序。

“星际跳跃”：安全快捷

通过NKN网络路由转发数据包的“正常”方式是使用NKN精心改造的Chord分布式哈希表（DHT）算法。 Chord DHT是安全且可验证的，这意味着鉴于环上寻址的所有节点，邻居和路由的选择是可验证的。路由的工作原理如下：

· 有一个非常大的虚拟回环空间

· 所有NKN节点都被分配一个随机但可验证的NKN地址并映射到环上

· 发送节点通过计算距离（环上的顺时针方向），找到最接近目的地地址的邻居

· 所选邻居将数据中继到最靠近目的地的邻居，依次反复，直到数据到达其目的地。

更详细的算法描述可以在“NKN 顾问 Stephen Wolfram访谈实录中文翻译”中查看：

https://forum.nkn.org/t/nkn-stephen-wolfram/184

在某些情况下，与现有Internet的默认路由相比，NKN路由模式会增加更多的跳数，也可能增加部分延迟。在效率和安全性之间存在权衡。原因是NKN的挖矿奖励基于中继证明，即节点为网络中继的数据量。因此，为了防止共谋攻击，节点不能操纵邻居或路由这个特性是至关重要的。

但是我们对原始的Chord DHT算法进行了两项增强，以提高其效率而不损失掉安全性和可验证性。

一、延迟优化路由

· 节点A维护其所有邻居的延迟信息（当前NKN实现中的每个节点通常有50-100个邻居）。此延迟数据不仅基于物理网络延迟，还基于节点本身协议栈处理延迟。因此，NKN延迟度量是每一跳的整体传输质量的精准指标。

· 当一个最终需要发给Y的数据到达节点A时，节点A可以从3个下一跳邻居（B1，B2，B3）中选择一个。这组邻居由NKN算法确定，并且不能由节点A自己挑选。

· 节点A选择具有最低延迟的邻居B1 （节点A到节点B1的延迟是23ms，在NKN算法提出的3个候选节点中最低）。节点A将数据转发到节点B1。

· 所有决策都是在本地进行的，依次反复，直到数据到达最终目的地。

我们发现当今互联网上的默认路由远非最佳。通过选择最低的NKN延迟路线，我们通常可以改善最终用户的互联网体验。除此以外，我们还有另一个改进。

二、并发多路径传输

我们还可以组合多个NKN路由，不仅可以降低延迟，还可以提高聚合带宽。一个很好的应用例子是基于http / https和范围请求的大文件传输。下图说明了组合3个NKN路径的概念，但实际上我们的多客户端SDK支持任意数量的并发NKN路由路径。当一个人使用多个并发路径时，他可以选择通过使用不同路径，发送更多冗余数据来最小化延迟（例如nkn-multiclient：https://github.com/nknorg/nkn-multiclient-js），或者选择最大化吞吐量，通过使用不同的路径发送不同的数据（例如nkn-file-transfer：https://github.com/nknorg/nkn-file-transfer）。

测试结果显示出显著的性能提升。在2018年末，我们做了一个网络加速器原型，通过在我们的测试网上使用多路径，实现了167％ - 273％的速度提升。而且文件越大，提升效果越好。

在2019年8月，我们使用nkn-file-transfer（https://github.com/nknorg/nkn-file-transfer ）对NKN主网上的大型文件传输进行了测试，我们在NKN主网上使用了8条并发（随机和安全）路径，在中国和美国加州的PC客户端之间传输。结果显示我们的文件传输速度可以达到微信的4.6倍，QQ的1.6倍。

“银河快车”：高速直传

但是如果你想要更快的体验呢？想要和超空间跳跃一样快，并且愿意为此支付相应的燃料费用的话，完全可以实现。只是操作模式有所不同，如下图所示。

此模式专为需要最直接和最快速网络连接的应用程序而设计。关键是用户端直接连接到单个NKN节点，该节点提供到目的地的最直接路线，完全不通过中继。在这种情况下，客户直接把网络传输费用支付给节点。但这部分流量没有通过NKN的共识，因此不会对节点的挖矿奖励产生影响。

应用1：用于内容分发的nCDN

· 客户端基于诸如地理位置邻近度，吞吐量，延迟和性能等几个因素选择并连接到节点A.

· 节点A是nCDN边缘节点，它根据客户端需求缓存内容。

· 当客户想要观看最新的“星球大战”电影时，节点A发现它的本地缓存中没有这部电影。因此，节点A将从源头的媒体存储库获取副本。这只需要发生一次。

· 节点A将直接向客户提供“星球大战”的本地副本。

· 如果同一地理区域中还有其他用户也希望观看“星球大战”，则节点A可以直接使用本地副本为其提供服务。

· 节点A将根据其提供的内容分发业务流量来计费并取得报酬。

应用2：TUNA和通用隧道

TUNA是使用NKN为任何应用程序做通用隧道的简称，是一个建立在NKN之上的平台，允许使用者将基于网络的应用程序转换为服务，并根据使用情况来获取报酬。一些具体的例子是：

· 通过流媒体播放高质量的游戏，例如，在具有高性能图形显示卡的远程高端服务器上播放诸如DOTA2等游戏

· 使用Jupyter笔记本，利用远程高性能多核服务器的空闲计算能力，开发先进的机器自学习和人工智能算法

· 使用远程Web代理或Web加速器加速对网站的访问

为了满足这些应用程序的高带宽和低延迟要求，客户端只需要连接到托管此类服务的NKN TUNA服务器。 TUNA客户端根据某些服务的使用情况通过NKN向TUNA节点付费。在这种情况下，我们根本不会走NKN“正常模式”下的随机路由！因此，我们可以支持与即将推出的Google Stadia高清游戏流媒体服务类似的服务。

如果我们再深入一步，您可以看到TUNA充当许多不同应用程序之间的多路复用器，以利用客户端和NKN TUNA节点之间的共同隧道。因此，虽然所有客户端应用程序都与远程服务器端通信，但是感觉上就像它们都运行在本地同一台计算机上一样。用户在远端可以获得和在本地一样的使用体验，这也是TUNA解决方案的引人注目之处。