徐 蕾，李 莎，寧煥生

北京科技大學計算機與通信工程學院，北京 100083

早在2006年初，Jeffrey Zeldman首次提到Web 3.0技術，之后人們對于Web 3.0開展了諸多積極的構想.2021年底至今，隨著加密貨幣的流行，人們對Web 3.0的研究興趣逐漸加深.

Web 3.0是人類所期待的下一代互聯(lián)網(wǎng)（注：也有學者認為Web 3.0不足以代表下一代互聯(lián)網(wǎng)，只能作為下一代互聯(lián)網(wǎng)的代表性技術之一）.隨著已有科學技術的不斷更新迭代，Web 3.0不斷融合已有技術，并催生更多新技術，人們對互聯(lián)網(wǎng)的期許越來越強烈.本文首先從功能、技術、信息屬性、盈利模式、代表平臺角度對比論述從Web 1.0到Web 3.0的概念及內涵；其次從國家、國際組織和出版物數(shù)量角度介紹了Web 3.0的發(fā)展歷程以及發(fā)展現(xiàn)狀；然后就其多技術融合特性，從網(wǎng)絡與計算技術、安全可信技術、虛實融合技術、智能交互技術四個維度闡述了Web 3.0中涉及的關鍵技術.最后對未來Web 3.0在經濟、社會、文化方面引起的變革進行了總結.

1 從 Web 1.0 到 Web 3.0 概念與內涵

Web 3.0作為下一代互聯(lián)網(wǎng)，擁有很多新特性.為進一步理解Web 3.0的概念及內涵，本文首先從功能、技術、信息屬性、盈利模式、代表平臺角度對 Web 1.0到Web 3.0平臺特征以對比分析的方式進行描述，并將其總結在表1中，其次對各個時期中對應平臺的優(yōu)缺點進行了詳細描述.

表1 Web 1.0到Web 3.0的特點對比分析表Table 1 Comparison and analysis of features of Web 1.0 to Web 3.0

1.1 Web 1.0

Web 1.0的頁面為靜態(tài)頁面，能夠對信息進行簡單管理.使用到的技術是HTML、XML、CSS等.Web 1.0平臺創(chuàng)造并發(fā)布信息，獲得巨大的點擊流量，通過售賣廣告位獲得收益，用戶無法獲得收益，信息存在于平臺服務器上，因此平臺擁有信息的控制權，代表性的平臺有雅虎、新浪、網(wǎng)易等.

Web 1.0平臺實現(xiàn)了很多“從0到1”的突破.對于普通用戶來說，能夠瀏覽所需信息；對于工業(yè)生產來說，能夠降低生產銷售產品與服務顧客所需的成本，提高公司的管理效率，使價格更加透明從而擴大買方和賣方市場[1].

但Web 1.0任然存在很多問題.第一，只能實現(xiàn)單向通信：由客戶端發(fā)起的客戶請求，缺少交互；第二，受眾規(guī)模小：只能滿足少部分網(wǎng)民的精神需求；第三，運行速度慢：Web 1.0的速度非常慢，每當有新的信息添加到網(wǎng)頁時，都需要刷新網(wǎng)站.

1.2 Web 2.0

Web 2.0的頁面為動態(tài)頁面，主要的功能是用戶與用戶之間，以及用戶與網(wǎng)絡服務器之間的交互.使用到的技術包括 Blog、TAG、SNS、RSS、Wiki、AJAX、REST等.Web 2.0平臺收集用戶創(chuàng)造的信息并發(fā)布，信息所產生的價值由平臺制定協(xié)議與用戶分配，信息存在于平臺服務器上，因此平臺擁有信息的控制權，代表性的平臺有微信，Youtube，Google等.

Web 2.0平臺針對Web 1.0中的挑戰(zhàn)進行了改進，有了消費互聯(lián)網(wǎng)平臺與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的概念.普通用戶使用的是消費互聯(lián)網(wǎng)平臺，用戶在使用時有了更多交互體驗并參與到內容創(chuàng)作上來；工業(yè)產生使用的是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，各大互聯(lián)網(wǎng)廠商紛紛布局，例如，2009年，阿里云、徐工等平臺初步形成了完整的研產供銷服、全價值鏈的信息化體系[2].

Web 2.0平臺雖然極大的提高了用戶交互體驗、促進了工業(yè)的發(fā)展，但這種平臺壟斷的模式帶來了很多弊端.第一，信息泄露：平臺為了利益出售給第三方；第二，數(shù)據(jù)可被篡改：數(shù)據(jù)存在中心服務器中，黑客攻擊一個實體，就可以獲得千萬個實體的信息；第三，產生壟斷：由于形成數(shù)據(jù)孤島，目前的平臺經濟產生壟斷.

1.3 Web 3.0

Web 3.0從2006年起就受到了產業(yè)界、學術界、媒體界及公眾的廣泛關注，但對于Web 3.0的定義及概念還不夠統(tǒng)一和明確，不同從業(yè)者、專家以及機構給出了對Web 3.0的見解，如表2所示.

表2 部分專家及研究者對Web 3.0的見解Table 2 Opinions of experts and researchers on Web 3.0

從技術角度分析，早期學者認為未來網(wǎng)絡是具有智能交互功能的語義網(wǎng)[3-6]，后來隨著沉浸式技術以及區(qū)塊鏈技術的發(fā)展，一些學者認為未來網(wǎng)絡是具有虛實融合功能的沉浸式互聯(lián)網(wǎng)[7]以及具有安全可信特點的去中心化互聯(lián)網(wǎng)[8-12].而Web 3.0作為即將到來的第三代互聯(lián)網(wǎng)，將不斷融合多種信息技術，并不斷促進新技術的出現(xiàn).Web 3.0中用戶創(chuàng)造并發(fā)布信息到平臺上，信息作為用戶的數(shù)字資產，所創(chuàng)造的價值完全屬于用戶，代表性的平臺有 Opensea，Genopets，Berty Technologies等.

Web 3.0平臺在不僅更加智能，而且顛覆了平臺壟斷的模式.消費互聯(lián)網(wǎng)平臺使普通用戶能夠獲得安全可信的智能交互服務；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能夠實現(xiàn)人、機、物智能安全地連接，數(shù)據(jù)轉換為知識信息，對工業(yè)環(huán)節(jié)進行準確控制，提高生產效率[13].

Web 3.0目前的發(fā)展迅猛，但大多數(shù)用戶對于Web 3.0的認識仍存在一些誤區(qū)，正如李昆昆和李正豪[14]提到“近兩年，Web 3.0概念被炒幣族帶歪了”.因此接下來本文通過分析Web 3.0的發(fā)展現(xiàn)狀分析其未來發(fā)展的關鍵.

2 Web 3.0 的發(fā)展現(xiàn)狀

以下重點介紹Web 3.0在不同國家的發(fā)展現(xiàn)狀（包括政策、公司和產品）以及各國際組織的相關技術指南，結合中國知網(wǎng)（China National Knowledge Infrastructure, CNKI）和Scopus數(shù)據(jù)庫中Web 3.0相關出版物的數(shù)量統(tǒng)計，分析了Web 3.0的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀.

2.1 不同國家的發(fā)展現(xiàn)狀（政策、公司和產品）

Web 3.0開創(chuàng)了國家之間競爭的新領域，但各個國家關于Web 3.0的發(fā)展戰(zhàn)略不同.在政府監(jiān)管與企業(yè)發(fā)展方面應走適合各國國情的發(fā)展道路.Web 3.0旨在創(chuàng)建一個安全可信的互聯(lián)網(wǎng)，人們可以在其中安全地交換利益和信息，然而，目前Web 3.0的安全可信技術并不完善，致使Web 3.0中仍然存在洗錢、詐騙、傳銷、賭博等犯罪活動.

以我國、尼日利亞為代表的國家一開始對于Web 3.0中的交易持適當?shù)膶徱晳B(tài)度，但后期根據(jù)本國用戶日常需求制定更靈活的Web 3.0經濟政策框架.例如，2021年9月，中國人民銀行發(fā)布全面禁止虛擬貨幣結算和交易的通知；2022年1月，中國技術市場協(xié)會發(fā)布了《NFT平臺與產品評測》團體標準征求意見函.這類國家的企業(yè)在消費互聯(lián)網(wǎng)的產品布局種類單一，主要在數(shù)字藏品(Nonfungible token, NFT)領域；在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，相對于發(fā)達國家，仍存在產業(yè)支撐能力不足、標準體系不完整、引領發(fā)展的國際型龍頭企業(yè)缺乏、安全保障能力薄弱等問題[15]，在一定程度上制約了Web 3.0工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在生產場景中的應用.并且都主要是基于更易監(jiān)管的聯(lián)盟鏈實現(xiàn)，如表3和表4中的中國為例.

對于以美國、日本、歐洲為首的國家一開始就對Web 3.0領域發(fā)力，希望在Web 3.0中更具有競爭力甚至成為全球中心，在發(fā)展的過程中，出臺了相應法案和財政規(guī)劃，尋求監(jiān)管與發(fā)展之間的平衡.例如，2022年3月，美國總統(tǒng)拜登簽署發(fā)布了“關于確保負責任地發(fā)展數(shù)字資產”的行政命令；2022年4月，法國總統(tǒng)埃馬紐埃爾·馬克龍說到：我想確保歐洲玩家掌握與Web 3.0和Metaverse相關的技術組件.這類國家內的企業(yè)在消費互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的產品布局種類多樣，應用場景豐富，主要是基于更加開放的公鏈，如表3和表4中的美國為例.

表3 中國和美國在消費互聯(lián)網(wǎng)中的Web 3.0相關產品Table 3 Web 3.0 related products in the consumer internet in China and the United States

表4 中國和美國在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的Web 3.0相關產品Table 4 Web 3.0 related products in the industrial internet in China and the United States

2.2 國際組織針對 Web 3.0 相關技術指南

由于區(qū)塊鏈、語義網(wǎng)、身份管理等技術是Web 3.0的重要基礎技術，各個國際組織高度重視Web 3.0中的基礎技術的發(fā)展，舉辦關于Web 3.0基礎技術的大會并制定相關標準.例如，2021年4月，ITU(International Telecommunication Union)與各個國家組織召開會議，會議討論了大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等基礎技術；2022年7月，W3C(World Wide Web Consortium) 去中心化標識符工作組發(fā)布 Decentralized Identifiers (DIDs) v1.0.除此之外，一些國際組織對于Web 3.0的未來發(fā)展也正積極做出展望.2022年5月，IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)針對Web 3.0的未來發(fā)展以及挑戰(zhàn)舉辦了交流會；2022年11月，IET(The Institution of Engineering and Technology)將舉行主題為“Web 3.0和元商務”的會議.

2.3 典型論文數(shù)據(jù)庫關于 Web 3.0 主題內容的出版情況

我們選擇統(tǒng)計Scopus數(shù)據(jù)庫中關于Web 3.0相關文獻，作為分析Web 3.0技術發(fā)展依據(jù)，據(jù)調研Scopus數(shù)據(jù)庫包含的各種核心學術期刊，在自然科學、工程技術等各個領域都是具有較高影響力，所以將其作為我們研究對象來驗證Web 3.0發(fā)展情況是可行的，同時我們還檢索了國內CNKI數(shù)據(jù)庫中關于Web 3.0相關文獻作為我們對國內的研究依據(jù).

檢索結果如圖1所示，截至2022年7月14日，共有75份與Web 3.0相關的出版物在Scopus數(shù)據(jù)庫上發(fā)表，共有523份與Web 3.0相關的出版物在CNKI上發(fā)表.從圖1中所反應論文數(shù)量來看，我們可以將Web 3.0的發(fā)展分為四個階段：萌芽階段(2006～2007年)、發(fā)展階段(2008～2016年)、停滯階段(2017～2020年)，再發(fā)展階段(2021～2022年)，各個階段的狀態(tài)變化均與Web 3.0中的基礎技術的發(fā)展態(tài)勢有關，Web 3.0的發(fā)展階段劃分如表5所示.

表5 Web 3.0的發(fā)展階段Table 5 Development stage division of Web 3.0

圖1 Scopus和CNKI出版物數(shù)量統(tǒng)計表Fig.1 Publications statistics chart for the number of publications in Scopus and CNKI

2.3.1 萌芽階段(2006～2007年)

萌芽階段，雖然在缺乏技術工具的情況下，人們對于Web 3.0開展了積極構想，Tim Berners-Lee構想Web 3.0是一張還有豐富數(shù)據(jù)資源的語義網(wǎng)；Reed Hastings構想Web 3.0具有10 M寬帶；谷歌首席執(zhí)行官Eric Schmidt構想Web 3.0擁有豐富的應用程序.

2.3.2 發(fā)展階段(2008～2016年)

語義網(wǎng)、人工智能以及網(wǎng)絡計算等技術的快速發(fā)展使得智能應用程序的開發(fā)具有前所未有的爆發(fā)力，Web 3.0的發(fā)展進入發(fā)展階段.

2.3.3 停滯階段(2017～2020年)

人們開始注意到這樣的互聯(lián)網(wǎng)還是存在一定的缺陷，例如數(shù)據(jù)孤島問題，信息泄露問題，數(shù)據(jù)篡改問題，平臺分配收益問題以及少數(shù)平臺產生壟斷問題.人們試圖通過一些手段來解決這些問題，但這些手段都是治標不治本，Web 3.0的研究進入停滯階段.

2.3.4 再發(fā)展階段(2021～2022年)

2021年，Roblox讓元宇宙（Metaverse）的概念引爆市場，Web 3.0與元宇宙均代表互聯(lián)網(wǎng)的未來，因此，人類對Web 3.0探索的熱情又重新被點燃.2021年12月的美國國會議員在聽證會上對Web 3.0展開了積極且正面的討論，Web 3.0的研究進入再發(fā)展階段.

2.4 總結

根據(jù)以上三個角度的分析，部分國家因為安全可信技術不成熟對Web 3.0持審視態(tài)度，國際組織對Web 3.0基礎技術的發(fā)展不斷探索，專家學者隨著基礎技術的發(fā)展積極構想Web 3.0.因此，基礎技術仍然是制約Web 3.0發(fā)展的瓶頸.

3 Web 3.0 技術棧

當前，Web 3.0所代表的技術和內容比較豐富，包括：立體全息的互聯(lián)網(wǎng)、安全可信的價值互聯(lián)網(wǎng)、以及智能交互的互聯(lián)網(wǎng)等，因此需要集成各種新技術來創(chuàng)建，圖2概括了Web 3.0所涉及的相關技術，分為4個方面：網(wǎng)絡與計算技術，安全可信技術，虛實融合技術，智能交互技術.具體如下.

圖2 Web 3.0 技術棧Fig.2 Web 3.0 technology stack

3.1 網(wǎng)絡與計算技術融合賦能 Web 3.0

在立體全息的Web 3.0場景中，類似于社會組織框架（SOF）模型并且無處不在的物聯(lián)網(wǎng)架構[17]產生大量的實時數(shù)據(jù)，因此形成云、邊、端多級計算協(xié)同模式已成必然趨勢，該模式的形成需要解決云到端的連通性問題，5G與6G網(wǎng)絡技術與其相互配合為用戶的最佳體驗打下堅實基礎.本節(jié)主要介紹5G、6G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算等在Web 3.0中的作用.

3.1.1 5G，6G

具備高性能、低延遲與高容量等特點的5G技術是Web 3.0的重要基礎設施.5G網(wǎng)絡的出現(xiàn)，極大的促進了其他Web 3.0中基礎技術的發(fā)展.例如，在4G網(wǎng)絡時代，虛擬現(xiàn)實技術與增強現(xiàn)實技術(VR/AR)絕大部分都是個人與本地體驗，實現(xiàn)遠程的虛擬交互仍是技術挑戰(zhàn).Vega等[18]提出結合5G中超可靠低延遲通信(URLLC)技術設計AR/VR端到端架構解決參與者因網(wǎng)絡延遲造成的眩暈感.5G網(wǎng)絡在促進基礎技術的同時，也會產生一些沖突，未來Web 3.0的發(fā)展需要不斷更新迭代技術間的協(xié)作方式.在物聯(lián)網(wǎng)場景中，僅通過云、邊、端協(xié)同計算的模式不能夠滿足人類對性能的要求，還需要5G技術的協(xié)作，然而5G與多級計算結合過程存在一些挑戰(zhàn)，例如，異構計算設備與5G頻譜復用環(huán)境存在資源效率問題，Zhou等[19]對部署架構進行了優(yōu)化.

目前隨著5G技術的快速成熟，越來越多的研究者開始對6G技術做出展望.Qiao等[20]對未來6G網(wǎng)絡描述到：6G被設想為一個分布式、去中心化和智能創(chuàng)新的網(wǎng)絡，其中去中心化這一新特性，對于Web 3.0的發(fā)展尤為重要.目前由于5G網(wǎng)絡節(jié)點（如網(wǎng)關、基站、路由器）的通信、計算、和存儲能力的限制，只能支持分布式計算.分布式計算仍然存在中心節(jié)點對數(shù)據(jù)進行控制的現(xiàn)象，這對用戶的數(shù)據(jù)隱私與安全造成一定的威脅.在6G中，網(wǎng)絡中的各個節(jié)點的能力將全面提升，未來，能夠支持去中心化計算的6G網(wǎng)絡是Web 3.0發(fā)展的關鍵.

3.1.2 云、邊 (霧)、端協(xié)同計算

Web 3.0的很多場景的落地都需要云計算為其提供區(qū)塊鏈技術有著獨特的技術組成，例如人工智能，大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)等.傳統(tǒng)的云計算存在延遲，在面對Web 3.0中的海量實時數(shù)據(jù)處理方面的具有一定挑戰(zhàn)，因此僅使用云計算技術不能滿足需求.邊緣計算與其分工協(xié)作，對于Web 3.0中實時性要求較高的數(shù)據(jù)，選擇更加安全快速的邊緣計算，也稱為霧計算.Hut和Chen[21]基于邊緣計算提出了一種軟件定義的方法，目的是實現(xiàn)自動化和智能化的邊緣計算系統(tǒng).無論是云計算還是邊緣計算，都是Web 3.0各個場景中計算的一種方式，都是為用戶端無法實現(xiàn)的計算提供服務.

由于網(wǎng)絡技術以及網(wǎng)絡中各個節(jié)點的通信、計算和存儲能力的制約，去中心化計算并未實現(xiàn).在云、邊、端分布式計算的模式下，數(shù)據(jù)安全問題顯得尤為重要.近些年來學者們對于安全計算有很多研究，如Liu等[22]基于共享權限的隱私保護認證協(xié)議（SAPA）解決云存儲的隱私問題.

3.1.3 物聯(lián)網(wǎng)

從Web 3.0的特點來看，物聯(lián)網(wǎng)要想支撐Web 3.0的發(fā)展，仍然存在一些挑戰(zhàn).首先，立體的全息互聯(lián)網(wǎng)需要實現(xiàn)異構網(wǎng)絡之間的普遍互連，這個過程就需要通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡架構的重構，如Ning和Liu[23]基于賽博、物理、社會、思維空間提出了廣義上的物聯(lián)網(wǎng)架構和關鍵技術.實現(xiàn)萬物互聯(lián)之后，物聯(lián)網(wǎng)便形成了U2IoT（單元物聯(lián)網(wǎng)與無處不在的物聯(lián)網(wǎng)）模型[24].其次，安全可信的互聯(lián)網(wǎng)中既需要從宏觀上建立起一個在賽博空間、物理空間、社會空間中的安全架構,又需要針對于物聯(lián)網(wǎng)的各個對象的安全性與隱私性進行研究，如Yao等[25]對物理空間中的實體從工作前、工作中和工作后三個角度出發(fā)，建立了安全體系結構.

3.2 安全可信技術

Web 1.0和Web 2.0時代，用戶產生的圖片、文字等有價值的信息只能依賴于特定的機構進行傳遞，數(shù)據(jù)資產由特定機構所有，而在Web 3.0中數(shù)據(jù)的控制權在用戶手中，數(shù)據(jù)就變成了用戶的資產，在傳遞數(shù)據(jù)資產、數(shù)字貨幣的過程，需要一套安全可信的技術底座，安全可信技術主要包括區(qū)塊鏈技術、隱私計算技術、身份管理技術.

3.2.1 Web 3.0的底層驅動力——區(qū)塊鏈技術

區(qū)塊鏈技術是Web 3.0具有可信性的底層驅動力.區(qū)塊鏈技術是個融合性技術，包括分布式賬本、共識算法、密碼學技術、智能合約等，這些技術是突破Web 2.0瓶頸的關鍵.

在Web 2.0中，互聯(lián)網(wǎng)所產生的數(shù)據(jù)由單一的中心組織進行管理與控制，是高度中心化的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，這將造成兩個弊端.首先，用戶無法確定自己的數(shù)據(jù)是否被竊取或篡改，在遇到黑客攻擊事件時顯得無能為力；其次，隨著數(shù)據(jù)的爆炸性增長，單一的中心組織在管理數(shù)據(jù)時正遭受更多挑戰(zhàn)，各大平臺不得不持續(xù)更新系統(tǒng)的規(guī)模以及復雜程度.而區(qū)塊鏈中的分布式賬本技術是在多個站點、多個物理地址或者多個組織機構中都存儲一份獨立且完整的數(shù)據(jù)，共識算法是通過指定流程與規(guī)則防止惡意節(jié)點對數(shù)據(jù)的破壞，從而保護Web 3.0上的數(shù)據(jù)資產，分布式賬本技術與共識算法結合解決了上述兩個弊端.除此之外，在分布式賬本的隱私保護、可校驗問題上，區(qū)塊鏈高度依賴密碼學技術，例如，哈希是POW算法的基礎[26].為了進一步在Web 3.0中進行可信交易，區(qū)塊鏈使用智能合約技術將傳統(tǒng)合約變成數(shù)字化的版本.

3.2.2 Web 3.0中節(jié)點交互—隱私計算

為了使用戶能夠在新一代互聯(lián)網(wǎng)上有更好的智能交互體驗，例如在搜索、社交網(wǎng)絡等場景中能夠根據(jù)用戶的需求提供定制化服務，人工智能技術、大數(shù)據(jù)技術廣泛應用，在智能計算的過程中，隱私泄露問題會造成Web 3.0中用戶的利益受損.因此，Web 3.0在區(qū)塊鏈所提供的可信功能的基礎上，還需要隱私計算技術保證用戶安全地享受智能計算的服務，隱私計算技術包括安全多方計算、聯(lián)邦學習、可信執(zhí)行環(huán)境.三種計算方式的比較如表6所示.

表6 隱私計算Table 6 Privacy calculations

基于協(xié)議的安全多方計算（Secure multi-party computation，MPC）是指多方建立一個安全協(xié)議，該協(xié)議能夠使Web 3.0中的各個節(jié)點之間在不暴露隱私的情況下，互聯(lián)合作創(chuàng)造更多的價值，例如，在區(qū)塊鏈的各個區(qū)塊之間進行交易數(shù)據(jù)時存在泄露隱私問題.Zhou等[27]提出一種MPC協(xié)議，該協(xié)議分別對鏈上計算與鏈下預處理兩個階段提供隱私保護，并作為共識算法的一部分.在基于安全多方計算構建Web 3.0時還應考慮性能問題.在保證隱私的情況下，結合使用一些高效的MPC基礎技術，例如同態(tài)加密、混淆電路等[28].

Web 3.0的智能交互離不開機器學習，然而機器學習中模型的訓練對數(shù)據(jù)需求巨大，需要多方的數(shù)據(jù)才能訓練出表現(xiàn)良好的模型，這個過程就可能會暴露用戶的隱私，聯(lián)邦學習可以讓一個或多個參與方通過上傳本地梯度更新值的方式在不暴露隱私的條件下協(xié)助完成機器學習任務，雖然聯(lián)邦學習在一定程度上不會暴露用戶的訓練數(shù)據(jù)，但已有研究者證明了攻擊者可以通過上傳的模型梯度竊取隱私數(shù)據(jù)[29].當前學術界大量研究者開始將差分隱私的保護方案與聯(lián)邦學習結合，如Wei等[30]提出了一種新穎的差分隱私框架，該框架在客戶端上傳數(shù)據(jù)之前添加人工噪聲，有效的保護了客戶端數(shù)據(jù)的隱私.

可信的執(zhí)行環(huán)境安全性是通過在軟件層與硬件層中建立與普通運行環(huán)境隔離開來的系統(tǒng)來保障的.目前，Web 3.0中大多數(shù)的去中心化應用程序(DApps)并沒有大量用戶在使用，大多數(shù)的應用程序并沒有發(fā)揮其價值，其中一個原因是當前的區(qū)塊鏈系統(tǒng)的機密性仍有較大提升空間，因此區(qū)塊鏈技術與可信的執(zhí)行環(huán)境相結合構建Web 3.0應用系統(tǒng)的研究方向成為了熱點，如Peng等[31]通過構建可信的執(zhí)行環(huán)境解決了移動眾信系統(tǒng)中以往必須通過第三方進行獎勵分配的問題.

3.2.3 身份管理技術

Web 3.0中各個節(jié)點在進行通信以及數(shù)字資產交易時必須要對節(jié)點的身份進行確認，因此身份管理技術是Web 3.0的關鍵技術，Web 3.0中身份管理技術主要包括三方面內容：身份標識、身份認證、隱藏機制.

在Web 2.0中要求采用中心化的實名認證進行賬號密碼設置，然后才能登錄，用戶常遇到忘記賬號密碼的問題，并且還存在身份信息泄露的風險.在Web 3.0中，身份標識不再通過賬號和密碼，主要有三種方式進行身份標識，包括公玥標識身份、數(shù)字證書標識身份、DID標識身份(Decentralized identifier)，用戶把公玥或者各機構頒發(fā)的數(shù)字證書存儲在自己的區(qū)塊上，并將該區(qū)塊的地址存到“錢包”中，如METAMASK在登錄時，通過錢包即可登錄Web 3.0中的各種應用，認證過程中主要有匿名和實名方式，其中匿名認證通過公玥標識身份的方式進行，雖然并不會把個人信息傳給可信認證中心但依舊存在一定的隱私泄露風險，這是由分布式賬本技術的特點決定的，可以通過隱藏機制來解決[32].實名認證方式在去中心化的Web 3.0系統(tǒng)中收到嚴重威脅，為了解決該問題，聯(lián)盟鏈研究者提出可控匿名認證，隱藏機制是解決惡意人員通過公開的那部分分布式賬本來推測用戶的身份的問題，包括混幣交易技術和無標識交易技術.

3.3 Web 3.0 虛實融合技術

在Web 2.0時代，人類常把互聯(lián)網(wǎng)稱為虛擬世界，把物理的空間成為現(xiàn)實世界，虛實世界的界限明顯，且虛擬世界所呈現(xiàn)的效果也是2D的.而Web 3.0是立體全息的，不僅是虛擬世界與現(xiàn)實世界的融合，而且在虛擬世界中還將打破各個虛擬生態(tài)之間的壁壘實現(xiàn)虛擬世界的融合，對于虛實世界融合相關技術包括虛實交互技術、IOX等，對于虛擬世界融合相關技術包括跨鏈技術等.

3.3.1 虛實交互技術

Web 2.0中的虛擬世界與現(xiàn)實世界的交互只能通過鍵盤和屏幕實現(xiàn)，在Web 3.0中虛實交互逐漸豐富，XR技術以及腦機接口技術是虛擬交互技術的核心.

XR技術包括虛擬現(xiàn)實(Virtual reality, VR)、增強現(xiàn)實(Augmented reality, AR)、混合現(xiàn)實(Mixed reality, MR).VR技術是將現(xiàn)實空間的你帶到虛擬空間中，讓用戶沉浸在一個構建出來的具有立體感的三維空間中；AR技術是將虛擬影像在現(xiàn)實空間中呈現(xiàn)；MR技術則是將現(xiàn)實空間與虛擬空間融合后產生新的可視化環(huán)境，在該環(huán)境下兩個空間中的實體相互交互.圖3說明了三種技術與虛擬空間、現(xiàn)實空間的關系.

圖3 VR/AR/MR與虛擬空間、現(xiàn)實空間的關系Fig.3 Relationship between VR/AR/MR and virtual space and real space

腦機接口技術是指在人或動物的大腦內部或者外部創(chuàng)建直流連接，從而實現(xiàn)腦與設備的信息交換，美國華盛頓大學神經技術中心副主任Rajesh Rao給出了腦機接口未來發(fā)展的判斷：“未來人類意識能無線連接并控制任何物聯(lián)網(wǎng)設備”[33]，也就是人類將思維信息傳到虛擬空間中，虛擬空間對信息進行智能處理后再作用到物聯(lián)網(wǎng)設備，實現(xiàn)虛實交互.未來，即使是殘障人士也可以通過腦機接口技術享受到Web 3.0的智能服務.

3.3.2 IoX

如今，網(wǎng)絡技術的發(fā)展帶來不可避免的網(wǎng)絡空間與傳統(tǒng)空間的融合.物理空間與網(wǎng)絡空間融合稱為物聯(lián)網(wǎng)(Internet of thing, IoT)，社會空間與網(wǎng)絡空間融合稱為人聯(lián)網(wǎng)(Internet of people, IoP)，思維空間與網(wǎng)絡空間融合稱為思維聯(lián)網(wǎng)(Internet of thinking, IoTk).隨著社交網(wǎng)絡的發(fā)展，IoP是Web 3.0今后發(fā)展的重要領域.原來現(xiàn)實空間中的社會服務映射到新一代互聯(lián)網(wǎng)中，既為用戶擴展服務范圍，也可以提高服務的效率.IoTk包括兩種類型：到處嵌入人工智能的工具和將物理思維“復制到”網(wǎng)絡大腦中[34]，前者實現(xiàn)用戶與Web 3.0中的各種智能體的協(xié)同思維與協(xié)調活動，后者則是前者的前景.用戶將在新一代互聯(lián)中擁有在認知、情感、記憶等大腦活動的孿生體，虛擬孿生體與現(xiàn)實空間中的用戶共存構建虛實相生的Web 3.0，對于虛擬孿生體的構建還需要身份建模、社會計算等技術支持.

3.3.3 跨鏈技術

Web 2.0時代里的互聯(lián)網(wǎng)巨頭存在著明顯的生態(tài)界限，如在線支付平臺不允許跨生態(tài)的限制，用戶被限制在不同的生態(tài)局域內活動，Web 3.0使用跨鏈技術打破虛擬空間中的生態(tài)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流通、和價值轉移.跨鏈技術是鏈接各個區(qū)塊鏈的樞紐，與區(qū)塊鏈的結構(如網(wǎng)絡拓撲、共識算法等)是否一致有關，目前主流的跨鏈技術有公證人機制（Notray scheme）、側鏈/中繼 (Side chain/relay)、哈希鎖定(Hash-locking)、分布式私鑰控制(distributed private key control)、公證人+側鏈混合機制(Notary scheme+sidechains mixing technology)等[35].要實現(xiàn)真正的價值Web 3.0，加速下一代互聯(lián)網(wǎng)應用的落地與廣泛使用，必須研究出同構區(qū)塊鏈與異構區(qū)塊鏈的鏈接都適用的技術，其次，跨區(qū)塊鏈時還應考慮安全性問題[36].

3.4 智能交互技術

新一代互聯(lián)網(wǎng)將不單單只是機械的響應用戶搜索的內容和對信息進行組合呈現(xiàn)，而且還能夠像人類一樣能夠讀懂信息，并以人類的方式進行學習和推理，從而為用戶提供更加準確可靠以及個性化的服務.智能交互技術主要包括：語義網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘技術、人工智能技術.

3.4.1 語義網(wǎng)

Web 2.0是對信息進行互聯(lián)，使用到的技術是超文本傳輸協(xié)議.在Web 3.0中將實現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)互聯(lián)，形成語義網(wǎng)，語義網(wǎng)是將海量數(shù)據(jù)通過處理形成一個鏈接的信息空間.Web 3.0的用戶在查找搜索數(shù)據(jù)時能夠得到準確信息和相關聯(lián)的各種信息.構建語義網(wǎng)的三個步驟，包括：本體構建和本體集成、語義標注、語義檢索和推理[37].由于不同領域的海量數(shù)據(jù)，在構建和集成本體時需要科學工程化方法以及不同領域的科學協(xié)作，例如物聯(lián)網(wǎng)中產生的數(shù)據(jù)在格式、域、類型等方面都存在巨大差異，如何對其進行語義化成為重點研究的問題之一，Shi等[38]對其進行了全面訴述，張祥等[39]采用機器學習的聚類算法對本體進行構建.對于語義標注迫切的需要半自動化或者全自動化的標注系統(tǒng)，Web 2.0中大多是基于關鍵詞的搜索，這使得用戶不能夠得到真正想要的信息，Web 3.0中基于語義的檢索和推理的搜索將為用戶提供更加準確且全面的信息，然而Web 3.0由于數(shù)據(jù)所有權的下放，不再存在數(shù)據(jù)孤島，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的鏈接也將會更加復雜，數(shù)據(jù)的價值是隨著網(wǎng)絡鏈接而增長的，因此掌握了數(shù)據(jù)的鏈接就是掌握了價值的鏈接.目前，大量基于語義的搜索系統(tǒng)被提出，例如Nguy?n等[40]對如何構建求職語義網(wǎng)搜索系統(tǒng)提出了方案.

3.4.2 大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘

大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘為我們的生活帶來很多指導價值.Web 2.0時代，數(shù)據(jù)是中心化存儲模式，存在于互聯(lián)網(wǎng)巨頭的平臺中，這種模式存在很多問題，例如數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，多源異構現(xiàn)象，數(shù)據(jù)互相鏈接才能通過數(shù)據(jù)挖掘創(chuàng)造更多的價值.因此，數(shù)據(jù)中心化存儲模式不利于大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘的發(fā)展.Web 3.0采用的是去中心化的存儲，大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)挖掘技術將會得到進一步的發(fā)展，為用戶創(chuàng)造更大的價值.因此，如何在去中心化的環(huán)境下，對大數(shù)據(jù)收集、管理以及挖掘成為Web 3.0中的熱點問題，例如Kiyomoto等[41]設計了一個無需任何集中式可信第三方的匿名數(shù)據(jù)集交易分布式平臺，Jung和Jang[42]設計了基于區(qū)塊鏈的IoT數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，Zhang等[43]基于區(qū)塊鏈對農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中產生的大數(shù)據(jù)進行挖掘.

3.4.3 人工智能

下一代互聯(lián)網(wǎng)是智能交互的互聯(lián)網(wǎng)，因此離不開人工智能技術，人工智能的發(fā)展趨勢不是機器取代人類，而是人機融合智能.人機融合智能是一種強人工智能，簡單來說就是可以將人與機器優(yōu)勢相互結合的一種智能形勢[44].同樣，Chen等[45]提出混合人工智能（Human-artificial intelligence，HAI），強調人與機器協(xié)調工作，Ning等[46]將H-AI引入了自動駕駛方向，其次，未來人工智能的發(fā)展領域將會更加多樣化，例如，Gao等[47]對語音的情感識別進行了全面回顧，張智敏等[44]論述了在軍事對抗中的人工智能將推測出智能防御策略，檢測出危險并進行風險評估，模擬攻擊行為等.

4 Web 3.0 是一場變革

Web 3.0是人類的一場重大變革，例如：重塑數(shù)字經濟格局，產生新的組織形態(tài)，提供個性化的體驗.因此，本文將從經濟、社會、文化三個方面分析Web 3.0帶來的變革.

4.1 經濟變革

Web 3.0對經濟格局的變革主要體現(xiàn)在以用戶為中心進行價值創(chuàng)造，將原本屬于平臺的數(shù)字資產下放到用戶手中.目前，不可替代代幣（Nonfungible tokens，NFT）和去中心化金融（Decentralized finance，DeFi）等都是具體應用.NFT是確定數(shù)字資產產權的技術，用戶可以制作自己的NFT并記錄在區(qū)塊鏈上.當前NFT已經被廣泛應用于圖片、音樂等數(shù)字產品中，DeFi是指建立在區(qū)塊鏈之上的金融基礎設施，DeFi使用智能合約創(chuàng)建協(xié)議，使金融業(yè)務以更加開放、透明的方式進行，解決了Web 2.0中金融服務的兩大問題：不平等金融服務和金融審查，Defi使Web 3.0中的金融服務更側重于產品服務、價值創(chuàng)新.

除此之外，關于Web 3.0對經濟的影響，還有許多問題需要探索.首先，上文提到Web 3.0將會打破互聯(lián)網(wǎng)巨頭的經濟壟斷，但Web 3.0中可能會產生新的經濟壟斷[48]，例如當前全球最大的加密貨幣交易所“鯨魚”，他們有可能對加密貨幣的價格施加影響；其次，目前還存在著很多類似于“洗錢”的違法行為，這些違法行為嚴重破壞人類Web 3.0中的經濟生活.

基于以上對于經濟方面的問題，我國沒有像美國等國家大力發(fā)展NFT交易.有些悲觀者認為中國將在Web 3.0的后期發(fā)展中落后.但是加密貨幣不等于Web 3.0經濟建設的全部，各國銀行發(fā)布的數(shù)字法定貨幣依然可以在虛擬世界中互流互通.除此之外，我國正完善NFT產業(yè)體系的監(jiān)管.例如，《NFT平臺與產品評測》與《NFT平臺與產品評測》等行業(yè)標準已經制定；在2022年度的兩會上，一些人大代表提出要加強對數(shù)字藏品產業(yè)的監(jiān)管.

4.2 社會變革

Web 3.0對于社會的變革將主要體現(xiàn)在重塑組織形態(tài)上，即從傳統(tǒng)的中心化組織變革為去中心化組織（Decentralized organization, DAO），DAO與傳統(tǒng)的中心化組織相比主要體現(xiàn)在以下三方面：DAO不存在隸屬關系，節(jié)點之間通過共識機制有效協(xié)作；DAO更加高效，通過智能合約自動協(xié)作，降低組織在信任、溝通、交易等方面的的成本；DAO更加智能化，集成前沿技術，形成數(shù)字化的管理模式，目前DAO在一些小型組織開始應用，如Moloch DAO，F(xiàn)lamingoDAO等，未來這種組織形式可能會作用在更大的組織上，乃至國家、世界.在實現(xiàn)的過程中，由于權力的下放，人類在網(wǎng)上的暴力、恐怖主義等其他有害行為必然要經過一個長期的治理與監(jiān)管，例如Keizer等[49]提出Web 3.0需要聲譽系統(tǒng)實現(xiàn)去中心化的網(wǎng)絡空間.

DAO在我國的發(fā)展目前主要在小型組織中進行應用，例如DODO平臺以論壇的形式對用戶治理與組織.DAO在發(fā)展的過程中，離不開國家對于安全問題、技術問題、法律問題的長期治理與監(jiān)管.除此之外，由于中國的傳統(tǒng)思想，我國用戶對于去中心化的機制的接受程度較低.因此，還要從思想方面進行長期科普.

4.3 文化變革

Web 3.0對文化的變革主要體現(xiàn)在以下三個領域，首先，Web 3.0通過實現(xiàn)支付、知識產權管理，合同和治理，數(shù)字存儲等對藝術作品以及藝術家權益提供了保護，極大的促進了Web 3.0中對藝術的創(chuàng)造[50]，其次Web 3.0還將極大促進文化遺產的保護以及旅游業(yè)的發(fā)展[51].其次，使用VR/AR技術增強游客在游覽博物館時的體驗，最后，Web 3.0將DeFi產品以游戲的方式呈現(xiàn)，將NFT變成游戲道具形成金融游戲化(Game finance, GameFi)，即GameFi=DeFi+NFT+游戲.GameFi通過區(qū)塊鏈實現(xiàn)，因此每個玩家都看可以參與到游戲的修改與優(yōu)化的過程，促進游戲在語言、文字、音樂、審美等方面的提升.

我國目前正積極將中國文化與Web 3.0中的應用相結合.例如，由同濟大學人文學院、華東政法大學傳播學院等全國20余所高?？蒲袡C構共同舉辦的“文化元宇宙的中國印象”前沿工作坊系列活動.該活動以“運用區(qū)塊鏈數(shù)字藏品講好中國故事”為核心理念[52].像這樣的數(shù)字文創(chuàng)案例還有很多，我國的歷史文化悠久，再加上數(shù)字技術為歷史文化的發(fā)展增加動能，讓傳統(tǒng)文化“活起來”[53].

4.4 小結

根據(jù)上述，Web 3.0有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但仍然存在技術、法律等方面的風險.目前，Web 3.0的發(fā)展仍處于初期，在此階段我國不僅正探索Web 3.0的發(fā)展道路以確保未來的發(fā)展方向正確而且深耕Web 3.0中的基礎技術，走中國特色的發(fā)展道路.在未來的下一代互聯(lián)網(wǎng)世界中，中國必定不會缺席.

5 結論

目前Web 3.0還處于發(fā)展的初期，本文從不同國家、國際組織和出版物數(shù)量角度分析了Web 3.0的發(fā)展歷程以及現(xiàn)狀，得出Web 3.0中的基礎技術仍然是制約其發(fā)展的瓶頸，因此，本文從網(wǎng)絡與計算技術、安全可信技術、虛實融合技術、智能交互技術四個維度闡述了Web 3.0中涉及的關鍵技術，最后對未來Web 3.0在經濟、社會、文化方面引起的變革進行了總結.目前無論基于是信息技術升級的需求，還是走出疫情困擾持續(xù)低迷的全球經濟需求，都需要Web 3.0為經濟、科技、文化、社會的變革注入新動能.