Mesh网状网络和加密货币如何消弭乡村宽带的鸿沟?

原文:
https://breakermag.com/how-mesh-networks-and-crypto-can-fill-the-rural-broadband-gap/

作者:Corin Faife

译者:王泽龙

今天我们要介绍一篇有趣的文章。我们知道加密货币正在第三世界的广阔天地中发挥着它的作用,而在美国,世界也被划分成了几个部分。城乡网络服务的二元划分存在于整个美国,它被称为“家庭作业鸿沟”("homework gap"),因为它阻止了乡村地区的孩子完成那些需要在线搜索才能完成的作业,加剧了城乡不平等。在这里,加密货币和网状网络又将给人们带来怎样的变革呢?

克拉茨卡尼(Clatskanie)是一个木材小镇,坐落于克拉茨卡尼河的入口处,距离波特兰(Portland)一小时左右,它的居民大多来自北欧和日耳曼。这个小镇虽然很小但却意义重大,雷蒙德·卡弗(Raymond Carver)的出生让该小镇闻名遐迩。

琳达·德珀西斯(Linda DePersis)是Clatskanie flowers的老板,这是一家花店,就在镇外她自己的花圃里。这家店的网站上显示,德帕斯穿着牛仔裤和结实的靴子,站在一片郁郁葱葱的田野里,胳膊下夹着一束淡粉色的花朵,标题上方是“琳达正在收割一捧郁金香。”

当德珀西斯看她的网站时,她正在使用超快的网络连接——这对于美国乡村地区的绝大多数人来说是不可想象的。她的农场前面有一根大天线,它可以把两英里左右外的数据传送到镇中心的一家电脑修理店。在那里,一个中央连接点服务于本地的网状网络(mesh network)用户,通过数据包来衡定使用情况并以加密货币收费。

“我们对于能够获得如此快速的网络连接而感到十分激动,”德帕西斯在通话中说道。“它的速度非常地快,我们都很爱它。”

这个电脑修理店由Althea公司的联合创始人,戴博拉.西皮尔(Deborah Simpier)运营。Althea通过提供在互联网路由器上运行的定制固件来推广网状网络,并且它有一支经验丰富的团队帮助实现新的网络的开发。

它的概念如下:在日常互联网的使用中,我们最常遇到的网络结构是“星状网络”,在该种网络中每台终端用户设备(也被称为节点)都连向一个控制网络所有功能的中央节点,就像家中的wifi路由器管理笔记本、智能手机以及电视的流量一样。

但这并非网络唯一的组织方式。如果设置得当,多个路由器可以直连彼此并共同高效地在网状网络中传输数据。这种网络拓扑结构可以在许多设计良好的办公室中看到,其中主路由器连接到外部有线互联网,并与通过该空间分布的多个卫星路由器无线共享该连接。

实际上,Althea将同样的原则扩展到现有ISP服务很差的社区中的互联网共享服务,帮助他们建立自己的去中心化网络服务。该做法旨在使社区成员聚集资源并购买商业级别的互联网连接,然后通过本地的网状网络分发带宽,这将比每家单独购买宽带服务包产生更大的价值。

便捷不止于此,用户还不需要进行订阅,因为付款直接以加密货币的方式完成了。

“这里基本的概念是,我们的软件允许路由器间相互支付带宽费用,”另一位Althea的创始人杰汉.特姆柏克(Jehan Tremback)说道。“你可以用远程WiFi天线安装这个设备,它可以连接到其他类似的设备,形成一个网络,你只需把加密货币放入路由器,就可以接入互联网,你使用它的时候就需要付费。”

Althea的软件使用微支付来激励和平衡网络其余部分的数据流。 每个路由器都有一个钱包地址,就像现收现付的电话一样,通过以太网络的形式预先加载余额,并向任何将其互联网流量转发到外部连接的节点进行小额支付。

克拉茨卡尼小镇的网状网络,目前以较低的价格向25名网络用户提供远快于一般服务的网速。德珀西斯估计每月花费她等值20美元的以太坊,她的Althea路由器就能轻易满足其家庭的网络需求。相比之下,她之前为宽带连接支付的额外费用为100美元,并且普通宽带连接通常难以同时处理多个下载任务。

美国联邦通信委员会(FCC)发布了一份美国宽带部署情况的交互式地图,其中显示了能够在一定速度范围内提供网络连接的本地提供商的数量。下图显示的是经过过滤的连接速度等于或大于25Mbps的地图,这是自2015年以来FCC将某一网络连接列为宽带的最低下载速要求。(作为基准,25Mbps是Netflix建议的4K分辨率流媒体视频的最低速度。)

浅绿色阴影的部分代表只有一个供应商能够以25Mbp的下载速率提供网络服务,从地域的角度来讲,俄勒冈州大部分的乡村地区都处于一个垄断市场——只有一个网络供应商可以满足Netflix的最低要求。从人口的角度来说,俄勒冈州67%的人口对于宽带服务都有三个或者更多的供应商可供选择,而其他的25%的人口的选项限于两个。

这种城乡网络服务的二元划分存在于整个美国。它被称为“家庭作业鸿沟”("homework gap"),因为它阻止了乡村地区的孩子完成那些需要在线搜索才能完成的作业,加剧了城乡不平等。还有其他不良的影响:在最近的一段视频中,总统候选人Beto O Rourke说,网速落后意味着美国乡村地区的人们甚至无法在Tinder上找到今晚的约会对象,无法找到那个能改变他们生活的特别的人。

01 网络激励

美国乡村地区正在努力应对数字鸿沟(digital divide),因为其需求只是相对较小的细分市场,电信公司不愿意在那里投资运营必需的基础设施。 但是,集体化互联网接入可能是一种解决方案。 在服务不佳的地区,投入一个商业级光纤连接服务比向多个家庭提供适度快速的宽带套餐更为可行。

“你可能会想到互联网的主干网并认为那是大企业和政府控制着它们,”特姆柏克在谈及在美国各地传输数据的主要光缆网络,比如传输Web流量的州际系统时说道。“现实是,这是垄断所在的最后一英里,”他说,“相比在全国挖一个个小的洞并将光纤连接入一个数据中心,将网络接入每个人在城里房子更为复杂。”

在Althea的模型下,最后一英里的分发经济问题由社会化的网络连接来改变。任何连接到全球互联网的路由器都可以充当网关节点,与网络中的其他节点共享该网络连接,并收取数据转发的费用。这意味着,如果某一特定区域的用户能够安排一个高速、高带宽的连接,那么社区就可以负责在他们之间进行分配,从而开发一种本地网络基础设施,而传统ISP可能不愿意在一个被认为无利可图的区域安装这种基础设施。

与此同时,任何运行Althea软件的路由器的所有者,都可以决定将其路由器作为“中间节点”来运行,以每千兆字节几美分的价格向远离网络的节点提供转发服务(the forwarding service)。

该系统用以确保用户能以近乎最优的价格获取最快的宽带服务。Althea的算法自动寻找数据应通过网络的最佳路径。 网关和中间节点所有者的利益是将更多用户注册到网络,因为更多的流量会带来更多的转发费用; 反过来,随着网络中节点数量的增加,对该流量的竞争降低了费用。

结果就是用户参的宽带费用只基于其实际的数据使用情况:没有合同,没有安装费用(除去买一个适配的路由器需要的费用),并且如果有更好的服务出现,用户可以自由切换,而不会被绑定在Althea的服务上。

正如特姆柏克和戴博拉.西皮尔所解释的,除去网络软件本身,Althea的创新还在于,为建设和治理弹性网络的参与者,设计了一个正确的激励系统。在联合创立Althea之前,两人均在其他地方参与运营过网状网络,但是看到了志愿者驱动的项目的长期可持续问题。

“网状网络经常尝试着在 ‘在自由中免费’ ( ‘free as in freedom’ ),以及 ‘像啤酒一样免费,’ ( ‘free as in beer’ ),所以他们不想收费。“特姆柏克说道。”我在想保持同样中心化程度但又可赚取收入以维系其持续运转的办法,这就是我们为什么产出了Althea这个项目,并且使用加密货币收费。“

02 公共事业模式vs网状网络模式

考虑到美国乡村地区传统电信模式的不足——据皮尤研究中心(Pew Research)的调查,24%的美国乡村地区的民众将宽带描述为”主要问题“——你可能会认为立法者与监管者会支持一个对现有模式的替代方案。然而不幸的是,正如批评人士所指责的,许多州的立法者以及联邦通讯委员会常采取支持市政网络发展的态度,并认为传统电信公司是唯一有权提供网络连接服务的组织。但这一趋势可能正在转变,这一点可以从包括Beto在内的将平等上网作为竞选议题之一的参选人数量看出。佛蒙特州(Vermont)州长候选人克莉丝汀•霍尔奎斯特(Christine Hallquist)正在就一项提案展开竞选活动,后者要求电力公司在其服务区域安装光纤电缆,使接入宽带的权利与用电的权利对等;并且田纳西州参议员珍妮丝·鲍林(Janice Bowling)一直在反复尝试通过一项法案,该法案将允许社区为自己改善网络连接。

在田纳西州查塔努加市(Chattanooga),公共互联网服务的公用事业模式(utility model of internet services)已经非常成功,根据”消费者报告“(Consumer Reports)的一项调查,该市拥有的宽带提供商EPB,现在是美国最受欢迎的网络服务提供商(虽然其网络服务标准很低,但仍然很受欢迎)。将互联网接入视为一种权利就像使用电力和水的权利一样的想法,正开始流行起来。目前,美国各地有数百个社区通过某种形式的公共网络建立了自己的网络。

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鉴于此,地方自力更生研究所(Institute for Local Self-Reliance)社区宽带网络计划主任克里斯托弗.米切尔(Christopher Mitchell)表达了一些疑问,即Althea使用的分布式、激励但非全面的模型是否适合作为优化网络连接的通用模式。

“我主要担心他们的方案实现为社区提供全面服务的可能性,”他说道。“我们并没有看到自己组织搭建网络会多么耗费精力,并且我并不确定网状网络是否是数字基础设施的最佳方案。也就是说,我们相信交叉网络(overlapping networks)的重要性,并希望这种安排能够促成更多的网络。但是我们的工作是让每个人的接入互联网,并且支持整个区域的经济发展。”

但是,正如米切尔所言,交叉网络可以共存,同时网状网络也没有理由阻碍更全面的市政网络的发展。它们可能是一个有价值的中间步骤,可以在公共项目启动和运行时以敏捷的方式部署。

Althea项目体现了自由意志主义中更具公共精神的原则:希望通过提供自力更生(self-reliance)的工具来减少官僚作风,并让社区以提高效率的方式自给自足。这也是一个例子,加密货币为带宽的实时市场提供了便利,它可以使一个难以使用传统货币运行的系统成为可能。Althea的试用网络目前规模较小,但这是一个正在酝酿中的伟大构想。美国乡村居民将从网状网络中获益良多,即使他们中的大多数人还不知道这一点。

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