互聯網的幕后英雄-Akamai
提到 Akamai，可能很多人都是第一次聽說這個名字。由于多年前在 360 負責過整個 CDN 體系的構建，所以筆者對 Akamai 的印象一直是國外的 CDN 巨頭。國慶放假的時候深入研究了一下這家公司，發現 Akamai 真的可以稱作是 “互聯網的幕后英雄”，他的創始人之一背后也有一段鮮為人知的英雄故事。這事兒要從一個叫 Daniel Lewin 的小伙子說起：
Daniel Lewin
Daniel Lewin
Lewin 于 1970 年 5 月出生在美國科羅拉多州，14 歲的時候隨父母到了以色列，聰明好學的 Lewin 很快就學會了一口流利的阿拉伯語。雖然 Lewin 作為美籍其實并不需要服兵役，但他覺得自己最重要的人生時期都是在以色列度過的，有責任為自己的第二故鄉盡一些義務。在以色列軍隊的 4 年，Lewin 接受了全面的反恐訓練，由于表現優異升任了上尉（Captain）。
在以色列理工學院（Technion）上學期間，精力異常旺盛的 Lewin 同時在 IBM 工作并開發了著名的 CPU 驗證系統 Genesys。1995 年畢業的時候 Lewin 還得到了 Technion 的 Outstanding Student 獎項。1996 年 Lewin 來到了 MIT（麻省理工學院）攻讀 Ph.D 學位，據 Lewin 的導師兼后來的創業伙伴 Thomson Leighton 回憶，即使在 MIT Lewin 也是最優秀的：
“He was really exceptionally smart. MIT has a lot of really smart people, and Danny stood out even among that rarified environment,” says Leighton, who was then one of Lewin’s professors at the Massachusetts school’s computer science laboratory. “He liked working on the hardest problems, as opposed to the easier ones, because they would make more of a difference.”
發明一致性哈希
在 MIT 期間 Lewin 不僅和導師 Leighton 成了志同道合的朋友，也和互聯網之父 Tim Berners-Lee 暢想過互聯網的未來。1997 年，充滿創造力的 Lewin 和導師 Leighton 一起發表了 Consistent Hashing（一致性哈希）論文：《Consistent Hashing and Random Trees: Distributed Caching Protocols for Relieving Hot Spots on the World Wide Web》。Consistent Hashing 的發明標志著互聯網從實驗室走向全世界的時機已經成熟。
一致性哈希（Consistent Hashing）
在數據量超過單機承載的能力后，我們一般都會對內容進行分布式的存儲。對內容 ID 進行哈希（Hashing）并對節點數N取模可以有效的對大量數據進行均勻分布，但當對節點數進行擴容（例如 N+1）會對原有的哈希分布產生很大的擾動。Consistent Hashing 比較完美的解決了這一問題：
一致性哈希保證數據分布穩定性
Consistent Hashing 奠定了互聯網內容分發的理論基礎。也催生了 DHT（Distributed Hash Table），為 BitTorrent、P2P 的發明提供了沃土。
創立 Akamai
1998 年，才華橫溢的 Lewin 在 MIT 獲得 Morris Joseph Lewin 最優秀論文匯報獎 (Morris Joseph Lewin Award for Best Masterworks Thesis Presentation)。在學術界功成名就之后，Lewin 和導師 Leighton 一起開始了把 MIT 做出的研究進行商業化的探索。他們和 Preetish Nijhawan（MIT Sloan 學院的學生）參加了 MIT 備受矚目的 5 萬美元年度創業大賽。在為期 9 個月的競賽期間，他們的商業計劃在 100 個參賽團隊中入圍 6 強。這一卓越成果預示著互聯網內容傳送具有很大的市場潛力。
1998 年 8 月 20 日，Leighton 博士和 Lewin 成立了 Akamai 公司。一切進展十分順利，僅僅一年后的 1999 年 10 月 29 日，Akamai 在 NASDAQ 上市！
不為人知的英雄
2001 年 9 月 11 日，Lewin 乘坐美國航空公司 11 號航班從波士頓飛往舊金山……飛機的黑匣子記錄了他的英勇事跡：
……受過專業訓練的 Lewin 意識到這可能是唯一的阻止他們的機會……Lewin 不幸犧牲……
遇難者名單
在他去世后，馬薩諸塞州劍橋市的 Main Street 和 Vassar Streets 的交匯處為了紀念他而更名為 Danny Lewin Square。 在 ACM 計算理論研討會 (STOC) 上頒發的最佳學生論文獎也被命名為 Danny Lewin 最佳學生論文獎，以紀念他。
互聯網的 Edge
互聯網技術演進的浪潮還在不斷的向前，十幾年前隨著區塊鏈的浪潮，Decentralize（去中心化）這個概念被提了出來。但其實在基礎架構層面 Decentralize 或者 Edge 的變革早已在互聯網剛被發明出來的上個世紀就已經拉開了帷幕。
中心化
中心化的網絡結構
上世紀 90 年代，互聯網剛被發明出來的時候并不區分 API 和 HTML 靜態資源（內嵌 CSS），應用開發的邏輯主要是后端拼接 HTML，這代互聯網的代表性技術是 CGI（Common Gateway Interface），用于解耦 HTTP Server 和 Web 后端。這時候的互聯網 Web 站點基本上是一個中心化的網絡結構。
內容分發去中心
邊緣化的網絡結構
中心化的基礎架構帶來了嚴重的性能問題，World Wide Web 變成了 World Wide Wait。多媒體（圖片、視頻）信息的增多更加加劇了這一問題。為了解決互聯網的可用性問題，CDN 的概念被提了出來，靜態的互聯網資源被全球化的分發到了遍布世界的 CDN 節點。為了保證地球兩端的用戶能夠瞬間看到同樣的圖片和視頻，大量的數據在一致性哈希的指引下被存儲到了一個個 CDN 集群里。
這一次的基礎架構變革，讓互聯網的可用性大大提升，為各種社交網站、網絡視頻的發展鋪平了道路，互聯網的可用性得到了很大的增強。Web 開發的技術也徹底走向了“動靜分離”，現在主流的 Web 開發框架也全部變成了 SPA（Single Page App）的模式。Web 應用的邏輯也變得類似于 Mobile App，以至于大部分多端應用（Browser、Android、iOS）都能共享同一套 Web API。
現在，互聯網 30%的流量都是由 Akamai 提供的基礎設施進行服務的：
Akamai set a new company record when web traffic delivered across our edge network peaked at 250 terabits per second (Tbps).
互聯網新的軟肋
Web App 廣義的靜態內容變成了（HTML、JavaScript、APK、iOS 安裝包），API 變成了至關重要而又集中化的點。互聯網的發明讓世界變小，就好比一個小超市，之前只能做街坊四鄰的生意，現在可以把貨物賣到了全世界。但安全問題也隨之而來，針對 Web App 的攻擊主要分為兩種：DDoS 攻擊和 API 攻擊。
DDoS 防御
DDoS（Distributed Denial-Of-Service 分布式拒絕服務攻擊）攻擊就好比讓遍布全世界的顧客全部來你開的超市排隊，把你的門店擠得水泄不通，以至于讓正常客戶被“拒絕服務”。抵擋這類攻擊主要依賴的是“硬抗”，就好比在進超市之前安排上萬個工作人員，讓他們“掃健康碼！”、“填表！”、“驗資！”。
但 DDoS 防護的關鍵點在于：快速、大量，出于成本考慮，平時部署大量節點等待 DDoS 顯然是不劃算的。所以，正是像 Akamai 這種服務了將近全世界 30% 互聯網流量的“大戶”，非常適合用來做 DDoS 防護。事實上，在 2020 年 6 月的那次流量高達 1.44 Tbps 的 DDoS 攻擊也是 Akamai 抵御的：
A sophisticated 1.44 Tbps and 385 Mpps DDoS attack in May 2020 was mitigated by Akamai.
你可能會覺得，怎們會有人有能力發起 Tbps 規模的 DDoS攻擊？其實現代網絡環境下 DDoS 攻擊已經不是單純的利用“肉雞”和“木馬”，而是會附帶利用各種網絡設備、基礎設施的漏洞進行流量的放大。面對這種攻擊普通的廠商基本是無能為力的，感興趣的話可以參考 Akamai 的這篇文章：一個被放大43億倍的DDoS數據包會產生怎樣的結果？
API 攻擊防御
針對 API 的攻擊對于黑客來說是一種更加“有技術含量”的工作。還是用超市的例子來說，API 攻擊更像是混進超市用各種方式搗亂用于盜竊或者是制造混亂。
舉一個經典的應用層慢速請求攻擊的例子，應用層的慢速連接比網絡層的慢連接攻擊更難以防御，類似于排隊點單時思考人生的顧客，讓人防不勝防。一個良好設計的 WAF（Web App Firewall）不僅可以有效的防御這類惡意攻擊，更可以過濾掉各種精心構造的 SQL 注入、CC攻擊。
由于 API 的實現和細節多種多樣，應對此類攻擊的并沒有銀彈。防御這類攻擊的 WAF 規則需要不斷的升級和維護，已經演變成一場耗時耗力的攻防游戲。需要持續投入大量的人力去發現攻擊和維護防御規則，也不是一般 Web App 開發者可以承受的成本。Akamai 提供的 WAF 在這方面還是相當專業的：
Akamai 的 API 防護功能
在黑客圈子里，NSA（National Security Agency 美國國家安全局）是頂尖黑客眼中皇冠上最閃耀的寶石，面對無數專業黑客的攻擊和鉆研。NSA 也選擇了 Akamai 提供的 API 防護服務：
NSA 從域名到網關都采用了 Akamai 的服務
不僅是 NSA，在不同的行業領域內，Akamai 廣受全球公司信賴：
- 50 大證券公司中的 45 家
- 所有 10 大證券公司
- 所有 10 大視頻流媒體服務商
- 10 大零售公司中的 9 家
- 10 大視頻游戲公司中的 9 家
- 10 大軟件公司中的 9 家
- 10 大汽車公司中的 8 家
- 10 大銀行中的 8 家
- 10 大金融科技公司中的 8 家
- 10 大醫療保健支付機構中的 7 家
- 10 大醫療保健提供商中的 7 家
- 10 大電信運營商中的 7 家
- 10 大制藥公司中的 6 家
- 12 個美國聯邦公務員內閣機構中的 11 個
完全去中心化的互聯網
無論是現在大熱的 Web3 還是從互聯網基礎架構的可靠性出發，Fully Decentralized Network 一定是互聯網的未來形態。邊緣化、去中心化的互聯網無論是從安全還是從內容去中心化的角度都會是一個最理想的互聯網架構。
但去中心化有兩個巨大的難點：
- 計算邊緣化
- 存儲邊緣化
業界從實用主義和理想主義兩個角度對兩個問題做出了不同的嘗試：
去中心化基礎設施象限圖
偏理想主義的 Ethereum、IPFS、CovenantSQL 都比較偏向于完全去中心化的設想，但目前都不能直接承載大量的傳統互聯網的 App。Akamai 的 EdgeWorkers 和 EdgeKV 是屬于比較實用主義的實現，并沒有像區塊鏈圈子的那樣“去中心化原教旨主義”。這樣實現的好處自然也不言而喻，能夠比較貼近于目前 App 開發的模式，也能夠提供足夠的性能和容量以支撐絕大部分應用的運行。
去中心化的革命還在路上，無論是 Akamai 的實用主義嘗試還是類似 Ethereum 這樣的理想主義改良，我們都樂意看到在通向未來的路上，擁有眾多優秀的選擇。
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