Les réseaux d'infrastructure physique décentralisée (DePINs) transforment notre approche de l'infrastructure en intégrant des dispositifs intelligents avec la technologie blockchain. Cette combinaison permet une manière révolutionnaire de gérer et de sécuriser les environnements numériques et physiques. Cependant, une architecture standardisée pour les DePINs n'a pas encore été établie. Actuellement, la plupart des projets DePIN dépendent des architectures Web2 traditionnelles qui activent les récompenses en tokens blockchain. Malgré cela, la logique centrale des DePINs reste centralisée, souvent confinée aux systèmes basés sur le cloud, ce qui limite leur potentiel de véritable décentralisation.
Connor Lovely
Architectures de référence IoT centrées sur le cloud
Pour concevoir une infrastructure décentralisée pour les DePINs, examiner l'évolution des infrastructures centralisées Cloud et IoT au cours de la dernière décennie offre des perspectives précieuses. Ces systèmes démontrent les avantages d'une conception modulaire, s'adaptant pour répondre à divers besoins technologiques. L'architecture IoT typique comprend plusieurs composants :
- Dispositifs intelligents : Une large gamme de dispositifs intelligents, plus ou moins complexes, peuvent être connectés au cloud en installant des SDKs de dispositifs, des systèmes d'exploitation et des identifiants fournis par les fournisseurs de services cloud.
- Services de gestion de connectivité : Les services de gestion de connectivité gèrent la complexité des divers protocoles de communication et assurent une communication bidirectionnelle sécurisée entre les dispositifs intelligents et les services cloud.
- Services de gestion d'identité et d'accès : Ces services gèrent le cycle de vie de l'identité (création, intégration, surveillance, rapport, maintenance et désactivation) et la relation des dispositifs intelligents avec leurs propriétaires.
- Services de gestion des dispositifs : Ils gèrent le cycle de vie (approvisionnement, déploiement, maintenance et mise hors service) des dispositifs intelligents.
- Services de stockage de données : Ces services gèrent le stockage à court et long terme des données collectées par les dispositifs intelligents.
- Services de traitement des données : Ils traitent les données collectées selon des règles préconfigurées pour obtenir des informations sur le monde physique. L'infrastructure cloud, malgré sa nature très centralisée, offre de nombreux composants idéaux pour construire une infrastructure modulaire DePIN.
Une architecture modulaire DePIN
Explorons maintenant à quoi pourrait ressembler une architecture modulaire pour les DePINs. Construire une application DePIN implique une pile technologique complexe, composée de couches modulables et composables, comme illustré dans la figure ci-dessous :
Couche d'abstraction matérielle (HAL)
La couche d'abstraction matérielle (HAL) vise à simplifier la complexité et la diversité d'une large gamme de dispositifs intelligents, grands et petits, et à leur permettre de se connecter en toute sécurité à une couche de connectivité (CL) centralisée ou décentralisée. Un SDK embarqué universel et léger, supportant les familles populaires de microcontrôleurs (par exemple, ESP32, Arduino, STM32), les ordinateurs monocartes (par exemple, Raspberry Pi, ODROID, Rock Pi) et les smartphones (Android, iOS) est très souhaitable.
Couche de connectivité (CL)
La couche de connectivité (CL) peut être un service centralisé, tel qu'une passerelle IoT basée sur le cloud, ou un réseau décentralisé. Cette couche supporte généralement divers protocoles de communication (HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP) et est responsable de la transmission fiable des données collectées par les dispositifs intelligents vers la couche de séquenceur (SL).
Couche de séquenceur (SL)
La couche de séquenceur (SL) peut être un service centralisé ou un réseau décentralisé qui trie les paquets de données des dispositifs intelligents avant de les stocker dans la couche de disponibilité des données (DAL). Le SL coordonne également entre le DAL et la couche de calcul hors chaîne (OCCL), récupérant des ensembles de données du DAL et les traitant dans l'OCCL pour générer des preuves de validité correspondantes. Les résultats et preuves peuvent ensuite être envoyés à la couche blockchain (BL) par les nœuds du SL.
Couche de disponibilité des données (DAL)
La couche de disponibilité des données (DAL) peut être un service centralisé ou un réseau décentralisé qui stocke temporairement les données pour une période spécifiée par un projet DePIN. Une fois cette période expirée, les données peuvent être immédiatement supprimées ou transférées à la couche de stockage à long terme (LTSL). Selon la configuration du projet, le DAL engage périodiquement des ensembles de données (par exemple, en calculant un hash) vers la couche blockchain (BL) pour garantir l'intégrité des données.
Couche de stockage à long terme (LTSL)
La couche de stockage à long terme (LTSL) peut être un service centralisé ou un réseau décentralisé conçu pour la rétention à long terme des données, adaptée aux besoins des projets DePIN. Les données stockées peuvent être accessibles depuis le LTSL à diverses fins (par exemple, partage avec des tiers) via des API de stockage, suivant des politiques d'accès prédéfinies.
Couche de calcul hors chaîne (OCCL)
La couche de calcul hors chaîne (OCCL) peut fonctionner comme un service centralisé ou une ressource de calcul décentralisée capable d'exécuter la logique métier spécifique au projet sur les données stockées dans le DAL et de générer des preuves de validité (par exemple, preuves à divulgation nulle de connaissance, attestations basées sur TEE) pour les calculs. Cela garantit que les calculs spécifiés ont été correctement effectués sur certaines entrées, permettant aux résultats d'être fiables et vérifiables publiquement.
Couche blockchain (BL)
La couche blockchain (BL) agit comme l'ancre de confiance d'une application DePIN, gérant les identités des participants, les transactions, les données des dispositifs et leur statut, entre autres fonctions. Elle gère également des tâches cruciales telles que la vérification des calculs hors chaîne, l'orchestration des réseaux de machines, la distribution des récompenses en tokens aux mineurs DePIN, et la gouvernance on-chain.
Couche d'identité (IL)
La couche d'identité (IL) gère à la fois les identités on-chain et off-chain (par exemple, portefeuilles d'abstraction de compte (AA), identifiants décentralisés (DIDs)) pour toutes les entités impliquées dans les DePINs, telles que les dispositifs intelligents, les utilisateurs et les serveurs. Alors que les identités on-chain (par exemple, un compte détenu par un externe (EOA) ou un portefeuille AA) permettent aux utilisateurs de gérer les actifs DePIN, les identités off-chain (par exemple, un DID ou certificat X.509) permettent des interactions sécurisées entre machines.
Couche de gouvernance (GL)
La couche de gouvernance (GL), qui peut fonctionner on-chain, off-chain ou de manière hybride, est responsable de la définition et de l'application des politiques et procédures des autres couches au sein d'une pile technologique DePIN. En particulier, la GL permet aux détenteurs de tokens de prendre des décisions concernant divers aspects d'un projet DePIN (par exemple, l'utilisation du trésor du projet, les mises à jour du protocole), généralement via un processus de vote communautaire.
Conclusion
L'infrastructure modulaire décrite ci-dessus offre un cadre architectural polyvalent et complet, idéal pour développer des applications DePIN. Ce plan générique est conçu pour être adaptable, permettant aux développeurs de personnaliser l'architecture afin de répondre aux exigences uniques de projets spécifiques. Selon la portée et les objectifs du projet, les développeurs peuvent choisir d'utiliser seulement un sous-ensemble des couches proposées, ou d'intégrer plusieurs couches pour améliorer la fonctionnalité et la performance.
Dans de futurs articles, nous approfondirons chaque couche modulaire de cette infrastructure en détail. Nous explorerons les considérations de conception spécifiques et les nuances techniques qui définissent chaque couche. En disséquant comment chaque composant contribue au système global, nous visons à fournir une compréhension plus claire de la manière d'optimiser et de mettre en œuvre ces couches dans des applications réelles. Ces explorations détaillées aideront les développeurs et ingénieurs à prendre des décisions éclairées alignées sur leurs objectifs de projet et exigences techniques. Restez à l'écoute pour une analyse approfondie de chaque couche, remplie d'informations et de conseils pratiques pour déployer un système DePIN réussi.
À propos de IoTeX
IoTeX est la seule plateforme d'infrastructure modulaire DePIN connectant les dispositifs intelligents et les données du monde réel aux blockchains. La solution middleware de IoTeX W3bstream fournit le calcul et la vérification des données du monde réel, les intégrant on-chain tout en offrant la modularité et la personnalisation nécessaires aux développeurs pour faciliter l'adoption massive. En tant que principal fournisseur d'infrastructure DePIN, IoTeX facilite de nouvelles récompenses provenant des dispositifs et des activités on/off-chain pour les utilisateurs, transforme les dispositifs personnels en économies communautaires, et tokenise les « données de tout ». Soutenu par une équipe mondiale de plus de 60 chercheurs et ingénieurs, IoTeX combine sa blockchain L1 compatible EVM, son middleware de calcul hors chaîne, et son matériel ouvert pour connecter des milliards de dispositifs intelligents, machines, capteurs et dApps à travers le monde physique et numérique.
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