分散型物理インフラストラクチャネットワーク（DePINs）は、スマートデバイスとブロックチェーン技術を統合することで、インフラストラクチャへのアプローチを変革しています。この組み合わせにより、デジタル環境と物理環境の両方を管理・保護する革新的な方法が可能になります。しかし、DePINの標準化されたアーキテクチャはまだ確立されていません。現在、多くのDePINプロジェクトは、ブロックチェーントークン報酬を活性化する従来のWeb2アーキテクチャに依存しています。それにもかかわらず、DePINのコアロジックは中央集権的であり、しばしばクラウドベースのシステムに限定されているため、真の分散化の可能性が制限されています。
コナー・ラブリー
クラウド中心のIoTリファレンスアーキテクチャ
DePINの分散型インフラを設計するためには、過去10年間の中央集権型クラウドおよびIoTインフラの進化を検証することが有益です。これらのシステムは、多様な技術的ニーズに対応するためのモジュラー設計の利点を示しています。典型的なIoTアーキテクチャには以下のコンポーネントが含まれます：
- スマートデバイス: 多種多様なスマートデバイスが、クラウドサービスプロバイダーが提供するデバイスSDK、OS、デバイス認証情報をインストールすることでクラウドに接続できます。
- 接続管理サービス: 接続管理サービスは、さまざまな通信プロトコルの複雑さを処理し、スマートデバイスとクラウドサービス間の安全な双方向通信を保証します。
- アイデンティティおよびアクセス管理サービス: アイデンティティ管理サービスは、スマートデバイスと所有者の関係を含むアイデンティティのライフサイクル（作成、オンボーディング、監視、報告、保守、オフボーディング）を管理します。
- デバイス管理サービス: デバイス管理サービスは、スマートデバイスのライフサイクル（プロビジョニング、展開、保守、廃止）を管理します。
- データストレージサービス: データストレージサービスは、スマートデバイスから収集されたデータの短期および長期の保存を担当します。
- データ処理サービス: データ処理サービスは、事前設定されたルールに基づいてスマートデバイスから収集されたデータを処理し、物理世界に関する洞察を得ます。クラウドコンピューティングインフラは、その高度に中央集権的な性質にもかかわらず、モジュラーなDePINインフラ構築に理想的な多数のコンポーネントを提供します。
モジュラーDePINアーキテクチャ
ここで、DePINのモジュラーアーキテクチャがどのようなものかを探ってみましょう。DePINアプリケーションの構築は、以下の図に示すように、組み合わせ可能でモジュール化された複雑な技術スタックから成り立っています：
ハードウェア抽象化レイヤー（HAL）
ハードウェア抽象化レイヤー（HAL）は、大小さまざまなスマートデバイスの複雑さと多様性を簡素化し、中央集権型または分散型の接続レイヤー（CL）に安全に接続できるようにすることを目的としています。ESP32、Arduino、STM32などの人気のあるマイクロコントローラファミリー、Raspberry Pi、ODROID、Rock Piなどのシングルボードコンピュータ、AndroidやiOSなどのスマートフォンをサポートする汎用の軽量組み込みSDKが望まれます。
接続レイヤー（CL）
接続レイヤー（CL）は、クラウドベースのIoTゲートウェイのような中央集権型サービス、または分散型ネットワークのいずれかである可能性があります。このレイヤーは一般的にHTTP(s)、WebSocket、MQTT、CoAPなどのさまざまな通信プロトコルをサポートし、スマートデバイスから収集されたデータをシーケンサーレイヤー（SL）に確実に送信する役割を担います。
シーケンサーレイヤー（SL）
シーケンサーレイヤー（SL）は、中央集権型サービスまたは分散型ネットワークのいずれかであり、スマートデバイスからのデータパケットをソートしてデータ可用性レイヤー（DAL）に保存します。SLはまた、DALとオフチェーンコンピューティングレイヤー（OCCL）間の調整を行い、DALからデータセットを取得してOCCLで処理し、対応する有効性証明を生成します。その結果と証明は、SL内のノードによってブロックチェーンレイヤー（BL）に送信されることがあります。
データ可用性レイヤー（DAL）
データ可用性レイヤー（DAL）は、中央集権型サービスまたは分散型ネットワークのいずれかであり、DePINプロジェクトによって定められた期間データを一時的に保存します。この期間が終了すると、データは即座に削除されるか、長期保存レイヤー（LTSL）に転送されることがあります。プロジェクトの設定に応じて、DALは定期的にデータセット（例：ハッシュ計算）をブロックチェーンレイヤー（BL）にコミットし、データの整合性を保証します。
長期保存レイヤー（LTSL）
長期保存レイヤー（LTSL）は、中央集権型サービスまたは分散型ネットワークのいずれかであり、DePINプロジェクトのニーズに合わせた長期データ保持を目的としています。保存されたデータは、事前定義されたアクセス方針に従い、ストレージAPIを介して第三者との共有などのさまざまな目的でLTSLからアクセス可能です。
オフチェーンコンピューティングレイヤー（OCCL）
オフチェーンコンピューティングレイヤー（OCCL）は、中央集権型サービスまたは分散型コンピューティングリソースプールとして機能し、DALに保存されたデータに対してプロジェクト固有のビジネスロジックを実行し、計算の有効性証明（例：ゼロ知識証明、TEEベースの証明）を生成します。これにより、特定の入力に対して正確に計算が行われたことが保証され、結果の信頼性と公開検証が可能になります。
ブロックチェーンレイヤー（BL）
ブロックチェーンレイヤー（BL）は、DePINアプリケーションの信頼の基盤として機能し、参加者のアイデンティティ、トランザクション、デバイスデータおよび状態などを管理します。また、オフチェーン計算の検証、機械ネットワークの調整、DePINマイナーへのトークン報酬の分配、オンチェーンガバナンスなどの重要なタスクも担当します。
アイデンティティレイヤー（IL）
アイデンティティレイヤー（IL）は、スマートデバイス、ユーザー、サーバーなどDePINに関わるすべてのエンティティのオンチェーンおよびオフチェーンのアイデンティティ（例：アカウント抽象化（AA）ウォレット、分散型識別子（DID））を管理します。オンチェーンアイデンティティ（例：EOAまたはAAウォレット）はユーザーがDePIN資産を管理することを可能にし、オフチェーンアイデンティティ（例：DIDまたはX.509証明書）は機械間の安全な相互作用を可能にします。
ガバナンスレイヤー（GL）
ガバナンスレイヤー（GL）は、オンチェーン、オフチェーン、またはハイブリッドで運用され、DePIN技術スタック内の他のレイヤーのポリシーと手続きを定義・施行します。特に、GLはトークン保有者がDePINプロジェクトのさまざまな側面（例：プロジェクトの財務管理、プロトコルのアップグレード）に関してコミュニティベースの投票プロセスを通じて意思決定を行うことを可能にします。
結論
上記のモジュラーインフラは、多用途で包括的なアーキテクチャフレームワークを提供し、DePINアプリケーションの開発に理想的です。この汎用的な設計図は適応性を持ち、開発者が特定のプロジェクトの独自の要件に合わせてアーキテクチャを調整できるように設計されています。プロジェクトの範囲や目的に応じて、提案されたレイヤーの一部のみを利用したり、複数のレイヤーを統合して機能性や性能を向上させたりすることが可能です。
今後の記事では、このインフラの各モジュラー層を詳細に掘り下げていきます。各レイヤーの設計上の考慮点や技術的なニュアンスを探求し、各コンポーネントが全体システムにどのように寄与するかを解説します。これにより、開発者やエンジニアがプロジェクトの目標や技術的要件に沿った最適な実装を行うための理解を深めることを目指します。成功するDePINシステムの展開に役立つ洞察と実践的なアドバイスを満載した詳細な解説にご期待ください。
IoTeXについて
IoTeXは、スマートデバイスと現実世界のデータをブロックチェーンに接続するDePIN唯一のモジュラーインフラプラットフォームです。IoTeXのミドルウェアソリューションW3bstreamは、現実世界のデータの計算と検証を提供し、オンチェーンに取り込みつつ、ビルダーがマスアダプションを促進するために必要なモジュール性とカスタマイズ性を提供します。DePINインフラのリーディングプロバイダーとして、IoTeXはデバイスおよびオン/オフチェーン活動からの新たな報酬をユーザーに提供し、個人のデバイスを共同経済に変え、「あらゆるもののデータ」をトークン化します。60名以上の研究科学者とエンジニアのグローバルチームに支えられ、IoTeXはEVM互換のL1ブロックチェーン、オフチェーン計算ミドルウェア、オープンハードウェアを組み合わせて、物理世界とデジタル世界の間で数十億のスマートデバイス、機械、センサー、dAppsを接続します。
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