去中心化物理基础设施网络（DePINs）正在通过将智能设备与区块链技术整合，改变我们对基础设施的认知。这种结合实现了一种革命性的方式来管理和保护数字与物理环境。然而，DePINs尚未建立统一的标准架构。目前，大多数DePIN项目依赖传统的Web2架构来激活区块链代币奖励。尽管如此，DePIN的核心逻辑仍然是中心化的，通常局限于基于云的系统，这限制了其实现真正去中心化的潜力。
Connor Lovely
以云为中心的物联网参考架构
为了设计DePIN的去中心化基础设施，回顾过去十年中心化云和物联网基础设施的发展提供了宝贵的见解。这些系统展示了模块化设计的优势，能够适应多样化的技术需求。典型的物联网架构包括多个组件：
- 智能设备：各种复杂程度不同的智能设备，可以通过安装设备SDK、操作系统和云服务提供商提供的设备凭证连接到云端。
- 连接管理服务：连接管理服务处理各种通信协议的复杂性，确保智能设备与云服务之间的安全双向通信。
- 身份和访问管理服务：身份管理服务管理身份生命周期（如创建、入网、监控、报告、维护和注销）以及智能设备与其所有者的关系。
- 设备管理服务：设备管理服务管理智能设备的生命周期（如配置、部署、维护和退役）。
- 数据存储服务：数据存储服务负责智能设备收集数据的短期和长期存储。
- 数据处理服务：数据处理服务根据预设规则处理智能设备收集的数据，以获取物理世界的洞察。尽管云计算基础设施高度中心化，但它提供了许多适合构建模块化DePIN基础设施的组件。
模块化DePIN架构
现在让我们探讨DePIN的模块化架构可能是什么样子。构建DePIN应用涉及复杂的技术栈，由可组合和模块化的层组成，如下图所示：
硬件抽象层（HAL）
硬件抽象层（HAL）旨在简化各种智能设备的复杂性和多样性，使其能够安全地连接到中心化或去中心化的连接层（CL）。一个支持主流微控制器系列（如ESP32、Arduino、STM32）、单板计算机（如Raspberry Pi、ODROID、Rock Pi）和智能手机（如Android、iOS）的通用轻量级嵌入式SDK是非常理想的。
连接层（CL）
连接层（CL）可以是中心化服务，如基于云的物联网网关，也可以是去中心化网络。该层通常支持多种通信协议（如HTTP(s)、WebSocket、MQTT、CoAP），负责可靠地将智能设备收集的数据传输到排序层（SL）。
排序层（SL）
排序层（SL）可以是中心化服务或去中心化网络，负责对来自智能设备的数据包进行排序，然后存储到数据可用层（DAL）。SL还协调DAL与链下计算层（OCCL）之间的工作，从DAL检索数据集并在OCCL中处理以生成相应的有效性证明。结果和证明随后可能由SL中的节点发送到区块链层（BL）。
数据可用层（DAL）
数据可用层（DAL）可以是中心化服务或去中心化网络，临时存储由DePIN项目确定期限的数据。期限结束后，数据可能被立即删除或转移到长期存储层（LTSL）。根据项目配置，DAL还会定期将数据集（如计算哈希）提交到区块链层（BL），以确保数据完整性。
长期存储层（LTSL）
长期存储层（LTSL）可以是中心化服务或去中心化网络，设计用于满足DePIN项目的长期数据保留需求。存储的数据可通过存储API根据预定义的访问策略供各种用途（如与第三方共享）访问。
链下计算层（OCCL）
链下计算层（OCCL）可以作为中心化服务或去中心化计算资源池，执行存储在DAL中的数据的项目特定业务逻辑，并生成计算的有效性证明（如零知识证明、基于TEE的证明）。这确保了指定计算已准确执行，结果可被信任和公开验证。
区块链层（BL）
区块链层（BL）作为DePIN应用的信任锚，管理参与者身份、交易、设备数据和状态等功能。它还处理关键任务，如链下计算验证、机器网络编排、向DePIN矿工分发代币奖励以及链上治理。
身份层（IL）
身份层（IL）管理DePIN中所有实体（如智能设备、用户和服务器）的链上和链下身份（如账户抽象（AA）钱包、去中心化身份标识符（DID））。链上身份（如外部拥有账户（EOA）或AA钱包）允许用户管理DePIN资产，链下身份（如DID或X.509证书）则支持机器间的安全交互。
治理层（GL）
治理层（GL）可以在链上、链下或混合方式运行，负责定义和执行DePIN技术栈中其他层的政策和程序。特别是，GL使代币持有者能够通过社区投票过程对DePIN项目的各个方面（如项目金库使用、协议升级）做出决策。
结论
上述模块化基础设施提供了一个多功能且全面的架构框架，非常适合开发DePIN应用。该通用蓝图设计灵活，允许开发者根据具体项目的独特需求定制架构。根据项目范围和目标，开发者可以选择仅使用部分层，或整合多个层以增强功能和性能。
在未来的文章中，我们将深入探讨该基础设施的每个模块化层，探究定义每层的具体设计考虑和技术细节。通过剖析每个组件如何贡献于整体系统，我们旨在提供更清晰的理解，帮助优化和实施这些层于实际应用中。这些详细的探索将帮助开发者和工程师做出符合项目目标和技术需求的明智决策。敬请期待每层的全面解析，内含丰富见解和实用建议，助力成功部署DePIN系统。
关于IoTeX
IoTeX 是DePIN唯一的模块化基础设施平台，连接智能设备和现实世界数据与区块链。IoTeX的中间件解决方案W3bstream 提供现实世界数据的计算和验证，将其上链，同时为构建者提供实现大规模采用所需的模块化和可定制性。作为领先的DePIN基础设施提供商，IoTeX促进设备及链上/链下活动的新奖励，将个人设备转变为共享经济，并将“万物数据”代币化。由60多名全球研究科学家和工程师组成的团队支持，IoTeX 结合其兼容EVM的L1区块链、链下计算中间件和开放硬件，连接数十亿智能设备、机器、传感器及物理与数字世界的dApp。
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