Các thành phần cơ bản của DePIN

IoTeX Team

30 Apr 2024• 6 min read

Các Mạng lưới Cơ sở hạ tầng Vật lý Phi tập trung (DePIN) đang thay đổi cách chúng ta tiếp cận cơ sở hạ tầng bằng cách tích hợp các thiết bị thông minh với công nghệ blockchain. Sự kết hợp này mở ra một phương thức mang tính cách mạng để quản lý và bảo mật cả môi trường kỹ thuật số lẫn vật lý. Tuy nhiên, một kiến trúc chuẩn hóa cho DePIN vẫn chưa được thiết lập. Hiện tại, hầu hết các dự án DePIN đều dựa vào các kiến trúc Web2 truyền thống để kích hoạt phần thưởng token blockchain. Mặc dù vậy, logic cốt lõi của DePIN vẫn mang tính tập trung, thường bị giới hạn trong các hệ thống dựa trên đám mây, điều này hạn chế tiềm năng phi tập trung hóa thực sự của chúng.

Các Kiến trúc Tham chiếu IoT Lấy Đám mây làm Trung tâm

Để thiết kế một cơ sở hạ tầng phi tập trung cho DePIN, việc xem xét sự phát triển của các cơ sở hạ tầng Đám mây và IoT tập trung trong thập kỷ qua mang lại những hiểu biết giá trị. Các hệ thống này thể hiện lợi ích của thiết kế theo mô-đun, thích ứng để đáp ứng các nhu cầu công nghệ đa dạng. Kiến trúc IoT điển hình bao gồm một số thành phần sau:

Thiết bị Thông minh: Một loạt các thiết bị thông minh, với mức độ phức tạp khác nhau, có thể được kết nối với đám mây bằng cách cài đặt các SDK thiết bị, hệ điều hành và thông tin xác thực thiết bị do các nhà cung cấp dịch vụ đám mây cung cấp.
Dịch vụ Quản lý Kết nối: Các dịch vụ quản lý kết nối xử lý sự phức tạp của nhiều giao thức truyền thông khác nhau và đảm bảo giao tiếp hai chiều an toàn giữa các thiết bị thông minh và dịch vụ đám mây.
Dịch vụ Quản lý Danh tính và Truy cập: Các dịch vụ quản lý danh tính quản lý vòng đời danh tính (tức là tạo lập, tích hợp, giám sát, báo cáo, bảo trì và loại bỏ) cũng như mối quan hệ giữa các thiết bị thông minh với chủ sở hữu của chúng.
Dịch vụ Quản lý Thiết bị: Các dịch vụ quản lý thiết bị quản lý vòng đời (tức là cung cấp, triển khai, bảo trì và ngừng hoạt động) của các thiết bị thông minh.
Dịch vụ Lưu trữ Dữ liệu: Các dịch vụ lưu trữ dữ liệu xử lý cả việc lưu trữ ngắn hạn và dài hạn dữ liệu thu thập từ các thiết bị thông minh.
Dịch vụ Xử lý Dữ liệu: Các dịch vụ xử lý dữ liệu xử lý dữ liệu thu thập từ các thiết bị thông minh dựa trên các quy tắc được cấu hình sẵn để thu được những hiểu biết sâu sắc về thế giới vật lý. Cơ sở hạ tầng điện toán đám mây, mặc dù có bản chất tập trung cao, nhưng cung cấp nhiều thành phần lý tưởng để xây dựng một cơ sở hạ tầng DePIN theo mô-đun.

Một Kiến trúc DePIN theo Mô-đun

Bây giờ, hãy cùng khám phá một kiến trúc theo mô-đun cho DePIN có thể trông như thế nào. Việc xây dựng một ứng dụng DePIN bao gồm một ngăn xếp công nghệ phức tạp, bao gồm các lớp có thể kết hợp và theo mô-đun, như được minh họa trong hình dưới đây:

Lớp Trừu tượng hóa Phần cứng (HAL)

Lớp Trừu tượng hóa Phần cứng (HAL) nhằm mục đích đơn giản hóa sự phức tạp và đa dạng của nhiều loại thiết bị thông minh, cả lớn và nhỏ, và cho phép chúng kết nối an toàn với Lớp Kết nối (CL) tập trung hoặc phi tập trung. Một SDK nhúng nhẹ, có tính phổ quát, hỗ trợ các họ vi điều khiển phổ biến (ví dụ: ESP32, Arduino, STM32), các máy tính bo mạch đơn (ví dụ: Raspberry Pi, ODROID, Rock Pi) và điện thoại thông minh (ví dụ: Android, iOS) là điều rất được mong muốn.

Lớp Kết nối (CL)

Lớp Kết nối (CL) có thể là một dịch vụ tập trung, chẳng hạn như cổng IoT dựa trên đám mây, hoặc một mạng lưới phi tập trung. Lớp này thường hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông khác nhau (ví dụ: HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP) và chịu trách nhiệm truyền tải dữ liệu thu thập được từ các thiết bị thông minh đến Lớp Sắp xếp Trình tự (SL) một cách đáng tin cậy.

Lớp Sắp xếp Trình tự (SL)

Lớp Sắp xếp Trình tự (SL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng lưới phi tập trung, có chức năng sắp xếp các gói dữ liệu từ thiết bị thông minh trước khi lưu trữ chúng vào Lớp Khả dụng Dữ liệu (DAL). SL cũng điều phối giữa DAL và Lớp Tính toán Ngoài Chuỗi (OCCL), truy xuất các tập dữ liệu từ DAL và xử lý chúng trong OCCL để tạo ra các bằng chứng hợp lệ tương ứng. Kết quả và bằng chứng sau đó có thể được các node trong SL gửi đến Lớp Blockchain (BL).

Lớp Khả dụng Dữ liệu (DAL)

Lớp Khả dụng Dữ liệu (DAL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng lưới phi tập trung, lưu trữ tạm thời dữ liệu trong một khoảng thời gian xác định do dự án DePIN quy định. Khi khoảng thời gian này hết hạn, dữ liệu có thể bị xóa ngay lập tức hoặc được chuyển sang Lớp Lưu trữ Dài hạn (LTSL). Tùy thuộc vào cấu hình của dự án, DAL cũng định kỳ gửi các tập dữ liệu (ví dụ: tính toán một hash) đến Lớp Blockchain (BL) để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

Lớp Lưu trữ Dài hạn (LTSL)

Lớp Lưu trữ Dài hạn (LTSL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng lưới phi tập trung được thiết kế để lưu giữ dữ liệu lâu dài, phù hợp với nhu cầu của các dự án DePIN. Dữ liệu được lưu trữ có thể được truy cập từ LTSL cho nhiều mục đích khác nhau (ví dụ: chia sẻ với bên thứ ba) thông qua các API lưu trữ, tuân theo các chính sách truy cập được xác định trước.

Lớp Tính toán Ngoài Chuỗi (OCCL)

Lớp Tính toán Ngoài Chuỗi (OCCL) có thể hoạt động như một dịch vụ tập trung hoặc một nguồn tài nguyên tính toán phi tập trung, có khả năng thực thi logic nghiệp vụ đặc thù của dự án trên dữ liệu được lưu trữ trong DAL và tạo ra các bằng chứng hợp lệ (ví dụ: bằng chứng không tiết lộ thông tin (zero-knowledge proofs), chứng thực dựa trên TEE) cho các phép tính. Điều này đảm bảo rằng các phép tính cụ thể đã được thực hiện chính xác trên một số đầu vào nhất định, cho phép kết quả được tin cậy và xác minh công khai.

Lớp Blockchain (BL)

Lớp Blockchain (BL) đóng vai trò là neo tin cậy của một ứng dụng DePIN, quản lý danh tính người tham gia, giao dịch, dữ liệu thiết bị và trạng thái, cùng nhiều chức năng khác. Lớp này cũng xử lý các nhiệm vụ quan trọng như xác minh các phép tính ngoài chuỗi, điều phối mạng lưới máy móc, phân phối phần thưởng token cho các thợ đào DePIN, và quản trị trên chuỗi.

Lớp Danh tính (IL)

Lớp Danh tính (IL) quản lý cả danh tính trên chuỗi và ngoài chuỗi (ví dụ: ví trừu tượng hóa tài khoản (AA), định danh phi tập trung (DID)) cho tất cả các thực thể tham gia vào DePIN, chẳng hạn như thiết bị thông minh, người dùng và máy chủ. Trong khi danh tính trên chuỗi (ví dụ: Tài khoản Sở hữu Bên ngoài (EOA) hoặc ví AA) cho phép người dùng quản lý tài sản DePIN, thì danh tính ngoài chuỗi (ví dụ: DID hoặc chứng chỉ X.509) cho phép các tương tác an toàn giữa các máy móc.

Lớp Quản trị (GL)

Lớp Quản trị (GL), có thể hoạt động trên chuỗi, ngoài chuỗi hoặc theo phương thức kết hợp, chịu trách nhiệm xác định và thực thi các chính sách và quy trình của các lớp khác trong ngăn xếp công nghệ DePIN. Đặc biệt, GL cho phép những người nắm giữ token đưa ra quyết định về nhiều khía cạnh của dự án DePIN (ví dụ: sử dụng ngân khố dự án, nâng cấp giao thức), thường thông qua một quy trình bỏ phiếu dựa trên cộng đồng.

Kết luận

Cơ sở hạ tầng mô-đun được mô tả ở trên cung cấp một khung kiến trúc linh hoạt và toàn diện, lý tưởng cho việc phát triển các ứng dụng DePIN. Bản thiết kế chung này được thiết kế để có thể thích ứng, cho phép các nhà phát triển tùy chỉnh kiến trúc nhằm đáp ứng các yêu cầu riêng biệt của từng dự án cụ thể. Tùy thuộc vào phạm vi và mục tiêu của dự án, các nhà phát triển có thể chọn chỉ sử dụng một tập hợp con của các lớp được đề xuất, hoặc họ có thể tích hợp nhiều lớp để tăng cường chức năng và hiệu suất.

Trong các bài viết tiếp theo, chúng tôi sẽ đi sâu hơn vào từng lớp mô-đun của cơ sở hạ tầng này một cách chi tiết. Chúng tôi sẽ khám phá các cân nhắc thiết kế cụ thể và các sắc thái kỹ thuật xác định từng lớp. Bằng cách phân tích cách mỗi thành phần đóng góp vào hệ thống tổng thể, chúng tôi mong muốn cung cấp một cái nhìn rõ ràng hơn về cách tối ưu hóa và triển khai các lớp này trong các ứng dụng thực tế. Những khám phá chi tiết này sẽ hỗ trợ các nhà phát triển và kỹ sư đưa ra các quyết định sáng suốt phù hợp với mục tiêu dự án và yêu cầu kỹ thuật của họ. Hãy đón chờ phần phân tích chi tiết đầy đủ về từng lớp, chứa đựng những hiểu biết sâu sắc và lời khuyên thực tế để triển khai thành công một hệ thống DePIN.

Giới thiệu về IoTeX

IoTeX là nền tảng cơ sở hạ tầng mô-đun duy nhất của DePIN kết nối các thiết bị thông minh và dữ liệu thực tế với blockchain. Giải pháp middleware của IoTeX W3bstream cung cấp khả năng tính toán và xác minh dữ liệu thực tế, đưa dữ liệu đó lên chuỗi (on-chain) đồng thời mang lại tính mô-đun và khả năng tùy chỉnh mà các nhà phát triển cần để thúc đẩy việc áp dụng đại trà. Là nhà cung cấp hàng đầu về cơ sở hạ tầng DePIN, IoTeX tạo ra các phần thưởng mới từ thiết bị và hoạt động on/off-chain cho người dùng, biến các thiết bị cá nhân thành nền kinh tế cộng đồng, và mã hóa (tokenize) “dữ liệu của mọi thứ”. Được hậu thuẫn bởi đội ngũ toàn cầu gồm hơn 60 nhà khoa học nghiên cứu và kỹ sư, IoTeX kết hợp blockchain L1 tương thích EVM, middleware tính toán off-chain, và phần cứng mở để kết nối hàng tỷ thiết bị thông minh, máy móc và cảm biến, cùng các dApp trên cả thế giới vật lý lẫn kỹ thuật số.