DePIN的构建模块

Currently, most DePIN projects depend on traditional Web2 architectures that activate blockchain token rewards. We now explore what a modular architecture for DePINs might look like. Building a DePIN application involves a complex tech stack, consisting of composable and modular layers.

IoTeX Team

30 Apr 2024 • 6 min read

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集成，改变我们对基础设施的处理方式。这种结合使得管理和保护数字和物理环境成为一种革命性的方法。然而，DePINs 的标准化架构尚未建立。目前，大多数 DePIN 项目依赖于传统的 Web2 架构，以激活区块链代币奖励。尽管如此，DePINs 的核心逻辑仍然是中心化的，通常限于基于云的系统，这限制了它们真正去中心化的潜力。

以云为中心的物联网参考架构

为了设计一个去中心化的 DePIN 基础设施，考察过去十年中心化云和物联网基础设施的演变提供了宝贵的见解。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几个组成部分：

智能设备：通过安装云服务提供商提供的设备 SDK、操作系统和设备凭证，可以将各种复杂程度的智能设备连接到云端。
连接管理服务：连接管理服务处理各种通信协议的复杂性，并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（即创建、入职、监控、报告、维护和离职）及智能设备与其所有者之间的关系。
设备管理服务：设备管理服务管理智能设备的生命周期（即供应、部署、维护和退役）。
数据存储服务：数据存储服务处理从智能设备收集的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配置的规则处理从智能设备收集的数据，以获取有关物理世界的见解。尽管云计算基础设施具有高度集中化的特性，但提供了众多适合构建模块化 DePIN 基础设施的组件。

模块化 DePIN 架构

现在让我们探索模块化 DePIN 可能是什么样子。构建 DePIN 应用程序涉及一个复杂的技术栈，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) 旨在简化各种大小的智能设备的复杂性和多样性，并使它们能够安全地连接到中心化或去中心化的连接层 (CL)。一个通用的、轻量级的嵌入式 SDK，支持流行的微控制器系列（例如，ESP32、Arduino、STM32）、单板计算机（例如，Raspberry Pi、ODROID、Rock Pi）和智能手机（例如，Android、iOS）是非常理想的。

连接层 (CL)

连接层 (CL) 可以是集中式服务，例如基于云的物联网网关，或去中心化网络。该层通常支持各种通信协议（例如，HTTP(s)，WebSocket，MQTT，CoAP），并负责可靠地将从智能设备收集的数据传输到序列层 (SL)。

序列层 (SL)

序列层 (SL) 可以是集中式服务或去中心化网络，在将数据包存储到数据可用层 (DAL) 之前对智能设备的数据包进行排序。SL 还协调 DAL 和链下计算层 (OCCL) 之间的关系，从 DAL 检索数据集并在 OCCL 中处理这些数据集以生成相应的有效性证明。然后，结果和证明可能通过 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) 可以是集中式服务或去中心化网络，暂时存储数据，存储期限由 DePIN 项目确定。一旦这个期限到期，数据可能会被立即删除或转移到长期存储层 (LTSL)。根据项目的配置，DAL 还会定期将数据集（例如，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) 可以是集中式服务或去中心化网络，旨在进行长期数据保留，满足 DePIN 项目的需求。存储的数据可以通过存储 API 从 LTSL 中访问，供各种用途（例如，与第三方共享），遵循预定义的访问策略。

链下计算层 (OCCL)

链下计算层 (OCCL) 可以作为集中式服务或去中心化计算资源池，能够在 DAL 中存储的数据上执行项目特定的业务逻辑并生成有效性证明（例如，零知识证明，TEE 基于的证明）。这确保了指定的计算在某些输入上被准确执行，从而使结果可以被信任并公开验证。

区块链层 (BL)

区块链层 (BL) 充当 DePIN 应用程序的信任锚，管理参与者身份、交易、设备数据和状态等功能。它还处理一些关键任务，例如验证链下计算、编排机器网络、向 DePIN 矿工分配代币奖励以及链上治理。

身份层 (IL)

身份层 (IL) 管理所有参与 DePIN 的实体（例如，智能设备、用户和服务器）的链上和链下身份（例如，账户抽象 (AA) 钱包，去中心化标识符 (DIDs)）。链上身份（例如，外部拥有账户 (EOA) 或 AA 钱包）允许用户管理 DePIN 资产，而链下身份（例如，DID 或 X.509 证书）使机器之间能够安全交互。

治理层 (GL)

治理层 (GL) 可以在链上、链下或混合方式运营，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 使代币持有者能够就 DePIN 项目的各个方面（例如，项目国库的使用，协议升级）做出决策，通常通过基于社区的投票过程来进行。

结论

上述模块化基础设施提供了一个多功能且综合的架构框架，非常适合开发 DePIN 应用程序。这个通用蓝图旨在适应变化，使开发人员可以根据特定项目的独特需求定制架构。根据项目的范围和目标，开发人员可能选择仅利用提议层的一个子集，或者可能集成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。我们将探讨定义每层的特定设计考虑和技术细节。通过分析每个组件对整体系统的贡献，我们旨在提供更清晰的理解，以便优化和实施这些层在实际应用中的运用。这些详细的探索将帮助开发人员和工程师做出符合其项目目标和技术需求的明智决策。敬请关注，我们将对每个层进行详尽的剖析，提供深入的见解和成功部署 DePIN 系统的实用建议。

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到区块链。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，同时为开发者提供促进大规模采用所需的模块化和可定制性。作为 DePIN 基础设施的领先提供商，IoTeX 促进来自设备和链上/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”进行代币化。获得了全球 60 多名研究科学家和工程师的团队支持，IoTeX 结合了其 EVM 兼容的 L1 区块链、链下计算中间件和开放硬件连接数十亿的智能设备、机器和传感器，以及物理和数字世界中的去中心化应用程序。