Les fondamentaux du DePIN

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

Les réseaux d'infrastructure physique décentralisés (DePIN) transforment notre approche des infrastructures en intégrant des dispositifs intelligents avec la technologie blockchain. Cette combinaison permet une manière révolutionnaire de gérer et de sécuriser à la fois les environnements numériques et physiques. Cependant, une architecture standardisée pour les DePIN n'a pas encore été établie. Actuellement, la plupart des projets DePIN dépendent des architectures Web2 traditionnelles qui activent les récompenses de tokens blockchain. Malgré cela, la logique fondamentale des DePIN reste centralisée, souvent confinée à des systèmes basés sur le cloud, ce qui limite leur potentiel de véritable décentralisation.

Architectures de référence IoT centrées sur le cloud

Pour concevoir une infrastructure décentralisée pour les DePIN, examiner l'évolution des infrastructures Cloud et IoT centralisées au cours de la dernière décennie offre des perspectives précieuses. Ces systèmes démontrent les avantages du design 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, peut être connectée au cloud en installant des SDK de dispositifs, systèmes d'exploitation et identifiants de dispositifs fournis par des prestataires de services cloud.
Services de gestion de connectivité : Les services de gestion de connectivité gèrent la complexité de divers protocoles de communication et garantissent une communication bidirectionnelle sécurisée entre les dispositifs intelligents et les services cloud.
Services de gestion des identités et des accès : Les services de gestion des identités gèrent le cycle de vie des identités (c'est-à-dire, création, intégration, surveillance, reporting, maintenance et désengagement) et la relation des dispositifs intelligents avec leurs propriétaires.
Services de gestion des dispositifs : Les services de gestion des dispositifs gèrent le cycle de vie (c'est-à-dire provisionnement, déploiement, maintenance et décommissionnement) des dispositifs intelligents.
Services de stockage de données : Les services de stockage de données gèrent à la fois le stockage à court et à long terme des données collectées à partir des dispositifs intelligents.
Services de traitement des données : Les services de traitement des données traitent les données collectées à partir des dispositifs intelligents en fonction de règles préconfigurées pour obtenir des informations sur le monde physique. L'infrastructure de cloud computing, malgré sa nature très centralisée, offre de nombreux composants qui sont idéaux pour construire une infrastructure DePIN modulaire.

Une architecture DePIN modulaire

Explorons maintenant à quoi pourrait ressembler une architecture modulaire pour les DePIN. Construire une application DePIN implique un empilement technologique complexe, composé de couches modulaires 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 avec une couche de connectivité (CL) centralisée ou décentralisée. Un SDK embarqué universel et léger qui supporte les familles de microcontrôleurs populaires (par exemple, ESP32, Arduino, STM32), les ordinateurs monocarte (par exemple, Raspberry Pi, ODROID, Rock Pi) et les smartphones (par exemple, Android, iOS) est fortement souhaitable.

Couche de connectivité (CL)

La couche de connectivité (CL) pourrait être soit un service centralisé, tel qu'une passerelle IoT basée sur le cloud, soit un réseau décentralisé. Cette couche supporte généralement divers protocoles de communication (par exemple, HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP) et est responsable de la transmission fiable des données collectées à partir des dispositifs intelligents vers la couche de séquenceur (SL).

Couche de séquenceur (SL)

La couche de séquenceur (SL) pourrait être soit un service centralisé, soit 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 la DAL et la couche de calcul hors chaîne (OCCL), récupérant les ensembles de données de la DAL et les traitant dans l'OCCL pour générer des preuves de validité correspondantes. Les résultats et les preuves peuvent ensuite être envoyés à la couche blockchain (BL) par les nœuds de la SL.

Couche de disponibilité des données (DAL)

La couche de disponibilité des données (DAL) peut être soit un service centralisé, soit un réseau décentralisé qui stocke temporairement les données pour une période spécifiée telle que déterminée par un projet DePIN. Une fois cette période écoulée, les données peuvent être immédiatement supprimées ou transférées vers la couche de stockage à long terme (LTSL). En fonction de la configuration du projet, la DAL s'engage également périodiquement à commit des ensembles de données (par exemple, en calculant un hash) à 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 soit un service centralisé, soit un réseau décentralisé conçu pour la rétention de données à long terme, adapté aux besoins des projets DePIN. Les données stockées peuvent être accessibles depuis la LTSL pour 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 soit un service centralisé, soit un pool de ressources de calcul décentralisé capable d'exécuter la logique métier spécifique à un projet sur les données stockées dans la DAL et de générer des preuves de validité (par exemple, des 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'axe de confiance d'une application DePIN, gérant les identités des participants, les transactions, les données des dispositifs et les statuts, parmi d'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 de 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 comptes (AA), identifiants décentralisés (DIDs)) pour toutes les entités impliquées dans les DePIN, telles que les dispositifs intelligents, les utilisateurs et les serveurs. Les identités on-chain (par exemple, un compte externe possédé (EOA) ou un portefeuille AA) permettent aux utilisateurs de gérer des actifs DePIN, tandis que les identités off-chain (par exemple, un DID ou un certificat X.509) permettent des interactions sécurisées entre machines.

Couche de gouvernance (GL)

La couche de gouvernance (GL), qui pourrait 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'un empilement technologique DePIN. En particulier, la GL permet aux détenteurs de tokens de prendre des décisions concernant divers aspects d'un projet DePIN (par exemple, utilisation du trésor du projet, mises à niveau du protocole), généralement par le biais d'un processus de vote basé sur la communauté.

Conclusion

L'infrastructure modulaire décrite ci-dessus fournit un cadre architectural polyvalent et complet, idéal pour le développement d'applications DePIN. Ce plan générique est conçu pour être adaptable, permettant aux développeurs d'ajuster l'architecture pour répondre aux exigences uniques de projets spécifiques. En fonction de la portée et des objectifs du projet, les développeurs pourraient opter pour n'utiliser qu'un sous-ensemble des couches proposées, ou ils pourraient intégrer plusieurs couches pour améliorer la fonctionnalité et la performance.

Dans de futurs articles, nous plongerons plus en détail dans chaque couche modulaire de cette infrastructure. Nous explorerons les considérations de design 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 du monde réel. Ces explorations détaillées aideront les développeurs et les ingénieurs à prendre des décisions éclairées qui s'alignent avec leurs objectifs de projet et les exigences techniques. Restez à l'écoute pour une analyse approfondie de chaque couche, remplie d'idées et de conseils pratiques pour déployer un système DePIN réussi.

À propos de IoTeX

IoTeX est la seule plateforme d'infrastructure modulaire du DePIN reliant des dispositifs intelligents et des 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 dont les bâtisseurs ont besoin pour faciliter l'adoption massive. En tant que principal fournisseur d'infrastructure DePIN, IoTeX facilite les nouvelles récompenses des dispositifs et les 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, de machines et de capteurs, et de dApps à travers le monde physique et numérique.