Les éléments constitutifs 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'infrastructures physiques décentralisées (DePINs) transforment notre approche de l'infrastructure en intégrant des appareils intelligents à 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 DePINs n'a pas encore été établie. Actuellement, la plupart des projets DePIN dépendent d'architectures Web2 traditionnelles qui activent des récompenses en jetons blockchain. Malgré cela, la logique centrale des DePINs 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 DePINs, l'examen de l'évolution des infrastructures Cloud et IoT centralisées au cours de la dernière décennie offre des perspectives précieuses. Ces systèmes démontrent les avantages d'une conception modulaire, s'adaptant pour répondre à des besoins technologiques divers. L'architecture IoT typique comprend plusieurs composants :

Appareils intelligents : une large gamme d'appareils intelligents, plus ou moins complexes, peuvent être connectés au cloud en installant des SDK d'appareils, des systèmes d'exploitation et des identifiants d'appareils fournis par les fournisseurs de services cloud.
Services de gestion de la connectivité : les services de gestion de la connectivité gèrent la complexité des divers protocoles de communication et assurent une communication bidirectionnelle sécurisée entre les appareils intelligents et les services cloud.
Services de gestion des identités et des accès : les services de gestion des identités gèrent le cycle de vie de l'identité (c'est-à-dire la création, l'intégration, la surveillance, le reporting, la maintenance et le désengagement) et la relation entre les appareils intelligents et leurs propriétaires.
Services de gestion des appareils : les services de gestion des appareils gèrent le cycle de vie (c'est-à-dire l'approvisionnement, le déploiement, la maintenance et la mise hors service) des appareils intelligents.
Services de stockage de données : les services de stockage de données gèrent à la fois le stockage à court terme et à long terme des données collectées par les appareils intelligents.
Services de traitement des données : les services de traitement des données traitent les données collectées par les appareils intelligents en fonction de règles préconfigurées afin d'obtenir des informations sur le monde physique. L'infrastructure de cloud computing, malgré sa nature hautement 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 DePINs. Construire une application DePIN implique une pile technologique complexe, composée de couches composables et modulaires, 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 d'appareils intelligents, grands et petits, et à leur permettre de se connecter de manière sécurisée avec une couche de connectivité (CL) centralisée ou décentralisée. Un SDK embarqué universel et léger prenant en charge les familles de microcontrôleurs populaires (par exemple, ESP32, Arduino, STM32), les ordinateurs à carte unique (par exemple, Raspberry Pi, ODROID, Rock Pi) et les smartphones (par exemple, Android, iOS) est hautement souhaitable.

Couche de connectivité (CL)

La couche de connectivité (CL) peut être soit un service centralisé, comme une passerelle IoT basée sur le cloud, soit un réseau décentralisé. Cette couche prend généralement en charge divers protocoles de communication (par exemple, HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP) et est responsable de la transmission fiable des données collectées par les appareils intelligents vers la couche de séquenceur (SL).

Couche de séquenceur (SL)

La couche de séquenceur (SL) peut être soit un service centralisé, soit un réseau décentralisé qui trie les paquets de données provenant des appareils intelligents avant de les stocker dans la couche de disponibilité des données (DAL). La SL coordonne également entre la DAL et la couche de calcul hors chaîne (OCCL), en récupérant des ensembles de données depuis la DAL et en les traitant dans l'OCCL pour générer les 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 des données pendant une période déterminée par un projet DePIN. Une fois cette période expirée, les données peuvent être immédiatement supprimées ou transférées vers la couche de stockage à long terme (LTSL). Selon la configuration du projet, la DAL valide également périodiquement des ensembles de données (par exemple, en calculant un hachage) vers la couche blockchain (BL) afin de 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 conservation des données à long terme, adapté aux besoins des projets DePIN. Les données stockées peuvent être consultées depuis la LTSL à diverses fins (par exemple, le partage avec des tiers) via des API de stockage, conformément à des politiques d'accès prédéfinies.

Couche de calcul hors chaîne (OCCL)

La couche de calcul hors chaîne (OCCL) peut fonctionner soit comme un service centralisé, soit comme un pool de ressources de calcul décentralisé capable d'exécuter une logique métier spécifique au projet sur les données stockées dans la DAL et de générer des preuves de validité (par exemple, des preuves à divulgation nulle de connaissance, des attestations basées sur des TEE) pour les calculs. Cela garantit que les calculs spécifiés ont été exécutés avec précision sur certaines entrées, permettant ainsi de faire confiance aux résultats et de les vérifier publiquement.

Couche blockchain (BL)

La couche blockchain (BL) sert d'ancrage de confiance pour une application DePIN, en gérant les identités des participants, les transactions, les données des appareils et leur statut, entre autres fonctions. Elle gère également des tâches cruciales telles que la vérification des calculs hors chaîne, l'orchestration des réseaux de machines, la distribution de récompenses en jetons aux mineurs DePIN et la gouvernance sur chaîne.

Couche d'identité (IL)

La couche d'identité (IL) gère les identités à la fois sur chaîne et hors chaîne (par exemple, les portefeuilles d'abstraction de compte (AA), les identifiants décentralisés (DID)) pour toutes les entités impliquées dans les DePIN, telles que les appareils intelligents, les utilisateurs et les serveurs. Alors que les identités sur chaîne (par exemple, un compte détenu de manière externe (EOA) ou un portefeuille AA) permettent aux utilisateurs de gérer les actifs DePIN, les identités hors chaîne (par exemple, un DID ou un certificat X.509) permettent des interactions sécurisées entre les machines.

Couche de gouvernance (GL)

La couche de gouvernance (GL), qui peut fonctionner sur chaîne, hors chaîne ou de manière hybride, est chargée de définir et de faire appliquer les politiques et procédures des autres couches au sein d'une pile technologique DePIN. En particulier, la GL permet aux détenteurs de jetons de prendre des décisions concernant divers aspects d'un projet DePIN (par exemple, l'utilisation de la trésorerie du projet, les mises à niveau du protocole), généralement par le biais d'un processus de vote communautaire.

Conclusion

L'infrastructure modulaire décrite ci-dessus offre un cadre architectural polyvalent et complet, idéal pour développer des applications DePIN. Ce plan générique est conçu pour être adaptable, permettant aux développeurs de personnaliser l'architecture afin de répondre aux exigences uniques de projets spécifiques. Selon la portée et les objectifs du projet, les développeurs peuvent choisir de n'utiliser qu'un sous-ensemble des couches proposées, ou d'en intégrer plusieurs pour améliorer la fonctionnalité et la performance.

Dans de futurs articles, nous approfondirons chaque couche modulaire de cette infrastructure en détail. Nous explorerons les considérations de conception spécifiques et les nuances techniques qui définissent chaque couche. En examinant 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 réelles. Ces explorations détaillées aideront les développeurs et les ingénieurs à prendre des décisions éclairées qui correspondent à leurs objectifs de projet et à leurs exigences techniques. Restez à l'écoute pour une analyse approfondie de chaque couche, remplie d'informations et de conseils pratiques pour déployer un système DePIN réussi.

À propos d'IoTeX

IoTeX est la seule plateforme d'infrastructure modulaire de DePIN connectant les appareils intelligents et les données du monde réel aux blockchains. La solution middleware d'IoTeX, W3bstream, assure le calcul et la vérification des données du monde réel, les intégrant on-chain tout en offrant la modularité et la personnalisation dont les développeurs ont besoin pour faciliter l'adoption massive. En tant que principal fournisseur d'infrastructure DePIN, IoTeX permet de nouvelles récompenses issues des appareils et des activités on-chain/off-chain pour les utilisateurs, transforme les appareils personnels en économies communautaires, et tokenise les « données de toute chose ». Soutenu par une équipe mondiale de plus de 60 chercheurs scientifiques et ingénieurs, IoTeX combine sa blockchain L1 compatible EVM, son middleware de calcul off-chain, et son matériel ouvert pour connecter des milliards d'appareils intelligents, de machines et de capteurs, ainsi que des dApps à travers les mondes physique et numérique.