Les éléments de base de 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 Décentralisée (DePINs) transforment notre approche de l'infrastructure en intégrant des dispositifs intelligents avec la technologie blockchain. Cette combinaison permet une façon révolutionnaire de gérer et de sécuriser les environnements numériques et physiques. Cependant, une architecture normalisée pour les DePINs n'a pas encore été établie. Actuellement, la plupart des projets DePIN dépendent d'architectures Web2 traditionnelles qui activent les récompenses de jetons blockchain. Malgré cela, la logique de base 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 Centrée sur le Cloud

Pour concevoir une infrastructure décentralisée pour les DePINs, examiner l'évolution des infrastructures centralisées Cloud et IoT au cours de la dernière décennie offre des perspectives précieuses. Ces systèmes démontrent les avantages d'un design modulaire, s'adaptant aux divers besoins technologiques. L'architecture IoT typique comprend plusieurs composants :

Dispositifs Intelligents : Un large éventail de dispositifs intelligents, plus ou moins complexes, peut être connecté au cloud en installant des SDK de dispositifs, des systèmes d'exploitation et des identifiants de dispositifs fournis par les fournisseurs de services cloud.
Services de Gestion de Connectivité : Les services de gestion de connectivité gèrent la complexité des différents protocoles de communication et assurent une communication sécurisée bidirectionnelle entre les dispositifs intelligents et les services cloud.
Services de Gestion d'Identité et d'Accès : Les services de gestion d'identité gèrent le cycle de vie de l'identité (c'est-à-dire, création, intégration, surveillance, rapport, 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 désactivation) des dispositifs intelligents.
Services de Stockage des Données : Les services de stockage des données gèrent 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 selon des règles préconfigurées pour obtenir des insights 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 modulaire DePIN.

Une Architecture Modulaire DePIN

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 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 prend en charge les familles de microcontrôleurs populaires (ex. : ESP32, Arduino, STM32), les ordinateurs monocartes (ex. : Raspberry Pi, ODROID, Rock Pi) et les smartphones (ex. : Android, iOS) est fortement souhaitable.

Couche de Connectivité (CL)

La Couche de Connectivité (CL) peut être soit un service centralisé, tel qu'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 à partir des appareils intelligents vers la Couche de Séquençage (SL).

Couche de Séquençage (SL)

La Couche de Séquençage (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-chaine (OCCL), en récupérant les ensembles de données de la DAL et en les traitant dans la 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 des données pour une période spécifiée déterminée par un projet DePIN. Une fois cette période écoulée, les données peuvent être immédiatement supprimées ou transférées à la Couche de Stockage à Long Terme (LTSL). Selon la configuration du projet, la DAL engage également périodiquement des ensembles de données (par exemple, en calculant un hachage) vers 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 des données à long terme, adapté aux besoins des projets DePIN. Les données stockées peuvent être accessibles depuis la LTSL pour divers usages (par exemple, partage avec des tiers) via des API de stockage, suivant des politiques d'accès prédéfinies.

Couche de Calcul Hors-chaine (OCCL)

La Couche de Calcul Hors-chaine (OCCL) peut fonctionner soit comme un service centralisé soit comme un pool de ressources de calcul décentralisées 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 connaissance nulle, des attestations basées sur des TEE) pour les calculs. Cela garantit que les calculs spécifiés ont été correctement effectués sur certaines entrées, permettant aux résultats d'être dignes de confiance et vérifiables publiquement.

Couche Blockchain (BL)

La Couche Blockchain (BL) agit comme l'ancre de confiance d'une application DePIN, gérant les identités des participants, les transactions, les données des appareils et les statuts, parmi d'autres fonctions. Elle gère également des tâches cruciales telles que la vérification des calculs hors-chaine, l'orchestration des réseaux de machines, la distribution des récompenses en jetons aux mineurs DePIN, et la gouvernance en chaîne.

Couche d'Identité (IL)

La Couche d'Identité (IL) gère à la fois les identités en chaîne et hors-chaine (par exemple, portefeuilles d'abstraction de compte (AA), identifiants décentralisés (DIDs)) pour toutes les entités impliquées dans les DePIN, telles que les appareils intelligents, les utilisateurs et les serveurs. Bien que les identités en chaîne (par exemple, un Compte Externe (EOA) ou un portefeuille AA) permettent aux utilisateurs de gérer les actifs DePIN, les identités hors-chaine (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 peut fonctionner en chaîne, hors-chaine, ou de manière hybride, est responsable de la définition et de l'application des 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 du trésor du projet, les mises à jour 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 de personnaliser l'architecture pour répondre aux exigences uniques de projets spécifiques. Selon la portée et les objectifs du projet, les développeurs pourraient choisir d'utiliser uniquement un sous-ensemble des couches proposées, ou ils pourraient intégrer plusieurs couches pour améliorer la fonctionnalité et les performances.

Dans de futurs articles, nous examinerons chaque couche modulaire de cette infrastructure en détail. Nous explorerons les considérations de conception spécifiques et les subtilités techniques qui définissent chaque couche. En disséquant comment chaque composant contribue au système global, nous visons à fournir une compréhension plus claire de la façon 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 s'alignent avec leurs objectifs de projet et leurs exigences techniques. Restez à l'écoute pour une analyse approfondie de chaque couche, remplie d'aperçus et de conseils pratiques pour déployer un système DePIN réussi.

À propos de IoTeX

IoTeX est la seule plateforme d'infrastructure modulaire de DePIN reliant des dispositifs intelligents et des données du monde réel aux blockchains. La solution middleware d'IoTeX W3bstream fournit le calcul et la vérification des données du monde réel, les intégrant sur la blockchain tout en offrant la modularité et la personnalisation nécessaires aux développeurs pour faciliter l'adoption de masse. En tant que fournisseur leader d'infrastructure DePIN, IoTeX facilite de nouvelles récompenses provenant des dispositifs et des activités en ligne/hors ligne pour les utilisateurs, transforme les dispositifs personnels en économies communautaires, et tokenise les "données de tout." Soutenue par une équipe mondiale de plus de 60 scientifiques et ingénieurs en recherche, IoTeX combine sa blockchain L1 compatible EVM, un middleware de calcul hors chaîne, et du matériel ouvert pour connecter des milliards de dispositifs intelligents, de machines et de capteurs, ainsi que des dApps à travers le monde physique et numérique.