DePINの構築ブロック

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

分散型物理インフラネットワーク（DePIN）は、スマートデバイスとブロックチェーン技術を統合することによって、インフラへのアプローチを変革しています。この組み合わせは、デジタルと物理環境の両方を管理し、安全に保つための革命的な方法を可能にします。しかし、DePINのための標準化されたアーキテクチャはまだ確立されていません。現在、ほとんどのDePINプロジェクトは、ブロックチェーントークン報酬を有効化する従来のWeb2アーキテクチャに依存しています。それにもかかわらず、DePINのコアロジックは中央集権的であり、しばしばクラウドベースのシステムに制限されており、真の分散化の可能性を制限しています。

クラウド中心のIoTリファレンスアーキテクチャ

DePINのための分散型インフラを設計するには、ここ10年間の中央集権的なクラウドとIoTインフラの進化を検討することが価値のある洞察を提供します。これらのシステムは、さまざまな技術的ニーズに対応するために適応するモジュラー設計の利点を示しています。典型的なIoTアーキテクチャには、いくつかのコンポーネントが含まれます：

スマートデバイス: より複雑または単純な幅広いスマートデバイスが、クラウドサービスプロバイダーによって提供されるデバイスのSDK、オペレーティングシステム、デバイス認証情報をインストールすることにより、クラウドに接続されます。
接続管理サービス: 接続管理サービスは、さまざまな通信プロトコルの複雑さを処理し、スマートデバイスとクラウドサービスの間で安全な双方向通信を確保します。
アイデンティティおよびアクセス管理サービス: アイデンティティ管理サービスは、アイデンティティのライフサイクル（すなわち、作成、オンボーディング、モニタリング、報告、メンテナンス、およびオフボーディング）およびスマートデバイスとその所有者との関係を管理します。
デバイス管理サービス: デバイス管理サービスは、スマートデバイスのライフサイクル（すなわち、プロビジョニング、展開、メンテナンス、および廃止）を管理します。
データストレージサービス: データストレージサービスは、スマートデバイスから収集されたデータの短期および長期のストレージを処理します。
データ処理サービス: データ処理サービスは、物理世界に関する洞察を得るために、事前に設定されたルールに基づいてスマートデバイスから収集されたデータを処理します。中央集権的な性質にもかかわらず、クラウドコンピューティングインフラは、モジュラーDePINインフラを構築するための理想的な多数のコンポーネントを提供します。

モジュラーDePINアーキテクチャ

次に、DePINのためのモジュラーアーキテクチャがどのようなものかを探ります。DePINアプリケーションの構築には、以下の図に示すように、コンポーザブルでモジュラーの層で構成された複雑なテクノロジースタックが含まれます：

ハードウェア抽象化層（HAL）

ハードウェア抽象化層（HAL）は、大小さまざまなスマートデバイスの複雑さと多様性を簡素化し、中央集権的または分散型の接続層（CL）に安全に接続できるようにすることを目的としています。一般的なマイクロコントローラーファミリー（例：ESP32、Arduino、STM32）、シングルボードコンピューター（例：Raspberry Pi、ODROID、Rock Pi）、スマートフォン（例：Android、iOS）をサポートするユニバーサルで軽量な組み込みSDKが求められています。

接続層（CL）

接続層（CL）は、クラウドベースのIoTゲートウェイなどの中央集権サービスであるか、分散型ネットワークである可能性があります。この層は通常、さまざまな通信プロトコル（例：HTTP（s）、WebSocket、MQTT、CoAP）をサポートし、スマートデバイスから収集されたデータをシーケンシャー層（SL）に確実に伝送する役割を担います。

シーケンシャー層（SL）

シーケンシャー層（SL）は、スマートデバイスからのデータパケットを整理して、データ可用性層（DAL）に保存する中央集権サービスまたは分散型ネットワークである可能性があります。SLはまた、DALとオフチェーンコンピューティング層（OCCL）との間を調整し、DALからデータセットを取得し、OCCLで処理して対応する有効性証明を生成する役割も果たします。その結果と証明は、SL内のノードによってブロックチェーン層（BL）に送信される場合があります。

データ可用性層（DAL）

データ可用性層（DAL）は、DePINプロジェクトによって定められた期間にわたってデータを一時的に保存する中央集権サービスまたは分散型ネットワークである可能性があります。この期間が終了すると、データはすぐに削除されるか、長期ストレージ層（LTSL）に移管される場合があります。プロジェクトの構成に応じて、DALはまた、定期的にデータセットをコミット（例：ハッシュ計算）してデータの整合性を確保することがあります。

長期ストレージ層（LTSL）

長期ストレージ層（LTSL）は、DePINプロジェクトのニーズに応じて、長期間のデータ保持を目的とした中央集権サービスまたは分散型ネットワークである可能性があります。保存されたデータは、定義されたアクセスポリシーに従って、さまざまな目的（例：第三者との共有）のためにLTSLからアクセスできます。

オフチェーンコンピューティング層（OCCL）

オフチェーンコンピューティング層（OCCL）は、中央集権サービスまたはDALに保存されたデータ上でプロジェクト特定のビジネスロジックを実行し、計算の有効性証明（例：ゼロ知識証明、TEEベースの証明）を生成できる分散型コンピューティングリソースプールとして機能することができます。これにより、指定された計算が特定の入力に基づいて正確に実行されていることが保証され、結果が信頼され、公開された検証が可能になります。

ブロックチェーン層（BL）

ブロックチェーン層（BL）は、DePINアプリケーションの信頼の根幹として機能し、参加者のアイデンティティ、トランザクション、デバイスデータ、ステータスなどを管理します。また、オフチェーン計算の検証、マシーネットワークのオーケストレーション、DePINマイナーへのトークン報酬の配布、オンチェーンガバナンスなどの重要なタスクも処理します。

アイデンティティ層（IL）

アイデンティティ層（IL）は、スマートデバイス、ユーザー、サーバーなど、DePINに関与するすべてのエンティティのオンチェーンおよびオフチェーンアイデンティティ（例：アカウント抽象化（AA）ウォレット、分散型識別子（DID））を管理します。オンチェーンアイデンティティ（例：外部所有アカウント（EOA）またはAAウォレット）は、ユーザーがDePIN資産を管理することを可能にしますが、オフチェーンアイデンティティ（例：DIDまたはX.509証明書）は、マシン間の安全な相互作用を可能にします。

ガバナンス層（GL）

ガバナンス層（GL）は、オンチェーン、オフチェーン、またはハイブリッドな方式で機能し、DePINテクノロジースタック内の他の層のポリシーと手続きを定義し、強制する責任を担っています。特にGLは、トークン保有者がDePINプロジェクトのさまざまな側面（例：プロジェクト財 treasury の使用、プロトコルのアップグレード）に関する決定を行うことを可能にし、通常はコミュニティベースの投票プロセスを通じて行われます。

結論

上記のモジュラーインフラは、DePINアプリケーションを開発するための多目的で包括的なアーキテクチャフレームワークを提供します。このジェネリックなブループリントは、開発者が特定のプロジェクトのユニークな要件に応じてアーキテクチャを調整できるように設計されています。プロジェクトの範囲と目的に応じて、開発者は提案された層の一部のみを利用するか、または機能と性能を向上させるために複数の層を統合することを選択できます。

今後の記事では、このインフラの各モジュラー層について詳しく掘り下げていきます。それぞれの層を定義する特定の設計考慮事項や技術的なニュアンスを探求します。各コンポーネントが全体のシステムにどのように寄与するかを解剖することで、実際のアプリケーションでこれらの層を最適化し、実装する方法についての理解を深めることを目指します。これらの詳細な探求は、開発者やエンジニアがプロジェクトの目標や技術的要求に合った情報に基づいた意思決定を行うのを助けます。成功したDePINシステムを展開するための洞察と実践的アドバイスに満ちた各層の徹底的な内訳にご期待ください。

IoTeXについて

IoTeXは、スマートデバイスと実世界のデータをブロックチェーンに接続するDePINの唯一のモジュラーインフラストラクチャプラットフォームです。IoTeXのミドルウェアソリューションW3bstreamは、実世界のデータの計算と検証を提供し、オンチェーンに持ち込み、マスアダプションを促進するために構築者が必要とするモジュール性とカスタマイズ性を提供します。DePINインフラの主要な提供者として、IoTeXはデバイスからの新しい報酬やユーザーのオン/オフチェーン活動を促進し、個人のデバイスを共有経済に変換し、「すべてのデータ」をトークン化します。60名以上の研究科学者とエンジニアのグローバルチームに支えられ、IoTeXは、自社のEVM互換のL1ブロックチェーン、オフチェーン計算ミドルウェア、およびオープンハードウェアを組み合わせ、数十億のスマートデバイス、機械、センサー、物理とデジタル世界を横断するdAppsを接続します。