DePINの構成要素

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ストラクチャネットワーク（DePINs）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で、インフラストラクチャ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、安全に保つ革新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活性化する従来の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のコアロジックは依然として中央集権的であり、しばしばクラウドベースのシステムに閉じ込められているため、真の分散化の可能性が制限されています。

クラウド中心のIoT参照アーキテクチャ

DePINのための分散型インフラを設計するには、過去10年間の中央集権的なクラウドおよびIoTインフラの進化を調査することが貴重な洞察を提供します。これらのシステムは、多様な技術的ニーズに適応するモジュール設計の利点を示しています。典型的なIoTアーキテクチャは、いくつかのコンポーネントを含んでいます：

スマートデバイス：幅広いスマートデバイスが、デバイスSDK、オペレーティングシステム、および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認証情報をインストールすることで、クラウドに接続できます。
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間の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、アイデンティティライフサイクル（作成、オンボーディング、モニタリング、レポート、メンテナンス、オフボーディングなど）を管理し、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（プロビジョニング、デプロイメント、メンテナンス、廃止など）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し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、事前の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したデータを処理します。非常に中央集権的な性質とは裏腹に、クラウドコンピューティングインフラは、モジュールな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。

モジュール型DePINアーキテクチャ

では、DePINのモジュールアーキテクチャがどのようなものかを探ってみましょう。DePINアプリケーションを構築するには、以下の図に示すように、構成可能でモジュラーなレイヤーからなる複雑な技術スタックが必要です。

ハードウェア抽象化レイヤー（HAL）

ハードウェア抽象化レイヤー（HAL）は、大型および小型の多様なスマートデバイスの複雑さを簡素化し、中央集権的または分散型の接続レイヤー（CL）と安全に接続でき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ファミリー（ESP32、Arduino、STM32など）、シングルボードコンピュータ（Raspberry Pi、ODROID、Rock Piなど）、およびスマートフォン（Android、iOSなど）をサポートするユニバーサルで軽量な埋め込みSDKが非常に望まれます。

接続レイヤー (CL)

接続レイヤー (CL) は、クラウドベースのIoTゲートウェイのような中央集権型サービスか、または分散型ネットワークのいずれかである可能性があります。このレイヤーは一般的に、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サーレイヤー (SL) に信頼性高く送信する役割を担っています。

シーケンサーレイヤー (SL)

シーケンサーレイヤー (SL) は、データパケットをソートしてデータ可用性レイヤー (DAL) に保存する中央集権型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レイヤー (OCCL) の間で調整を行い、DALからデータセットを取得し、それをOCCLで処理して対応する有効性証明を生成します。結果と証明は、その後、SL内のノードによってブロックチェーンレイヤー (BL) に送信されることがあります。

データ可用性レイヤー (DAL)

データ可用性レイヤー (DAL) は、指定された期間の間データを一時的に保存する中央集権型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、データは即座に削除されるか、または長期ストレージレイヤー (LTSL) に転送されることがあります。プロジェクトの設定に応じて、DALはまた、データの整合性を確保するために、定期的にデータセット（例：ハッシュの計算）をブロックチェーンレイヤー (BL) にコミットします。

長期ストレージレイヤー (LTSL)

長期ストレージレイヤー (LTSL) は、データを長期間保持するために設計された中央集権型サービスまたは分散型ネットワークであり、DePINプロジェクトのニーズに合わせて調整されています。保存されたデータは、予め定義されたアクセスポリシーに従って、ストレージAPIを介してさまざまな目的（例：第三者との共有）で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レイヤー (OCCL)

オフチェーンコンピューティングレイヤー (OCCL) は、DALに保存されたデータ上でプロジェクト特有のビジネスロジックを実行し、計算のための有効性証明（例：ゼロ知識証明、TEEベースの承認）を生成することができる中央集権型サービスまたは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、特定の入力に対する指定された計算が正確に実行されたことが保証され、結果が信頼され、公に検証できるようになります。

ブロックチェーンレイヤー (BL)

ブロックチェーンレイヤー (BL) は、DePINアプリケーションの信頼のアンカーとして機能し、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、およびステータスなど、さまざまな機能を管理します。また、オフチェーンコンピューティングの検証、機械ネットワークの調整、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。

アイデンティティレイヤー (IL)

アイデンティティレイヤー (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のアイデンティティ（例：アカウント抽象化 (AA) ウォレット、分散型識別子 (DIDs)）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資産を管理できるようにしますが、オフチェーンアイデンティティ（例：DIDや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。

ガバナンスレイヤー (GL)

ガバナンスレイヤー (GL) は、オンチェーン、オフチェーン、またはハイブリッド方式で運用される可能性があり、DePINテクノロジースタック内の他のレイヤーのポリシーおよび手続きを定義し、強制する役割を担っています。特に、GLはトークン保有者に対して、プロジェクトの財務利用やプロトコルのアップグレードなど、DePINプロジェクトのさまざまな側面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実施されます。

結論

上述のモジュラーインフラストラクチャは、DePINアプリケーションを開発するために理想的な柔軟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。この汎用的な設計図は適応性を持つように設計されており、開発者が特定のプロジェクトのユニークな要件を満たすためにアーキテクチャを調整できるようにします。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レイヤーのサブセットのみを利用することを選択したり、複数のレイヤーを統合して機能性とパフォーマンスを向上させることもあります。

今後の記事では、このインフラストラクチャの各モジュールレイヤーについてもっと詳しく掘り下げます。各レイヤーを定義する特定の設計上の考慮事項や技術的なニュアンスを探ります。各コンポーネントが全体システムにどのように貢献するかを分析することで、これらのレイヤーを実際のアプリケーションに最適化して実装する方法を理解しやすくすることを目指しています。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沿った情報に基づいた決定を下すのを助けるでしょう。成功したDePINシステムをデプロイするための洞察と実用的なアドバイスが詰まった、各レイヤーの詳細な内訳をお楽しみにしてください。

IoTeXについて

IoTeXは、スマートデバイスとリアルワールドデータをブロックチェーンに接続するDePIN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、リアルワールドデータの計算と検証を提供し、それをオンチェーン化し、マスアダプションを促進するために必要なモジュール性とカスタマイズ性を提供します。DePINインフラストラクチャの主要な提供者として、IoTeXはデバイスとオン/オフチェーンの活動からユーザーへの新しい報酬を促進し、個人のデバイスをコミュニティの経済に変え、「すべてのデータ」をトークン化します。60人以上の研究者とエンジニアから成るグローバルチームに支えられたIoTeXは、EVM互換のL1ブロックチェーン、オフチェーンコンピュートミドルウェア、オープンハードウェアを組み合わせ、物理とデジタルの世界全体で数十億のスマートデバイス、機械、センサー、dAppsを接続します。