Các Khối Xây Dựng của 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

Mạng lưới Cơ sở Hạ tầng Vật lý Phi tập trung (DePIN) đang chuyển đổi cách tiếp cận của chúng ta đối với cơ sở hạ tầng bằng cách tích hợp các thiết bị thông minh với công nghệ blockchain. Sự kết hợp này cho phép một cách cách mạng để quản lý và bảo vệ cả môi trường kỹ thuật số và vật lý. Tuy nhiên, một kiến trúc tiêu chuẩn cho DePIN vẫn chưa được thiết lập. Hiện tại, hầu hết các dự án DePIN phụ thuộc vào các kiến trúc Web2 truyền thống kích hoạt phần thưởng token blockchain. Bất chấp điều này, logic cốt lõi của DePIN vẫn còn trung tâm, thường bị gò bó trong các hệ thống dựa trên đám mây, điều này hạn chế tiềm năng cho việc phi tập trung thực sự.

Kiến trúc IoT Tập trung vào Đám mây

Để thiết kế một cơ sở hạ tầng phi tập trung cho DePIN, việc xem xét sự phát triển của hạ tầng Đám mây và IoT tập trung trong thập kỷ qua cung cấp những hiểu biết giá trị. Những hệ thống này cho thấy lợi ích của thiết kế mô-đun, thích ứng để đáp ứng các nhu cầu công nghệ đa dạng. Kiến trúc IoT điển hình bao gồm một số thành phần:

Các Thiết bị Thông minh: Một loạt lớn các thiết bị thông minh, phức tạp hơn hoặc ít phức tạp hơn, có thể được kết nối với đám mây bằng cách cài đặt các SDK thiết bị, hệ điều hành, và thông tin xác thực thiết bị được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ đám mây.
Dịch vụ Quản lý Kết nối: Các dịch vụ quản lý kết nối xử lý sự phức tạp của các giao thức giao tiếp khác nhau và đảm bảo liên lạc hai chiều an toàn giữa các thiết bị thông minh và các dịch vụ điện toán đám mây.
Dịch vụ Quản lý Danh tính và Quyền Truy cập: Các dịch vụ quản lý danh tính quản lý vòng đời danh tính (tức là, tạo, tiếp nhận, giám sát, báo cáo, bảo trì và rời bỏ) và mối quan hệ của các thiết bị thông minh với chủ sở hữu của chúng.
Dịch vụ Quản lý Thiết bị: Các dịch vụ quản lý thiết bị quản lý vòng đời (tức là, cung cấp, triển khai, bảo trì, và thanh lý) của các thiết bị thông minh.
Dịch vụ Lưu trữ Dữ liệu: Các dịch vụ lưu trữ dữ liệu xử lý cả lưu trữ ngắn hạn và dài hạn của dữ liệu được thu thập từ các thiết bị thông minh.
Dịch vụ Xử lý Dữ liệu: Các dịch vụ xử lý dữ liệu xử lý dữ liệu thu thập từ các thiết bị thông minh dựa trên các quy tắc đã được cấu hình sẵn để thu được những hiểu biết về thế giới vật lý.Cơ sở hạ tầng điện toán đám mây, bất chấp tính tập trung cao độ của nó, cung cấp nhiều thành phần lý tưởng cho việc xây dựng một cơ sở hạ tầng DePIN mô-đun.

Một Kiến trúc DePIN Mô-đun

Chúng ta hãy khám phá những gì một kiến trúc mô-đun cho DePIN có thể trông như thế nào. Xây dựng một ứng dụng DePIN liên quan đến một ngăn xếp công nghệ phức tạp, bao gồm các lớp có thể kết hợp và mô-đun, như được minh họa trong hình bên dưới:

Lớp Trừu Tượng Phần Cứng (HAL)

Lớp Trừu Tượng Phần Cứng (HAL) nhằm mục đích đơn giản hóa sự phức tạp và đa dạng của một loạt các thiết bị thông minh, lớn và nhỏ, và cho phép chúng kết nối một cách an toàn với Lớp Kết nối (CL) tập trung hoặc phi tập trung. Một SDK nhúng toàn cầu, nhẹ, hỗ trợ các dòng vi điều khiển phổ biến (ví dụ: ESP32, Arduino, STM32), máy tính bảng đơn (ví dụ: Raspberry Pi, ODROID, Rock Pi), và điện thoại thông minh (ví dụ: Android, iOS) là rất mong muốn.

Lớp Kết nối (CL)

Lớp Kết nối (CL) có thể là một dịch vụ tập trung, chẳng hạn như một cổng IoT dựa trên đám mây, hoặc một mạng phi tập trung. Lớp này thường hỗ trợ các giao thức giao tiếp khác nhau (ví dụ: HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP) và có trách nhiệm truyền tải một cách đáng tin cậy dữ liệu thu thập từ các thiết bị thông minh tới Lớp Phân đoạn (SL).

Lớp Phân đoạn (SL)

Lớp Phân đoạn (SL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng phi tập trung sắp xếp các gói dữ liệu từ các thiết bị thông minh trước khi lưu trữ chúng trong Lớp Có sẵn Dữ liệu (DAL). SL cũng phối hợp giữa DAL và Lớp Điện toán Ngoài Chuỗi (OCCL), lấy các tập dữ liệu từ DAL và xử lý chúng trong OCCL để tạo ra các chứng nhận tính hợp lệ tương ứng. Kết quả và chứng nhận có thể được gửi tới Lớp Blockchain (BL) bởi các nút trong SL.

Lớp Có sẵn Dữ liệu (DAL)

Lớp Có sẵn Dữ liệu (DAL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng phi tập trung lưu trữ tạm thời dữ liệu trong một khoảng thời gian xác định bởi một dự án DePIN. Khi khoảng thời gian này hết hạn, dữ liệu có thể được xóa ngay lập tức hoặc chuyển tới Lớp Lưu trữ Dài hạn (LTSL). Tùy thuộc vào cấu hình của dự án, DAL cũng định kỳ cam kết các tập dữ liệu (ví dụ: tính toán một băm) tới Lớp Blockchain (BL) để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

Lớp Lưu trữ Dài hạn (LTSL)

Lớp Lưu trữ Dài hạn (LTSL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng phi tập trung được thiết kế cho việc lưu giữ dữ liệu lâu dài, phù hợp với nhu cầu của các dự án DePIN. Dữ liệu được lưu trữ có thể được truy cập từ LTSL cho nhiều mục đích khác nhau (ví dụ: chia sẻ với bên thứ ba) thông qua các API lưu trữ, theo các chính sách truy cập đã định trước.

Lớp Điện toán Ngoài Chuỗi (OCCL)

Lớp Điện toán Ngoài Chuỗi (OCCL) có thể hoạt động như một dịch vụ tập trung hoặc một bể tài nguyên điện toán phi tập trung có thể thực hiện logic nghiệp vụ đặc thù của dự án trên dữ liệu lưu trữ trong DAL và tạo ra các chứng nhận tính hợp lệ (ví dụ: chứng nhận không biết, xác thực dựa trên TEE) cho các phép toán đó. Điều này đảm bảo rằng các phép toán đã được thực hiện chính xác trên những đầu vào nhất định, cho phép kết quả được tin cậy và xác minh công khai.

Lớp Blockchain (BL)

Lớp Blockchain (BL) hoạt động như một ngọn hải đăng tin cậy của một ứng dụng DePIN, quản lý danh tính của người tham gia, giao dịch, dữ liệu thiết bị, và trạng thái, trong số các chức năng khác. Nó cũng xử lý các nhiệm vụ quan trọng như xác minh các phép toán ngoài chuỗi, tổ chức mạng lưới máy móc, phân phối phần thưởng token cho các thợ mỏ DePIN, và quản lý trên chuỗi.

Lớp Danh tính (IL)

Lớp Danh tính (IL) quản lý cả danh tính trên chuỗi và ngoài chuỗi (ví dụ: ví trừu tượng hóa tài khoản (AA), định danh phi tập trung (DIDs)) cho tất cả các thực thể tham gia vào DePIN, chẳng hạn như các thiết bị thông minh, người dùng và máy chủ. Trong khi danh tính trên chuỗi (ví dụ: Tài khoản Sở hữu Bên ngoài (EOA) hoặc ví AA) cho phép người dùng quản lý tài sản DePIN, danh tính ngoài chuỗi (ví dụ: DID hoặc chứng nhận X.509) cho phép các tương tác an toàn giữa các máy móc.

Lớp Quản lý (GL)

Lớp Quản lý (GL), có thể hoạt động trên chuỗi, ngoài chuỗi, hoặc theo cách kết hợp, chịu trách nhiệm xác định và thực thi các chính sách và quy trình của các lớp khác trong ngăn xếp công nghệ DePIN. Đặc biệt, GL cho phép các người nắm giữ token đưa ra quyết định về các khía cạnh khác nhau của một dự án DePIN (ví dụ: sử dụng quỹ của dự án, nâng cấp giao thức), thường thông qua một quy trình bỏ phiếu dựa trên cộng đồng.

Kết luận

Cơ sở hạ tầng mô-đun được mô tả ở trên cung cấp một khung kiến trúc linh hoạt và toàn diện, lý tưởng cho việc phát triển các ứng dụng DePIN. Bản kế hoạch chung này được thiết kế để có thể tùy chỉnh, cho phép các nhà phát triển điều chỉnh kiến trúc để đáp ứng các yêu cầu độc đáo của các dự án cụ thể. Tùy thuộc vào phạm vi và mục tiêu của dự án, các nhà phát triển có thể chọn chỉ sử dụng một tập con của các lớp được đề xuất, hoặc họ có thể tích hợp nhiều lớp để cải thiện chức năng và hiệu suất.

Trong các bài viết trong tương lai, chúng tôi sẽ đi sâu hơn vào từng lớp mô-đun của cơ sở hạ tầng này một cách chi tiết. Chúng tôi sẽ khám phá các cân nhắc thiết kế cụ thể và các sắc thái kỹ thuật xác định từng lớp. Bằng cách phân tích cách mỗi thành phần đóng góp vào hệ thống tổng thể, chúng tôi nhằm cung cấp một cái nhìn rõ hơn về cách tối ưu hóa và triển khai các lớp này trong các ứng dụng thực tế. Những khám phá chi tiết này sẽ hỗ trợ các nhà phát triển và kỹ sư trong việc đưa ra các quyết định thông minh phù hợp với mục tiêu dự án và nhu cầu kỹ thuật của họ. Hãy theo dõi để xem một phân tích chi tiết về từng lớp, đầy những hiểu biết và lời khuyên thực tế cho việc triển khai một hệ thống DePIN thành công.

Về IoTeX

IoTeX là nền tảng cơ sở hạ tầng mô-đun duy nhất của DePIN kết nối các thiết bị thông minh và dữ liệu thế giới thực với các blockchain. Giải pháp middleware của IoTeX W3bstream cung cấp tính toán và xác minh dữ liệu thế giới thực, đưa nó vào chuỗi trong khi cung cấp sự mô-đun và tùy chỉnh mà các nhà xây dựng cần để tạo điều kiện cho việc áp dụng đại trà. Là nhà cung cấp hàng đầu về cơ sở hạ tầng DePIN, IoTeX tạo điều kiện cho các phần thưởng mới từ các thiết bị và hoạt động trên/ngoài chuỗi cho người dùng, biến các thiết bị cá nhân thành các nền kinh tế cộng đồng, và mã hóa "dữ liệu của mọi thứ." Được hỗ trợ bởi một đội ngũ toàn cầu gồm hơn 60 nhà khoa học nghiên cứu và kỹ sư, IoTeX kết hợp blockchain L1 tương thích EVM của mình, middleware điện toán ngoài chuỗi, và phần cứng mở để kết nối hàng tỷ thiết bị thông minh, máy móc và cảm biến, và dApps qua thế giới vật lý và kỹ thuật số.