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 (DePINs) đang thay 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 mạng trong việc quản lý và bảo vệ cả môi trường kỹ thuật số và vật lý. Tuy nhiên, một kiến trúc tiêu chuẩn cho DePINs 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. Mặc dù vậy, logic cốt lõi của DePINs vẫn tập trung, thường bị giới hạn trong các hệ thống dựa trên đám mây, điều này hạn chế tiềm năng cho sự phi tập trung thực sự.

Kiến trúc tham chiếu IoT tập trung vào đám mây

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

Các thiết bị thông minh: Một loạt các thiết bị thông minh, đơn giản hoặc phức tạp, có thể được kết nối với đám mây bằng cách cài đặt SDK thiết bị, hệ điều hành và thông tin xác thực thiết bị do nhà cung cấp dịch vụ đám mây cung cấp.
Dịch vụ Quản lý Kết nối: Các dịch vụ quản lý kết nối xử lý sự phức tạp của nhiều giao thức giao tiếp và đảm bảo giao tiếp hai chiều an toàn giữa các thiết bị thông minh và dịch vụ đám mây.
Dịch vụ Quản lý Danh tính và Truy cập: Các dịch vụ quản lý danh tính quản lý vòng đời danh tính (ví dụ: tạo, gia nhập, theo dõi, 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 (ví dụ: cung cấp, triển khai, bảo trì và ngừng hoạt động) 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 được thu thập từ các thiết bị thông minh dựa trên các quy tắc đã được cấu hình trước để nhận diện thông tin về thế giới vật lý. Hạ tầng điện toán đám mây, mặc dù có tính tập trung cao, cung cấp nhiều thành phần lý tưởng để xây dựng một hạ tầng DePIN mô-đun.

Một kiến trúc DePIN mô-đun

Giờ hãy khám phá xem một kiến trúc mô-đun cho DePINs 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 ghép lại và mô-đun, như được mô tả trong hình dưới đây:

Lớp Trừu tượng Phần cứng (HAL)

Lớp Trừu tượng Phần cứng (HAL) nhằm 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 an toàn với Lớp Kết nối (CL) tập trung hoặc phi tập trung. Một SDK nhúng nhẹ, phổ quát hỗ trợ các gia đình 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 cổng IoT dựa trên đám mây, hoặc một mạng lưới phi tập trung. Lớp này thường hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông khác nhau (ví dụ: HTTP(s), WebSocket, MQTT, CoAP) và có trách nhiệm truyền tải dữ liệu thu được từ các thiết bị thông minh một cách tin cậy đến Lớp Bộ điều phối (SL).

Lớp Bộ điều phối (SL)

Lớp Bộ điều phối (SL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng lưới phi tập trung mà phân loại các gói dữ liệu từ các thiết bị thông minh trước khi lưu trữ chúng vào Lớp Khả năng Dữ liệu (DAL). SL cũng phối hợp giữa DAL và Lớp Tính toán Ngoài Chuỗi (OCCL), truy xuất các tập dữ liệu từ DAL và xử lý chúng trong OCCL để tạo ra các bằng chứng giá trị tương ứng. Kết quả và bằng chứng có thể được gửi đến Lớp Blockchain (BL) bởi các nút trong SL.

Lớp Khả năng Dữ liệu (DAL)

Lớp Khả năng Dữ liệu (DAL) có thể là một dịch vụ tập trung hoặc một mạng lưới phi tập trung tạm thời lưu trữ dữ liệu trong một khoảng thời gian xác định do một dự án DePIN quy định. Khi khoảng thời gian này hết hạn, dữ liệu có thể ngay lập tức bị xóa hoặc được chuyển đến 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) đến 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 lưới phi tập trung được thiết kế cho việc lưu trữ 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 nghĩa trước.

Lớp Tính toán Ngoài Chuỗi (OCCL)

Lớp Tính toán Ngoài Chuỗi (OCCL) có thể hoạt động như một dịch vụ tập trung hoặc một nhóm tài nguyên tính toán phi tập trung có khả năng thực hiện logic kinh doanh đặc thù của dự án trên dữ liệu được lưu trữ trong DAL và tạo ra các bằng chứng giá trị (ví dụ: bằng chứng không kiến thức, chứng thực dựa trên TEE) cho các phép tính. Điều này đảm bảo rằng các phép tính được chỉ định đã được thực hiện chính xác trên các 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 điểm neo niềm tin của một ứng dụng DePIN, quản lý danh tính người tham gia, giao dịch, dữ liệu thiết bị và trạng thái, cùng với các chức năng khác. Nó cũng xử lý các nhiệm vụ quan trọng như xác minh các phép tính ngoài chuỗi, điều phối mạng máy, phân phối phần thưởng token cho các thợ mỏ DePIN, và quản trị trên chuỗi.

Lớp Danh tính (IL)

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

Lớp Quản trị (GL)

Lớp Quản trị (GL), có thể hoạt động trên chuỗi, ngoài chuỗi hoặc theo cách kết hợp, có trách nhiệm xác định và thi hành các chính sách và quy trình của các lớp khác trong một kiến trúc công nghệ DePIN. Đặc biệt, GL cho phép các người nắm giữ token đưa ra quyết định liên quan đến các khía cạnh khác nhau của một dự án DePIN (ví dụ: sử dụng ngân quỹ dự án, nâng cấp giao thức), thường thông qua 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 thiết kế chung này được thiết kế để có thể điều chỉnh, cho phép các nhà phát triển tùy chỉnh kiến trúc để đáp ứng các yêu cầu độc đáo của các dự án cụ thể. Tùy thuộc vào quy mô và mục tiêu của dự án, các nhà phát triển có thể chọn sử dụng chỉ một tập hợp con của các lớp được đề xuất, hoặc họ có thể tích hợp một vài lớp để nâng cao tính năng và hiệu suất.

Trong các bài viết trong tương lai, chúng tôi sẽ đi sâu vào từng lớp mô-đun của hạ tầng này một cách chi tiết. Chúng tôi sẽ khám phá các cân nhắc thiết kế cụ thể và các điểm kỹ thuật tinh tế định nghĩa từng lớp. Bằng cách phân tích cách mỗi thành phần góp phần vào hệ thống tổng thể, chúng tôi mong muốn cung cấp một sự hiểu biết rõ ràng 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 yêu cầu kỹ thuật của họ. Hãy theo dõi để nhận được một phân tích chi tiết về từng lớp, đầy đủ những hiểu biết và lời khuyên thực tiễn để 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 phần mềm trung gian của IoTeX W3bstream cung cấp tính toán và xác minh dữ liệu thế giới thực, đưa chúng lên chuỗi trong khi cung cấp tính mô-đun và khả năng tùy chỉnh mà các nhà phát triển cần để thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi. 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/off-chain cho người dùng, biến các thiết bị cá nhân thành 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 nghiên cứu khoa học và kỹ sư, IoTeX kết hợp blockchain L1 tương thích với EVM, phần mềm trung gian tính toán off-chain và phần cứng mở để kết nối hàng tỉ thiết bị thông minh, máy móc và cảm biến, cũng như các dApp trên toàn thế giới vật lý và kỹ thuật số.