DePIN的构建模块

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

去中心化物理基础设施网络（DePINs）正在通过将智能设备与区块链技术集成来改变我们对基础设施的看法。这种结合使得管理和保护数字和物理环境的方式发生了革命性的变化。然而，目前尚未建立DePIN的标准化架构。目前，大多数DePIN项目依赖于传统的Web2架构以激活区块链代币奖励。尽管如此，DePIN的核心逻辑仍然是中心化的，通常限于基于云的系统，这限制了其实现真正去中心化的潜力。

以云为中心的物联网参考架构

为了设计一个去中心化的DePIN基础设施，审视过去十年来中心化云和物联网基础设施的演变提供了宝贵的见解。这些系统展示了模块设计的好处，能够适应多样的技术需求。典型的物联网架构包括几个组件：

智能设备: 各种范围内的智能设备，无论是简单还是复杂，都可以通过安装设备SDK、操作系统和云服务提供商提供的设备凭证与云连接。
连接管理服务: 连接管理服务处理各种通信协议的复杂性，并确保智能设备与云服务之间的安全双向通信。
身份和访问管理服务: 身份管理服务管理身份生命周期（即创建、注册、监控、报告、维护和注销）及智能设备与其所有者的关系。
设备管理服务: 设备管理服务管理智能设备的生命周期（即配置、部署、维护和退役）。
数据存储服务: 数据存储服务处理从智能设备收集的数据的短期和长期存储。
数据处理服务: 数据处理服务根据预配置的规则处理从智能设备收集的数据，以获取关于物理世界的见解。尽管云计算基础设施具有高度中心化的特性，但提供了许多适合构建模块化DePIN基础设施的组件。

模块化DePIN架构

现在让我们探讨一下DePIN的模块化架构可能是什么样子的。构建一个DePIN应用涉及一个复杂的技术堆栈，由可组合和模块化的层组成，如下图所示：

硬件抽象层（HAL）

硬件抽象层（HAL）的目的是简化各类大型和小型智能设备的复杂性和多样性，使其能够安全地连接到中心化或去中心化的连接层（CL）。一个通用的、轻量级的嵌入式SDK，支持流行的微控制器系列（例如，ESP32、Arduino、STM32）、单板计算机（例如，Raspberry Pi、ODROID、Rock Pi）和智能手机（例如，Android、iOS），是非常理想的。

连接层（CL）

连接层（CL）可以是一个中心化服务，例如基于云的物联网网关，或一个去中心化网络。此层通常支持多种通信协议（例如，HTTP(s)、WebSocket、MQTT、CoAP），并负责可靠地将从智能设备收集的数据传输到排序层（SL）。

排序层（SL）

排序层（SL）可以是一个中心化服务或去中心化网络，在将来自智能设备的数据包存储到数据可用性层（DAL）之前对它们进行排序。SL还协调DAL和链外计算层（OCCL）之间的关系，从DAL检索数据集，并在OCCL中处理它们以生成相应的有效性证明。结果和证明然后可能通过SL中的节点发送到区块链层（BL）。

数据可用性层（DAL）

数据可用性层（DAL）可以是一个中心化服务或去中心化网络，暂时存储数据，存储期限由DePIN项目决定。一旦此期限到期，数据可能会立即被删除或转移到长期存储层（LTSL）。根据项目的配置，DAL还定期将数据集（例如，计算哈希）提交到区块链层（BL），以确保数据的完整性。

长期存储层（LTSL）

长期存储层（LTSL）可以是一个中心化服务或去中心化网络，旨在满足DePIN项目的长期数据保留需求。存储的数据可以通过存储API从LTSL中访问，用于各种目的（例如，与第三方共享），并遵循预定义的访问政策。

链外计算层（OCCL）

链外计算层（OCCL）可以作为一个中心化服务或去中心化计算资源池，能够在DAL中存储的数据上执行特定于项目的业务逻辑，并为计算生成有效性证明（例如，零知识证明、基于TEE的证明）。这确保在某些输入上已准确执行指定的计算，从而允许信任和公开验证结果。

区块链层（BL）

区块链层（BL）作为DePIN应用的信任锚，管理参与者身份、交易、设备数据和状态等多项功能。它还处理关键任务，例如验证链外计算、编排机器网络、向DePIN矿工分配代币奖励以及链上治理。

身份层（IL）

身份层（IL）管理所有参与DePIN的实体的链上和链外身份（例如，账户抽象（AA）钱包、去中心化标识符（DIDs）），如智能设备、用户和服务器。链上身份（例如，外部拥有账户（EOA）或AA钱包）允许用户管理DePIN资产，而链下身份（例如，DID或X.509证书）使机器之间的安全交互成为可能。

治理层（GL）

治理层（GL）可以在链上、链外或以混合方式运行，负责定义和执行DePIN技术堆栈中其他层的政策和程序。特别地，GL使代币持有者能够就DePIN项目的各个方面（例如，项目国库的使用、协议升级）做出决策，通常通过基于社区的投票过程。

结论

上述模块化基础设施提供了一个多用途且全面的架构框架，非常适合开发DePIN应用。这个通用蓝图旨在具备适应性，使开发人员能够根据特定项目的独特需求定制架构。根据项目的范围和目标，开发人员可能选择只使用提议层的子集，或者他们可能集成多个层以增强功能和性能。

在未来的文章中，我们将深入探讨这项基础设施中每个模块层的详细信息。我们将探索定义每个层的具体设计考虑和技术细微差别。通过剖析每个组件对整个系统的贡献，我们的目标是提供更清晰的理解，帮助优化和实施这些层在实际应用中的使用。这些详细的探讨将帮助开发人员和工程师做出符合项目目标和技术需求的明智决策。请继续关注对每个层的全面分析，内含深入见解和有关成功部署DePIN系统的实用建议。

关于IoTeX

IoTeX是DePIN唯一的模块化基础设施平台，将智能设备与现实世界的数据连接到区块链。IoTeX的中间件解决方案W3bstream提供现实世界数据的计算和验证，将其转移到链上，同时提供构建者所需的模块化和可定制性，以促进大规模采用。作为DePIN基础设施的领先提供商，IoTeX为用户提供来自设备和链内外活动的新奖励，将个人设备转变为共享经济，并将“万物数据”进行代币化。得到了60多名研究科学家和工程师的全球团队的支持，IoTeX结合其与EVM兼容的L1区块链、链外计算中间件和开放硬件，连接数十亿的智能设备、机器和传感器，以及现实世界和数字世界中的去中心化应用。