저자: IoTeX;재단, 번역: 골든 파이낸스 샤오조우
최근 디핀이 암호화폐 주류에 진입하면서 탈중앙화, 확장성, 검증 가능성, 인증 관리, 데이터 신뢰와 같은 여러 가지 문제와 과제를 안고 있습니다. 이 글에서는 오프체인 데이터 계산을 위한 롤업 중심의 확장 가능한 아키텍처인 W3bstream 제품을 통해 이러한 문제 중 일부와 IoTeX 핵심 팀이 제공하는 몇 가지 솔루션에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
1. DePIN 리프레셔
DePIN(분산형 물리적 인프라 네트워크)은 웹2.0 기반의 기존 IoT 시스템에서 큰 변화를 나타냅니다. IoT 시스템은 물리적 디바이스에서 생성된 데이터가 IoT 게이트웨이를 통해 클라우드로 전달되어 처리 및 저장되는 클라우드 중심적이거나, 소스에서 더 가까운 곳에서 데이터를 처리하는 엣지 서버를 포함하는 엣지(에지) 중심적이었습니다. 이러한 아키텍처는 IoT 애플리케이션에서 널리 사용되지만 본질적으로 중앙 집중식 또는 하이브리드입니다. 하지만 디핀은 블록체인, IoT, 토큰 이코노미라는 세 가지 핵심 기술을 통합하여 혁신적인 접근 방식을 도입했습니다. 이러한 통합은 인프라 네트워크와 기계 경제를 처음부터 구축할 수 있도록 지원하며, 단일 기업이 중앙화된 배포와 유지보수를 하는 것이 아니라 공익을 위한 앱 구축을 장려하는 커뮤니티 중심 모델이라는 점에서 DePIN은 독특합니다.
디핀에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 :
물리적 리소스 네트워크(PRN): 고유한 상품이나 서비스를 제공하는 위치 관련 하드웨어에 중점을 둡니다. 무선 연결, 지역별 센서를 통한 지리 공간 정보, 자동차 서비스와 같은 모바일 애플리케이션 등이 그 예입니다.
디지털 리소스 네트워크(DRN): DRN은 위치 관련 하드웨어 없이도 비디오/오디오 렌더링 또는 스토리지 서비스와 같은 작업을 위한 대규모 네트워크 생성을 지원하기 위해 대체 가능한 리소스(연산, 스토리지 또는 대역폭 등)가 있는 하드웨어의 배포를 장려합니다.
디핀 생태계는 다양하고 풍부하며, 많은 스타트업이 탈중앙화 컴퓨팅, 스토리지, 대역폭 네트워크, 통신 프로토콜 등 다양한 측면을 탐구하고 있습니다. 프로젝트가 어떤 범주에 속하든 DePIN은 시스템 인증 구축, 개인정보 보호 문제 해결, 특히 확장성과 같은 고유한 과제에 직면해 있습니다.
2. 디핀 확장성 과제
앞서 언급했듯이 확장성은 디핀 애플리케이션의 본질적 특성에 따라 결정되는 핵심 과제이며, 디핀은 일반적으로 대량의 데이터를 처리하기 위한 데이터를 생성하는 많은 수의 디바이스가 있는 대규모 네트워크를 포함합니다. 대량의 데이터를 생성하고 처리하는 대규모 네트워크에 사용됩니다. 동시에 블록체인 기술과의 통합은 강력한 신뢰 기반을 제공하지만, 그 자체로도 한계가 있습니다. 블록체인은 높은 수준의 신뢰성으로 잘 알려져 있지만, 제한된 처리 능력과 값비싼 데이터 스토리지로 인해 제약을 받습니다. 광범위한 네트워크 및 데이터 요구 사항과 블록체인의 제한된 처리 능력 사이의 이러한 대조는 DePIN 애플리케이션이 직면한 확장성 문제를 확실히 강조합니다.
이더넷의 롤업 접근법
이더넷이 확장성 문제를 해결하기 위해 채택하고 있는 접근법은 롤업 중심 로드맵입니다. 이 전략은 근본적으로 블록체인 네트워크에서 데이터가 처리되고 트랜잭션이 실행되는 방식을 재고하는 것입니다.
(1) L2 롤업: 이더리움은 전체 작업을 L1(메인 블록체인)에만 의존하지 않고 대부분의 데이터 처리와 실행을 L2 롤업 네트워크로 오프로드하는 것을 지지합니다. 이러한 네트워크는 메인 체인과 함께 운영되지만 보다 효율적인 방식으로 트랜잭션을 처리합니다.
(2) 일괄 트랜잭션 처리: L2 네트워크는 L1 네트워크에서 트랜잭션을 수집하여 일괄적으로 처리합니다. 롤업 네트워크는 여러 트랜잭션을 일괄 처리함으로써 메인 체인에서 하나씩 개별적으로 처리하는 것보다 트랜잭션 패킷을 더 효율적으로 처리할 수 있습니다.
(3) 증명 생성 및 검증: L2 네트워크는 트랜잭션을 일괄적으로 처리한 후 증명을 생성합니다. 이 증명은 롤업 네트워크에서 처리된 모든 트랜잭션이 유효한지 검증하는 데 사용되는 암호학적 증거입니다. 그런 다음 L1 네트워크는 스마트 컨트랙트를 통해 이 증명을 검증합니다. 이 과정을 통해 L2 네트워크에서 처리되는 트랜잭션의 무결성이 보장됩니다.
(4) L1 신뢰 앵커: 데이터 처리를 L2 네트워크로 오프로드하지만, L1 블록체인은 핵심 신뢰 앵커로서의 역할을 유지합니다. L2 네트워크의 증명을 검증하여 전체 네트워크의 무결성과 보안을 유지함으로써 이를 수행합니다.
(5) 효과적인 상태 전환: L1 네트워크는 이러한 증명과 그에 상응하는 상태 전환을 수신하여 트랜잭션 배치를 보다 효율적으로 처리할 수 있습니다. 이 접근 방식은 L1 네트워크의 부담을 줄여주며, 더 적은 수의 중요 작업을 처리하면서 신뢰 앵커로서 더 효과적으로 기능할 수 있게 해줍니다.
이 롤업 중심 접근 방식은 이더리움의 확장성을 크게 높여주며, 몇 가지 조정을 통해 DePIN에도 적용할 수 있습니다.
3. W3bstream: 특히 DePIN용 L2
앞서 언급했듯이 롤업 중심 접근 방식은 DePIN 애플리케이션을 확장하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식은 대량의 오프체인 데이터를 더 작고 검증 가능한 영지식 증명으로 압축(통합)하여 온체인 트랜잭션을 트리거할 수 있는 기능을 갖춘 DePIN 프로젝트를 확장하기 위해 특별히 만들어진 IoTeX의 L2 네트워크인 W3bstream의 핵심 아이디어입니다. 이제 이 접근 방식의 주요 구성 요소를 살펴보겠습니다.
주권 스마트 기기: 이는 DePIN 프로젝트의 데이터 신뢰성에 매우 중요합니다. 데이터 신뢰성에 매우 중요합니다. 실제 물리적 세계에 배치된 이러한 장치는 데이터를 수집할 뿐만 아니라 데이터 수집 과정의 신뢰성을 입증합니다.
데이터 가용성 계층: 데이터 가용성 계층은 장치에서 수신한 데이터의 임시 저장을 담당합니다. 온체인과 오프체인에 모두 저장될 수 있으며, 단기적인 특성으로 인해 영구 저장소와 다릅니다.
탈중앙화 분류 네트워크(DSN): DSN은 장치에서 수집한 데이터에 대한 합의에 도달하여 데이터 가용성 계층에 저장합니다. 이 합의는 의미 있는 계산을 수행하기 위해 필요합니다.
분산형 집계 네트워크: 이 네트워크는 데이터 가용성 계층에서 데이터를 대량으로 검색하고 하나 이상의 장치에 대해 집계된 영지식 증명을 생성하는 계산을 담당합니다.
L1 네트워크: L1의 스마트 콘트랙트는 체인 아래 애그리게이터에서 생성한 영지식 증명을 검증하는 검증자 역할을 할 수 있습니다. 이러한 방식으로 L1은 DePIN 애플리케이션의 신뢰 기반 및 결제 계층 역할을 합니다. 아키텍처의 개략적인 순서도는 다음과 같습니다.
다음 섹션에서는 신뢰할 수 있는 데이터 수집 방법부터 시작하여 데이터 전처리 및 데이터 가용성에 대해 설명한 후 집계된 증명 생성 프로세스를 살펴보는 등 아키텍처를 더 자세히 분석합니다.
(1) 신뢰할 수 있는 데이터 수집
신뢰할 수 있는 데이터 수집은 DePIN 애플리케이션에서 매우 중요하며 두 가지 주요 방법으로 이루어집니다: TEE( 신뢰할 수 있는 실행 환경)과 영지식 증명(ZKP)을 기반으로 합니다.
TEE 기반: TEE는 장치의 보호된 영역에서 데이터 수집 코드를 분리하여 안전한 데이터 수집을 보장합니다. 수집. 이 접근 방식에는 장치 작동 및 코드 무결성에 대한 외부 검증을 지원하기 위한 원격 인증도 포함됩니다.
ZKP 기반: 이 접근 방식을 통해 디바이스는 기본 데이터를 공개하지 않고도 데이터 수집의 정확성을 증명할 수 있습니다. 디바이스 성능에 따라 달라지며, 강력한 디바이스에는 온보드 ZKP 생성을 사용하고 제약이 많은 디바이스에는 원격 생성을 사용합니다.
TEE와 ZKP의 조합은 DePIN 앱에 대한 데이터 수집의 신뢰성을 향상시켜 해당 금융 시스템의 전반적인 효율성에 영향을 미칩니다. 향후 연구는 특히 여러 개의 센서가 있거나 복잡한 데이터 수집 요구 사항이 있는 디바이스의 경우 ZKP 효율성을 개선하는 데 초점을 맞출 것입니다.
(2) 데이터 전처리 및 데이터 가용성
DePIN 아키텍처의 두 번째 주요 구성 요소는 데이터 전처리 및 데이터 가용성 보장이며, 탈중앙화된 시퀀싱 네트워크 지원으로 지원됩니다. 시퀀싱 네트워크 지원. 이 네트워크는 여러 DePIN 프로젝트에 서비스를 제공하며 특히 통신 프로토콜과 관련된 기기 다양성 문제를 해결합니다.
분산형 시퀀싱 네트워크 :
기능: 데이터 전처리를 수행합니다. 데이터는 서로 다른 장치에서 제공되며, 네트워크는 일관성과 호환성을 보장하기 위해 데이터를 처리합니다.
검증 프로세스: 네트워크의 각 노드는 두 단계로 데이터를 검증합니다. (1) TEE 지원 장치에서 제공하는 인증 보고서를 확인하거나 해당 장치에서 생성한 증명을 확인하여 데이터 수집 프로세스의 유효성을 확인합니다. (2) 데이터 소스의 진위 여부를 확인하기 위해 장치 서명을 확인합니다.
데이터 저장 및 가용성:
이 부분은 다양한 디바이스에서 발생하는 데이터의 흐름을 표준화하고 보호하여 데이터가 일관되게 처리되고 효율적으로 저장되도록 하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
(3) 데이터 증명 집계
디핀 아키텍처의 세 번째 구성 요소는 집계 증명 생성에 중점을 두며, 이는 디핀 프로젝트 계산을 검증하는 데 필수적인 프로세스입니다. 통합 증명 생성은 DePIN 프로젝트 계산을 검증하는 데 필수적인 프로세스입니다.
집계자 노드 및 계산 풀:
네트워크는 모든 디핀 프로젝트가 공유하는 오프체인 계산 자원 풀을 형성하는 집계자 노드로 구성됩니다. 이러한 노드는 온체인 상태 모니터를 기반으로 특정 DePIN 프로젝트의 계산 작업을 처리할 유휴 애그리게이터를 주기적으로 선택합니다.
애그리게이터 노드가 수행하는 작업:
선택된 노드는 데이터 가용성 계층에서 데이터를 검색한 다음 필요한 연산을 수행하여 DePIN 프로젝트에 대한 증명을 생성합니다. 이 증명은 검증을 위해 L1 스마트 컨트랙트로 전송되며, 그 후 노드는 유휴 상태로 돌아갑니다.
집계된 증명을 생성하기 위해 시스템은 다음 구성 요소로 구성된 계층화된 집계 회로를 활용합니다:
< li>데이터 압축 회로: 메르켈 트리와 유사한 기능으로, 수집된 모든 데이터가 특정 메르켈 트리 루트에서 오는지 확인합니다.
서명 일괄 검증 회로: 일괄 검증은 각 장치에 연결된 서명을 사용하여 장치의 데이터 유효성을 검증합니다.
DePIN 계산 회로: 헬스케어 프로젝트의 걸음 수 또는 태양광 발전소의 에너지 생산량 확인과 같은 DePIN 프로젝트별 계산 로직이 올바르게 수행되었는지 증명합니다.
증명 집계 회로: 모든 증명을 하나의 증명으로 집계하여 L1 스마트 컨트랙트의 최종 검증을 받습니다.
데이터 증명 집계는 오프체인 연산과 데이터 처리를 검증하는 안정적이고 효율적인 방법을 제공하여 DePIN 프로젝트 계산의 무결성과 검증 가능성을 보장하는 데 매우 중요합니다.
4. 결론
요약하면, W3bstream은 탈중앙화된 정렬 네트워크를 통해 데이터 전처리를 효율적으로 관리함으로써 DePIN의 확장성에 기여합니다. 대규모 네트워크에서 복잡한 계산을 검증하는 데 필수적인 통합 증명 생성을 지원합니다. 오프체인 계산을 촉진하고 온체인 증명과 비교하여 증명을 검증하는 강력한 메커니즘을 제공함으로써 W3bstream은 DePIN 애플리케이션의 처리량과 효율성을 크게 향상시킵니다. W3bstream은 속도, 보안, 비용 효율성으로 인해 새로운 DePIN 애플리케이션을 위한 완벽한 선택인 IoTeX 블록체인을 사용하지만, 모든 블록체인의 모든 기존 DePIN 프로젝트를 지원할 수 있습니다. 확장 가능한 보안 인프라를 지원하는 아키텍처는 광범위한 탈중앙화 네트워크 생태계의 중요한 부분이 될 것입니다.
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