Tác giả: IoTeX Foundation, Bản dịch: Golden Finance xiaozou
Gần đây, DePIN đã bước vào xu hướng tiền điện tử phổ biến, kéo theo các vấn đề và thách thức như phân quyền, khả năng mở rộng, khả năng xác minh, quản lý xác thực và tin cậy dữ liệu. Bài viết này sẽ đi sâu vào một số vấn đề này, cũng như một số giải pháp do nhóm cốt lõi IoTeX cung cấp thông qua sản phẩm W3bstream, một kiến trúc có thể mở rộng tập trung vào tổng hợp để tính toán dữ liệu ngoài chuỗi.
1. Đại diện DePIN (Mạng cơ sở hạ tầng vật lý phi tập trung) Đây là một đại diện chính thay đổi trong hệ thống Internet of Things truyền thống dựa trên Web2. Theo truyền thống, các hệ thống IoT tập trung vào đám mây, với dữ liệu có nguồn gốc từ các thiết bị vật lý được truyền lên đám mây để xử lý và lưu trữ thông qua các cổng IoT hoặc tập trung vào biên, liên quan đến các máy chủ biên xử lý dữ liệu gần nguồn hơn. . Những kiến trúc này, mặc dù phổ biến trong các ứng dụng IoT, nhưng có bản chất tập trung hoặc kết hợp. Tuy nhiên, DePIN giới thiệu một cách tiếp cận sáng tạo bằng cách tích hợp ba công nghệ cốt lõi – blockchain, IoT và kinh tế mã thông báo. Sự tích hợp này hỗ trợ việc tạo ra mạng lưới cơ sở hạ tầng và nền kinh tế máy móc ngay từ đầu. Điều làm cho DePIN trở nên độc đáo là mô hình hướng đến cộng đồng, khuyến khích các ứng dụng được xây dựng vì lợi ích chung, thay vì được một công ty duy nhất triển khai và duy trì tập trung.
Có hai loại DePIN chính:
Mạng tài nguyên vật lý (PRN): Loại mạng này tập trung vào phần cứng liên quan đến vị trí để cung cấp hàng hóa hoặc dịch vụ độc đáo. Các ví dụ bao gồm kết nối không dây, trí thông minh không gian địa lý thông qua các cảm biến dành riêng cho khu vực và các ứng dụng di động như dịch vụ ô tô.
Mạng tài nguyên kỹ thuật số (DRN): DRN khuyến khích triển khai phần cứng các tài nguyên thay thế (chẳng hạn như sức mạnh tính toán, lưu trữ hoặc băng thông), hỗ trợ Cho phép tạo mạng quy mô lớn cho các tác vụ như kết xuất video/âm thanh hoặc phân phối lưu trữ mà không cần phần cứng dành riêng cho vị trí.
DePIN có hệ sinh thái phong phú và đầy màu sắc, đồng thời nhiều công ty khởi nghiệp đang khám phá các khía cạnh khác nhau, chẳng hạn như điện toán phi tập trung, lưu trữ và băng thông .Các giao thức mạng và truyền thông. Bất kể dự án thuộc loại nào, DePIN đều phải đối mặt với những thách thức cố hữu của riêng nó, chẳng hạn như thiết lập xác thực hệ thống, giải quyết các vấn đề về quyền riêng tư và đặc biệt là khả năng mở rộng.
2. Thử thách về khả năng mở rộng DePIN
Như đã đề cập trước đó, khả năng mở rộng là Một thách thức chính, được xác định bởi các đặc điểm vốn có của ứng dụng DePIN. DePIN thường liên quan đến các mạng lớn với số lượng lớn thiết bị, tạo và xử lý lượng lớn dữ liệu. Đồng thời, mặc dù việc tích hợp với công nghệ blockchain mang lại nền tảng tin cậy vững chắc nhưng nó cũng mang lại những hạn chế riêng. Blockchain được biết đến với mức độ tin cậy cao nhưng bị cản trở bởi khả năng xử lý hạn chế và lưu trữ dữ liệu đắt tiền. Sự tương phản giữa nhu cầu dữ liệu và mạng lưới rộng lớn này với khả năng xử lý hạn chế của blockchain chắc chắn làm nổi bật những thách thức về khả năng mở rộng mà các ứng dụng DePIN phải đối mặt.
Phương pháp cuộn Ethereum
Ethereum luôn áp dụng Giải pháp đối với vấn đề về khả năng mở rộng là lộ trình tập trung vào tổng số. Chiến lược này về cơ bản là xem xét lại cách xử lý dữ liệu và thực hiện các giao dịch trong mạng blockchain.
(1) L2 Rollup: Ethereum ủng hộ việc giảm tải hầu hết việc xử lý và thực thi dữ liệu sang mạng L2 Rollup, thay vì dựa hoàn toàn vào L1 (khối chính chain) để thực hiện tất cả công việc. Các mạng này chạy dọc theo chuỗi chính nhưng xử lý các giao dịch theo cách hiệu quả hơn.
(2) Giao dịch hàng loạt: Mạng L2 thu thập các giao dịch từ mạng L1 và xử lý chúng theo lô. Bằng cách gộp nhiều giao dịch, mạng Rollup có thể xử lý các gói giao dịch hiệu quả hơn so với xử lý từng giao dịch một trên chuỗi chính.
(3) Tạo và xác minh bằng chứng: Mạng L2 tạo bằng chứng sau khi xử lý hàng loạt giao dịch. Bằng chứng này là bằng chứng mật mã xác minh rằng tất cả các giao dịch được xử lý trong mạng Rollup đều hợp lệ. Mạng L1 sau đó xác minh bằng chứng này thông qua hợp đồng thông minh. Quá trình này đảm bảo tính toàn vẹn của các giao dịch được xử lý trên mạng L2.
(4) Mỏ neo tin cậy L1: Mặc dù giảm tải xử lý dữ liệu cho mạng L2, chuỗi khối L1 vẫn giữ vai trò là mỏ neo tin cậy cốt lõi. Nó thực hiện điều này bằng cách xác thực các bằng chứng từ mạng L2, từ đó duy trì tính toàn vẹn và bảo mật của toàn bộ mạng.
(5) Chuyển đổi trạng thái hiệu quả: Mạng L1 nhận được các bằng chứng này và các chuyển đổi trạng thái tương ứng, đồng thời nó có thể xử lý lô giao dịch này hiệu quả hơn. Cách tiếp cận này giúp giảm gánh nặng cho mạng L1, cho phép nó hoạt động hiệu quả hơn như một điểm neo tin cậy trong khi xử lý ít nhiệm vụ hơn nhưng quan trọng hơn.
Cách tiếp cận tập trung vào tổng hợp này cho phép Ethereum tăng cường đáng kể khả năng mở rộng và có thể áp dụng cho DePIN với những điều chỉnh nhỏ.
3. W3bstream: L2 Rollup dành riêng cho DePIN
Như đã đề cập ở trên, Rollup Cách tiếp cận lấy trung tâm cũng có thể được sử dụng để mở rộng các ứng dụng DePIN. Cách tiếp cận này là ý tưởng cốt lõi đằng sau IoTeX W3bstream. Mạng L2 của IoTeX được tạo riêng cho dự án Scaling DePIN và có khả năng nén (tổng hợp) một lượng lớn dữ liệu ngoài chuỗi thành các bằng chứng không có kiến thức nhỏ hơn, có thể kiểm chứng để kích hoạt trên chuỗi buôn bán. Bây giờ chúng ta hãy xem các thành phần chính của phương pháp này:
Thiết bị thông minh có chủ quyền: Những thiết bị này rất quan trọng đối với độ tin cậy dữ liệu của dự án DePIN. Được triển khai trong thế giới thực, các thiết bị này không chỉ thu thập dữ liệu mà còn thể hiện độ tin cậy của quy trình thu thập dữ liệu.
Lớp sẵn có của dữ liệu: Lớp sẵn có của dữ liệu chịu trách nhiệm lưu trữ tạm thời dữ liệu nhận được từ thiết bị. Nó có thể là trên chuỗi hoặc ngoài chuỗi và khác với lưu trữ vĩnh viễn do tính chất ngắn hạn của nó.
Mạng phân loại phi tập trung (DSN): DSN đạt được sự đồng thuận về dữ liệu được thu thập từ các thiết bị và lưu trữ dữ liệu đó trong lớp dữ liệu sẵn có. Sự đồng thuận này là cần thiết để thực hiện bất kỳ tính toán có ý nghĩa nào.
Mạng tổng hợp phi tập trung: Mạng này chịu trách nhiệm tính toán, truy xuất dữ liệu theo lô từ lớp sẵn có của dữ liệu và phục vụ một hoặc nhiều thiết bị Tạo bằng chứng không có kiến thức về tổng hợp.
Mạng L1: Hợp đồng thông minh trên L1 có thể đóng vai trò là người xác nhận để xác minh bằng chứng không có kiến thức do các nhà tổng hợp ngoài chuỗi tạo ra. Bằng cách này, L1 đóng vai trò là nền tảng tin cậy và lớp giải quyết cho các ứng dụng DePIN. Lưu đồ cấp cao của kiến trúc này như sau:
Các phần sau sẽ phân tích kiến trúc này chi tiết hơn, bắt đầu từ từ cách thu thập Dữ liệu đáng tin cậy bắt đầu, sau đó giải thích về quá trình tiền xử lý dữ liệu và tính khả dụng của dữ liệu trước khi khám phá quy trình tạo bằng chứng tổng hợp.
(1) Thu thập dữ liệu đáng tin cậy
Trong DePIN In ứng dụng, việc thu thập dữ liệu đáng tin cậy là rất quan trọng và chủ yếu đạt được thông qua hai phương pháp: dựa trên TEE (Môi trường thực thi đáng tin cậy) và dựa trên bằng chứng không có kiến thức (ZKP).
Dựa trên TEE: Số lượt vượt qua TEE Các khu vực được bảo vệ của thiết bị cách ly mã thu thập dữ liệu để đảm bảo thu thập dữ liệu an toàn. Cách tiếp cận này cũng bao gồm xác thực từ xa, hỗ trợ xác minh bên ngoài về hoạt động của thiết bị và tính toàn vẹn của mã.
Dựa trên ZKP: Phương pháp này cho phép các thiết bị chứng minh tính chính xác của việc thu thập dữ liệu mà không làm rò rỉ dữ liệu cơ bản. Nó sẽ thay đổi dựa trên khả năng của thiết bị, sử dụng thế hệ ZKP tích hợp cho các thiết bị mạnh mẽ và thế hệ từ xa cho các thiết bị hạn chế hơn.
Sự kết hợp giữa TEE và ZKP làm tăng độ tin cậy trong việc thu thập dữ liệu của các ứng dụng DePIN và ảnh hưởng đến hiệu quả chung của các hệ thống tài chính liên quan. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu quả của ZKP, đặc biệt đối với các thiết bị có nhiều cảm biến hoặc nhu cầu thu thập dữ liệu phức tạp.
(2) Xử lý trước dữ liệu và tính sẵn có của dữ liệu
Thành phần chính thứ hai của kiến trúc DePIN là tiền xử lý dữ liệu và đảm bảo tính khả dụng của dữ liệu, được hỗ trợ bởi mạng tuần tự phi tập trung. Mạng phục vụ nhiều dự án DePIN và giải quyết các thách thức về tính đa dạng của thiết bị, đặc biệt là trong các giao thức truyền thông.
Mạng phân loại phi tập trung:
< li>Chức năng: Thực hiện tiền xử lý dữ liệu. Dữ liệu đến từ các thiết bị khác nhau và mạng xử lý dữ liệu để đảm bảo tính nhất quán và tương thích của dữ liệu.
Quy trình xác minh: Mỗi nút trong mạng xác minh dữ liệu qua hai bước: (1) Xác nhận tính hợp lệ của quy trình thu thập dữ liệu , bạn có thể xác nhận điều này bằng cách kiểm tra báo cáo chứng nhận do thiết bị hỗ trợ TEE cung cấp hoặc bằng cách xác minh chứng chỉ do thiết bị tạo ra. (2) Xác minh chữ ký thiết bị để đảm bảo tính xác thực của nguồn dữ liệu.
Lưu trữ và tính khả dụng của dữ liệu:
Sau khi xử lý trước: Sau khi dữ liệu được xử lý trước và đạt được sự đồng thuận trong mạng, dữ liệu sẽ được xử lý được lưu trữ trong các tầng sẵn có của dữ liệu dành riêng cho Dự án.
Giải pháp lưu trữ tùy chỉnh: Các dự án có thể linh hoạt chọn mức sẵn có dữ liệu ưa thích của mình. Điều này đạt được thông qua các bộ điều hợp lưu trữ có thể định cấu hình cho phép dữ liệu được lưu trữ ở các mức sẵn có của dữ liệu đã chọn.
Phần này của kiến trúc DePIN đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu chuẩn hóa và bảo vệ luồng dữ liệu từ các thiết bị khác nhau, đảm bảo rằng dữ liệu được lưu trữ chính xác. xử lý thống nhất và lưu trữ hiệu quả.
(3) Tổng hợp bằng chứng dữ liệu
Kiến trúc DePIN thành phần thứ ba tập trung vào việc tạo bằng chứng tổng hợp, một quy trình cần thiết để xác thực các tính toán của dự án DePIN.
Các nút tổng hợp và nhóm điện toán:
Mạng bao gồm các nút tổng hợp, mà các Nút tạo thành một nhóm tài nguyên điện toán ngoài chuỗi được chia sẻ giữa tất cả các dự án DePIN. Các nút này chọn định kỳ một bộ tổng hợp nhàn rỗi để xử lý các tác vụ tính toán cho một dự án DePIN cụ thể dựa trên trình giám sát trạng thái trên chuỗi.
Nút tổng hợp thực hiện nhiệm vụ:
Nút đã chọn lấy dữ liệu từ tính khả dụng của dữ liệu lớp, sau đó thực hiện các tính toán cần thiết và tạo bằng chứng cho dự án DePIN. Bằng chứng này được gửi đến hợp đồng thông minh L1 để xác minh, sau đó nút trở về trạng thái không hoạt động.
Để tạo bằng chứng tổng hợp, hệ thống sẽ sử dụng mạch tổng hợp phân cấp bao gồm các thành phần sau:
Mạch nén dữ liệu: Chức năng của nó tương tự như cây Merkle, xác minh tất cả dữ liệu được thu thập Tất cả đều đến từ rễ cây Merkel cụ thể.
Mạch xác minh hàng loạt chữ ký: Xác minh tính hợp lệ của dữ liệu từ các thiết bị theo lô và mỗi thiết bị được liên kết với một chữ ký.
Mạch tính toán DePIN: Bằng chứng về logic tính toán cụ thể cho các dự án DePIN (chẳng hạn như xác minh số bước trong dự án chăm sóc sức khỏe hoặc thế hệ năng lượng của nhà máy điện mặt trời) được thực hiện đúng.
Mạch tổng hợp bằng chứng: tổng hợp tất cả bằng chứng thành một bằng chứng để xác minh lần cuối bằng hợp đồng thông minh L1.
Việc tổng hợp bằng chứng dữ liệu là rất quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn và có thể xác minh được trong các tính toán của dự án DePIN, cung cấp nền tảng để xác minh Điện toán ngoài chuỗi và xử lý dữ liệu cung cấp các phương pháp đáng tin cậy và hiệu quả.
4. Kết luận
Tóm lại, W3bstream quản lý hiệu quả thông qua mạng phân loại phi tập trung. góp phần vào khả năng mở rộng của DePIN. Nó hỗ trợ tạo bằng chứng tổng hợp, điều này rất quan trọng để xác thực các tính toán phức tạp trên các mạng lớn. Bằng cách hỗ trợ tính toán ngoài chuỗi và cung cấp các cơ chế mạnh mẽ để xác minh bằng chứng trên chuỗi, W3bstream cải thiện đáng kể thông lượng và hiệu quả của các ứng dụng DePIN. Mặc dù W3bstream dựa trên chuỗi khối IoTeX (vẫn là lựa chọn hoàn hảo cho các ứng dụng DePIN mới nổi nhờ tốc độ, tính bảo mật và hiệu quả về chi phí), nhưng nó có thể hỗ trợ mọi dự án DePIN hiện có trên bất kỳ chuỗi khối nào. Kiến trúc của nó, hỗ trợ cơ sở hạ tầng bảo mật có thể mở rộng, khiến nó trở thành một phần quan trọng của hệ sinh thái web phi tập trung rộng lớn hơn.
Anais
Edmund
Alex
Kikyo
Huang Bo
JinseFinance
Nell
Cointelegraph