DePIN科普文：IoTeX、DePHY和peaq等基础设施是怎么运转的

作者：Pika，Sui公链大使，DePIN研究员

导语：

尽管DePIN赛道在当下十分火热，但DePIN相关的物联网设备要大规模接入到区块链，仍存在技术上的障碍。一般而言，若要将物联网硬件接入到区块链中，要经历以下三个关键阶段：

1. 硬件设备的可信任运行；

2. 收集验证并提供数据；

3. 将数据分发到不同应用。

这三个阶段中存在不同的攻击场景与反制手段，需要引入各种机制设计。本文从项目工作流程与协议设计的角度，回顾分析了物联网设备从可信任产生数据，验证存储数据，通过计算产生证明，和向区块链rollup数据的整个流程。如果你是DePIN赛道的创业者，希望本文可以在方法论和技术设计上对你的项目发展有所帮助。

下文中，我们以空气质量检测的场景为例，结合IoTeX、DePHY、peaq这三个DePIN基础设施进行分析，向大家阐明DePIN基础设施是如何工作的。此类基础设施平台可以对接物联网设备与区块链/Web3设施，帮助项目方快速启动DePIN应用类项目。

硬件设备的可信任运行

硬件设备的可信任，包括设备身份的信任与程序执行可验证无篡改的信任。

DePIN的基础工作模式

在大多数DePIN项目的激励方案里，硬件设备的运行者会对外提供服务，以此为筹码向激励系统索要奖励，比如在Helium中，网络热点设备通过提供信号覆盖，来获取HNT奖励。但在从系统中获取激励前，DePIN设备需要先出示证据，证明自己的确按要求付出了一定“努力”。

这类用于证明自己在现实世界中提供了某类服务、进行了某些活动的证明，被称为物理工作证明(Proof of Physical Work, PoPW)。在DePIN项目的协议设计中，物理工作证明占有举足轻重的地位，相应的也存在各种攻击场景与对应的反制手段。

DePIN项目要依托于区块链完成激励分发与代币分配。类似于传统公链中的公私钥体系，DePIN设备的身份核验流程中，也需要使用公私钥，私钥用于生成和签署“物理工作证明”，公钥则被外界用于验证上述证明，或作为硬件设备的身份标签(Device ID)。

除此之外，直接用设备的链上地址接收代币激励并不方便，因此DePIN项目方往往在链上部署一个智能合约，合约中记录着不同设备持有人的链上账户地址，类似于数据库中一对一或多对一的关系。这种方式下，链下物理设备应当收到的代币奖励，可以直接打到设备持有人的链上账户里。

女巫攻击

绝大多数提供激励机制的平台，都会遇到“女巫攻击”，就是说有人可能操控大量的账号或设备，或是生成不同的身份证明，伪装成多个人，拿多份奖励。以我们前面提到的空气质量检测为例，提供此服务的设备越多，系统分发出去的奖励也越多。有人可以通过技术手段，快速生成多份空气检测数据以及对应的设备签名，制造大量的物理工作证明来获利，这会使DePIN项目的代币陷入高通胀，所以要制止此类作弊行为。

所谓的反女巫，如果不采用KYC等破坏隐私性的方法，最常见的措施就是POW和POS，在比特币协议中，矿工要付出大量的算力资源，才能获得挖矿奖励，POS公链则直接让网络参与者质押大量的资产。

在DePIN领域中，反女巫可以归结为“抬高物理工作证明的生成成本”，由于物理工作证明的生成，依赖于有效的设备身份信息（私钥），所以只要抬高身份信息的获得成本，就可以防止某些低成本生成大量工作证明的作弊行为。

针对上述目标，一种相对有效的方案是，让DePIN设备生产商垄断身份信息的生成权限，对设备进行定制化处理，为每部设备录入唯一的身份标签。这就好比，由公安局统一记录全体公民的身份信息，只有在公安局数据库里可查的人，才有资格领取政府补贴。

（图片来源：DigKey）

在生产环节，DePIN设备厂商会使用程序在足够长的时间里生成根密钥，然后随机选择根密钥使用eFuse技术写入到芯片中。这里要科普下，eFuse（可编程电子熔断器）是在集成电路中存储信息的电子技术，录入的信息通常无法被篡改或擦除，具有较强的安全保障。

在这种生产流程下，设备持有者和生产商都无法获知设备的私钥，以及根密钥。硬件设备可以在TEE的隔离环境中，从根密钥导出并使用工作密钥，包含签署信息用的私钥，和交由外界验证设备身份的公钥。TEE环境外的人或程序都无法感知到密钥的细节。