作者：Guy Wuollet，a16z Crypto合伙人；翻譯：喜來順財經xiaozou
現有電信、能源、供水與交通等物理基礎設施網絡往往是自然壟斷市場——由單一企業(yè)提供服務的成本遠低于競爭環(huán)境下的成本。在多數發(fā)達國家，這些網絡受制于復雜的政府監(jiān)管與規(guī)制約束，導致創(chuàng)新動力匱乏，更遑論糟糕的客戶體驗、落后的用戶界面、平庸的服務質量和遲緩的響應速度。這些網絡效率低下且維護不善的狀況絕非巧合，加州山火導致PG&E破產的事件，或是傳統(tǒng)電信公司的保護性法規(guī)都是明證。在發(fā)展中國家，情況則更為嚴峻：這些基礎服務要么缺失，要么價格高昂且供應稀缺。
我們可以做得更好。物理基礎設施網絡的去中心化，為我們提供了跨越式發(fā)展的機遇，能夠繞過僵化的傳統(tǒng)壟斷體系，建立更健壯、更易投資、更透明的網絡。DePIN協(xié)議本質是由用戶擁有和運營的服務體系，允許任何人參與維系日常生活中的關鍵基礎設施建設。它有望成為強大的民主化力量，推動社會向更高效、更開放的方向發(fā)展。
本文將闡述DePIN的定義和價值，并分享評估DePIN協(xié)議的框架體系，重點探討建設DePIN協(xié)議時需要關注的核心問題——驗證機制。
去中心化物理基礎設施網絡（DePIN）指運用密碼學與機制設計，確保客戶能從服務提供商群體中獲取物理服務的充分去中心化網絡，可打破自然壟斷格局，釋放競爭紅利（后文將詳細展開）。客戶通常是終端用戶，也可能是代表用戶的應用；提供商多為中小企業(yè)，也可能涵蓋零工勞動者乃至行業(yè)巨頭。此處的"去中心化"強調權力與控制權的分散，而非僅指物理分布或數據結構的去中心化。
設計得當的DePIN協(xié)議能激勵用戶與中小企業(yè)參與物理基礎設施網絡，在貢獻透明度的同時共同參與網絡治理。正如互聯網由用戶生成內容主導，DePIN讓用戶生成服務主導物理世界成為可能。更重要的是，正如區(qū)塊鏈正在打破科技巨頭的"吸引-榨取"壟斷循環(huán)，DePIN協(xié)議有望瓦解現實世界的公用事業(yè)壟斷。
以能源領域為例。美國電網體系正自發(fā)走向去中心化，這種趨勢甚至早于加密技術的介入。輸電瓶頸與新發(fā)電設施并網延遲，催生了分布式發(fā)電的商業(yè)模式。家庭與企業(yè)通過安裝太陽能板實現電網邊緣發(fā)電，或配置儲能電池調節(jié)供電。這意味著他們不僅從電網購電，還能反向售電。
隨著分布式發(fā)電與儲能的普及，大量電網連接設備已不再由公用事業(yè)公司掌控。這些用戶自有設備本可通過關鍵時段的充放電優(yōu)化電網運行，但為何未能實現？現有公用事業(yè)體系缺乏有效手段獲取用戶設備狀態(tài)數據，或購買其控制權。能源行業(yè)協(xié)議Daylight提出解決了方案：構建去中心化網絡，使用戶能出售設備狀態(tài)數據，能源公司可付費獲得臨時控制權——簡言之，Daylight正在建設去中心化虛擬電廠。
相比中心化壟斷模式，這種模式有望打造更可靠高效的電網體系，實現用戶自有發(fā)電、數據質量提升及信任假設簡化。這正是DePIN的承諾。
DePIN協(xié)議具有革新日常物理基礎設施的巨大潛力，但實現這一愿景需攻克三大挑戰(zhàn)：
· 判斷具體場景是否真正需要去中心化
· 市場化策略制定
· 驗證機制設計（最嚴峻的挑戰(zhàn)）
本文有意避開特定物理基礎設施領域的技術難題——并非因其不重要，而是因其具有高度專業(yè)性。我們將聚焦去中心化網絡的抽象構建原則，為跨行業(yè)的DePIN項目提供普適建議。
（1）為什么選擇DePIN？
構建DePIN協(xié)議的兩大常見動因是降低硬件部署資本支出（capex）和整合碎片化產能。此外，DePIN能基于物理基礎設施建立中立開發(fā)者平臺，通過開放API（如能源數據接口）或中立共享市場等實現無許可創(chuàng)新。通過去中心化，DePIN協(xié)議實現抗審查性、消除平臺風險、激活無許可創(chuàng)新——這種可組合性與無許可創(chuàng)新正是以太坊和Solana成功的關鍵。傳統(tǒng)物理基礎設施網絡建設依賴中心化企業(yè)且成本高昂，而DePIN通過所有權分散實現了成本與控制權的分布式配置。
資本支出（capex）優(yōu)勢
許多DePIN協(xié)議鼓勵用戶通過購買硬件參與網絡運營，這種方式避免了中心化企業(yè)承擔巨額資本支出。資本支出正是多數基礎設施被視為自然壟斷的主因之一，較低資本支出賦予DePIN結構性優(yōu)勢。
以電信業(yè)為例：新網絡標準的推廣常因配套硬件部署的高額capex受阻。有分析預測，美國5G網絡部署需2750億美元私人投資。
相比之下，DePIN項目Helium在沒有單一主體大額前期投入的情況下，建成了全球最大的遠距離低功耗（LoRaWAN）網絡。LoRaWAN是一個非常適合物聯網（IoT）用例的標準。Helium與硬件制造商合作推出LoRaWAN路由器，用戶直接從廠商采購設備成為網絡運營者，為付費客戶提供數據傳輸服務。Helium目前正擴展5G蜂窩網絡覆蓋。
若采用傳統(tǒng)模式部署同等規(guī)模的物聯網網絡，不僅需要巨額前期投入，還需承擔用戶基礎不足的風險。而作為DePIN協(xié)議，Helium成功驗證了市場供給側，優(yōu)化了成本結構。
產能聚合效應
某些物理資源存在大量閑置產能，但傳統(tǒng)企業(yè)難以有效整合。以硬盤閑置空間為例：單個硬盤的閑置空間對AWS等云存儲商微不足道，但通過Filecoin等DePIN協(xié)議聚合后，這些碎片空間就能形成云存儲服務。DePIN協(xié)議利用區(qū)塊鏈技術協(xié)調普通個體，使其得以為大型網絡貢獻力量。
無許可創(chuàng)新
DePIN協(xié)議最關鍵的特色是支持無許可創(chuàng)新——任何人都能在協(xié)議層進行建設，這與地方電力公司電網形成鮮明對比。相比降低capex或聚合產能，這一特性的價值常被低估。
無許可創(chuàng)新使物理基礎設施能以軟件迭代的速度進化。人們常贊嘆"比特世界"的創(chuàng)新速度，卻感慨"原子世界"的創(chuàng)新遲滯。對建設者和投資者而言，DePIN提供了彌合這兩界差距的最佳路徑。當全球任何聯網者都能提議新的物理系統(tǒng)組織方式時，智慧與創(chuàng)造力將催生超越現有水平的解決方案。
可組合性
無許可創(chuàng)新能加速"原子"進化速度的根源在于可組合性。它允許建設者專注開發(fā)最佳單點解決方案，并實現輕松集成。DeFi領域的"貨幣樂高"已展現這種力量，DePIN的"基礎設施樂高"將產生同等影響。
（2）市場化：機遇與挑戰(zhàn)
構建DePIN協(xié)議比開發(fā)區(qū)塊鏈更復雜，因為它需要同時解決去中心化協(xié)議和傳統(tǒng)商業(yè)的雙重挑戰(zhàn)。比特幣和以太坊最初都獨立于傳統(tǒng)金融與云計算體系，而大多數DePIN協(xié)議不得不直面物理世界的既有問題。
多數DePIN領域從啟動之初就需與中心化系統(tǒng)交互（如公用事業(yè)、有線電視、網約車和ISP）。這些現有網絡往往享有規(guī)制制約和強網絡效應保護，新進入者難以展開競爭。正如去中心化網絡是互聯網壟斷的天然解藥，DePIN網絡可成為物理基礎設施壟斷的克星。
DePIN建設者需先找準價值切入點，再逐步擴張至挑戰(zhàn)整個物理網絡。找準這個"楔子"對未來成功至關重要。同時需明確網絡與現有替代方案的接口方式——傳統(tǒng)企業(yè)通常對運行全節(jié)點、自主托管或鏈上交易存在技術障礙，且普遍缺乏加密認知。
有效策略是：先證明協(xié)議價值（暫不提及加密底層），待合作方認可價值后再引入加密概念。簡言之，建設者應根據受眾特點轉化協(xié)議價值主張，構建情感共鳴的敘事框架。
從戰(zhàn)術層面來看，與現有網絡的接口通常需要早期中介服務和精細的實體結構設計，這些都與目標領域高度相關。
企業(yè)級銷售是另一大挑戰(zhàn)。這類銷售通常需要定制化、高接觸度的服務流程，客戶要求明確的責任主體。而DePIN網絡沒有單一代表主體，傳統(tǒng)銷售模式難以適用。解決方案是引入中心化企業(yè)作為初期分銷伙伴。舉個例子，一個中心化的手機公司直接向普通消費者銷售并收取美元，同時使用一個去中心化電信網絡來實際提供服務。這抽象了加密錢包和自托管錢包的復雜性，并隱藏了產品的“加密”特性。
（3）DePIN的最大難題：驗證機制
驗證是構建DePIN協(xié)議最困難的環(huán)節(jié)，也是確保客戶獲得付費服務、提供商獲得正確報酬的唯一可靠方式。
池對池模式vs點對點模式
多數DePIN項目采用"客戶-資金池-服務池"模式：客戶向網絡發(fā)起請求，網絡分配服務商響應。這意味著客戶向網絡付費，網絡再向服務商結算。
替代方案是點對點模式：客戶直接向服務商請求服務。這要求客戶能發(fā)現可用服務商并自主選擇，支付也直接完成。
池對池模式對驗證的要求更高。在點對點模式下，雖然存在欺詐可能，但由于直接支付，任何一方發(fā)現欺詐都可終止交易，無需向網絡證明。而在池對池模式中，網絡需要仲裁機制解決糾紛——服務商通常承諾服從網絡分配作為準入條件，因此預防或解決爭議只能依賴去中心化驗證。
DePIN項目選擇池對池設計有兩大原因：其一便于通過原生代幣發(fā)放補貼；其二能優(yōu)化用戶體驗，減少鏈下基礎設施依賴（如Uniswap與0x的區(qū)別）。
代幣能解決網絡冷啟動問題。為建立網絡效應（Web2與Web3皆然），項目方通常需要提供補貼（形式包括直接經濟激勵或增值服務）。代幣既可提供經濟補貼，又能培育社區(qū)并賦予客戶治理權。
池對池模式允許客戶支付X，服務商獲得Y（X<Y）。這種差價通常因為項目方使用原生代幣獎勵服務商——投機者溢價購買代幣使得Y可能大于X。最終目標是提升服務效率、形成網絡效應，實現X>Y，協(xié)議從中獲取差額收益。
點對點模式難以實現代幣補貼。若客戶支付X，服務商獲得Y（X<Y），且雙方直接交互，服務商可能偽造自交易套利。在無許可的DePIN協(xié)議中，除非引入中心化或池對池機制，否則此問題尚無完美解決方案。
自交易問題
當用戶同時扮演客戶和服務商角色，通過自我交易套取網絡價值時，就構成自交易。解決自交易的最簡單方案是取消代幣激勵，但這會加劇冷啟動難度。
當自交易服務成本為零時（通常如此），危害尤甚。常見解決方案是要求服務商質押代幣（通常是原生代幣），并按質押權重分配客戶請求。
質押不能完全解決問題——大質押者仍可能通過分配給自己的請求獲利。例如當服務獎勵是客戶成本的5倍時，持有25%質押量的服務商每支出4個代幣可獲得5個獎勵（假設自交易服務成本為零，且從其他請求中獲益為零）。若自交易者能從其他分配請求中獲益，則套利空間更大。
驗證機制
既然我們已經了解了為什么驗證是一個如此關鍵的問題，那么讓我們討論一下DePIN項目可以考慮的驗證機制有哪些。
共識機制
多數區(qū)塊鏈采用共識機制（配合PoW/PoS等抗女巫攻擊方案）。將"共識"理解為"重執(zhí)行"更準確——網絡每個節(jié)點通常需要重新執(zhí)行所有計算（模塊化區(qū)塊鏈可能例外）。這種設計源于對拜占庭行為的防范，節(jié)點必須互驗結果。以太坊全網6000多個節(jié)點同時重執(zhí)行的代價顯而易見。
重執(zhí)行過程通常是透明的，除非采用可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）或全同態(tài)加密。
正確執(zhí)行證明（validity rollup、ZEXE等）
與要求區(qū)塊鏈網絡中的每個節(jié)點重新執(zhí)行每次狀態(tài)更改不同，可以讓單個節(jié)點執(zhí)行給定的狀態(tài)更改并生成該節(jié)點正確執(zhí)行狀態(tài)更改的證明。驗證正確執(zhí)行的證明比執(zhí)行計算本身要快（這個屬性使證明簡潔）。這種證明最常見的形式是SNARK（簡潔非交互知識論證）或STARK（簡潔透明知識論證）。SNARK和STARK通常被擴展為零知識證明，不透露關于被證明陳述的任何信息。因此，當用于壓縮計算證明時，你經常會看到SNARK/STARK和ZK證明一起出現。
使用正確執(zhí)行證明的最著名的區(qū)塊鏈類型可能是ZK rollup（ZKR）。一個ZKR是一個L2區(qū)塊鏈，它繼承了底層區(qū)塊鏈的部分安全性。ZKR對交易進行批處理，創(chuàng)建一個證明交易被正確執(zhí)行的證明，然后將該證明發(fā)布在L1上進行驗證。
正確執(zhí)行證明通常用于可擴展性和性能、隱私或兩者兼而有之。zkSync、Aztec、Aleo和Ironfish都是很好的例子。正確執(zhí)行證明可用于其他場景。Filecoin使用ZK-SNARK作為其存儲證明的一部分。正確執(zhí)行證明已經開始在機器學習推理、機器學習訓練、身份識別等領域部署。
隨機抽樣/統(tǒng)計測量
通過隨機抽樣驗證服務商響應質量。通常按質押權重分配"挑戰(zhàn)請求"，既驗證服務質量又防范自交易。由于在線獎勵常高于服務獎勵，抽樣能確保服務商真實在線。一個挑戰(zhàn)請求會隨機發(fā)送給一個服務商，如果服務商正確響應請求，并且請求的哈希值超過了某個難度閾值，那么該服務商就會獲得響應獎勵（相當于1區(qū)塊獎勵）。如果服務商不能區(qū)分客戶端請求和挑戰(zhàn)請求，那么正確地響應客戶端請求是理性選擇。一些版本的隨機抽樣已經在專注于網絡的DePIN項目中得到了最大化的采用，比如Nym、Orchid、Helium。
相比共識機制，抽樣驗證更具擴展性——樣本量可遠小于狀態(tài)變更次數。
可信硬件
可信硬件可以用于保護隱私（如上所述），但它也可以用于驗證傳感器數據。對于DePIN項目來說，去中心化驗證的最大挑戰(zhàn)之一是，DePIN項目必須與生俱來處理oracle問題（以無信任或最小化信任的方式將數據從實體空間帶到區(qū)塊鏈上）。可信硬件允許網絡根據實體空間傳感器數據的結果裁決任何客戶/提供商爭議。
可信硬件通常存在漏洞，最好在中短期內作為實用的解決方案使用，或者作為另一個深度防御措施。最常見的可信執(zhí)行環(huán)境是Intel SGX、Intel TDX和ARM TrustZone。Oasis、Secret Network和Phala等鏈都使用了可信執(zhí)行環(huán)境， SAUVE在計劃使用可信執(zhí)行環(huán)境。
白名單與審計機制
最務實且技術復雜度最低的驗證方案，往往是通過白名單機制準入特定物理設備參與DePIN協(xié)議，并依靠人工審計員審查日志與遙測數據來確保服務商合規(guī)運營。具體實施通常包括：定制搭載嵌入式簽名密鑰的硬件設備，要求所有入網設備必須從認證制造商采購。制造商將嵌入式密鑰組列入白名單，網絡僅接受白名單密鑰對簽名的數據。該方案需滿足兩個前提：設備密鑰極難提取，且制造商準確記錄密鑰與設備的對應關系。人工審計通常用于解決這些環(huán)節(jié)的潛在問題。
最終，為確保服務質量，DePIN協(xié)議常通過治理機制選舉"審計員"檢測惡意行為并提交報告。人工審計員能識別標準化協(xié)議難以察覺的復雜攻擊模式——這些攻擊一旦暴露在人類視角下往往顯而易見。審計員通常被授權向治理系統(tǒng)提交懲罰提案（如代幣罰沒），或直接觸發(fā)懲罰事件。該機制隱含另一前提：協(xié)議治理系統(tǒng)能以協(xié)議利益為先，但需應對社會共識中的人類激勵難題。
最優(yōu)方案選擇
面對多樣化的驗證方案，新興DePIN協(xié)議常面臨選擇困境：
共識機制與正確性證明往往不適用——它們僅能確保數字狀態(tài)變更的可驗證性，而DePIN涉及物理服務驗證，必須額外引入預言機（帶來次級信任假設）。
隨機抽樣具備高效性與博弈論優(yōu)勢，能良好適配物理服務驗證場景。可信硬件與白名單機制最簡單易行，適合初期啟動，但其中心化特性可能影響長期可持續(xù)性。
加密技術的興起源于挑戰(zhàn)國家貨幣壟斷的愿景，但互聯網接入、電力、供水等更基礎服務的壟斷卻長期被少數集團掌控。通過DePIN實現這些網絡的去中心化，我們不僅能構建更自由的社會，還將締造更高效、更繁榮的文明形態(tài)。
去中心化的未來意味著：創(chuàng)新解決方案的提出者不再局限于少數精英，而是激活遍布全球的人力資本。如果你對去中心化金融或開發(fā)者平臺感到振奮，不妨將這一美好愿景延伸至日常生活中那些更基礎、卻同樣亟待變革的網絡化服務領域。
喜來順財經
