撰文：Guy Wuollet，a16z Crypto 合伙人
翻译：金色财经 xiaozou
现有电信、能源、供水与交通等物理基础设施网络往往是自然垄断市场——由单一企业提供服务的成本远低于竞争环境下的成本。在多数发达国家，这些网络受制于复杂的政府监管与规制约束，导致创新动力匮乏，更遑论糟糕的客户体验、落后的用户界面、平庸的服务质量和迟缓的响应速度。这些网络效率低下且维护不善的状况绝非巧合，加州山火导致 PG&E 破产的事件，或是传统电信公司的保护性法规都是明证。在发展中国家，情况则更为严峻：这些基础服务要么缺失，要么价格高昂且供应稀缺。
我们可以做得更好。物理基础设施网络的去中心化，为我们提供了跨越式发展的机遇，能够绕过僵化的传统垄断体系，建立更健壮、更易投资、更透明的网络。DePIN 协议本质是由用户拥有和运营的服务体系，允许任何人参与维系日常生活中的关键基础设施建设。它有望成为强大的民主化力量，推动社会向更高效、更开放的方向发展。
本文将阐述 DePIN 的定义和价值，并分享评估 DePIN 协议的框架体系，重点探讨建设 DePIN 协议时需要关注的核心问题——验证机制。
1、DePIN 是什么？
去中心化物理基础设施网络（DePIN）指运用密码学与机制设计，确保客户能从服务提供商群体中获取物理服务的充分去中心化网络，可打破自然垄断格局，释放竞争红利（后文将详细展开）。客户通常是终端用户，也可能是代表用户的应用；提供商多为中小企业，也可能涵盖零工劳动者乃至行业巨头。此处的「去中心化」强调权力与控制权的分散，而非仅指物理分布或数据结构的去中心化。
设计得当的 DePIN 协议能激励用户与中小企业参与物理基础设施网络，在贡献透明度的同时共同参与网络治理。正如互联网由用户生成内容主导，DePIN 让用户生成服务主导物理世界成为可能。更重要的是，正如区块链正在打破科技巨头的「吸引 - 榨取」垄断循环，DePIN 协议有望瓦解现实世界的公用事业垄断。
2、DePIN 实践案例：电网系统
以能源领域为例。美国电网体系正自发走向去中心化，这种趋势甚至早于加密技术的介入。输电瓶颈与新发电设施并网延迟，催生了分布式发电的商业模式。家庭与企业通过安装太阳能板实现电网边缘发电，或配置储能电池调节供电。这意味着他们不仅从电网购电，还能反向售电。
随着分布式发电与储能的普及，大量电网连接设备已不再由公用事业公司掌控。这些用户自有设备本可通过关键时段的充放电优化电网运行，但为何未能实现？现有公用事业体系缺乏有效手段获取用户设备状态数据，或购买其控制权。能源行业协议 Daylight 提出解决了方案：构建去中心化网络，使用户能出售设备状态数据，能源公司可付费获得临时控制权——简言之，Daylight 正在建设去中心化虚拟电厂。
相比中心化垄断模式，这种模式有望打造更可靠高效的电网体系，实现用户自有发电、数据质量提升及信任假设简化。这正是 DePIN 的承诺。
3、DePIN 构建指南
DePIN 协议具有革新日常物理基础设施的巨大潜力，但实现这一愿景需攻克三大挑战：
- 判断具体场景是否真正需要去中心化
- 市场化策略制定
- 验证机制设计（最严峻的挑战）
本文有意避开特定物理基础设施领域的技术难题——并非因其不重要，而是因其具有高度专业性。我们将聚焦去中心化网络的抽象构建原则，为跨行业的 DePIN 项目提供普适建议。
（1）为什么选择 DePIN？
构建 DePIN 协议的两大常见动因是降低硬件部署资本支出（capex）和整合碎片化产能。此外，DePIN 能基于物理基础设施建立中立开发者平台，通过开放 API（如能源数据接口）或中立共享市场等实现无许可创新。通过去中心化，DePIN 协议实现抗审查性、消除平台风险、激活无许可创新——这种可组合性与无许可创新正是以太坊和 Solana 成功的关键。传统物理基础设施网络建设依赖中心化企业且成本高昂，而 DePIN 通过所有权分散实现了成本与控制权的分布式配置。
资本支出（capex）优势
许多 DePIN 协议鼓励用户通过购买硬件参与网络运营，这种方式避免了中心化企业承担巨额资本支出。资本支出正是多数基础设施被视为自然垄断的主因之一，较低资本支出赋予 DePIN 结构性优势。
以电信业为例：新网络标准的推广常因配套硬件部署的高额 capex 受阻。有分析预测，美国 5G 网络部署需 2750 亿美元私人投资。
相比之下，DePIN 项目 Helium 在没有单一主体大额前期投入的情况下，建成了全球最大的远距离低功耗（LoRaWAN）网络。LoRaWAN 是一个非常适合物联网（IoT）用例的标准。Helium 与硬件制造商合作推出 LoRaWAN 路由器，用户直接从厂商采购设备成为网络运营者，为付费客户提供数据传输服务。Helium 目前正扩展 5G 蜂窝网络覆盖。
若采用传统模式部署同等规模的物联网网络，不仅需要巨额前期投入，还需承担用户基础不足的风险。而作为 DePIN 协议，Helium 成功验证了市场供给侧，优化了成本结构。
产能聚合效应
某些物理资源存在大量闲置产能，但传统企业难以有效整合。以硬盘闲置空间为例：单个硬盘的闲置空间对 AWS 等云存储商微不足道，但通过 Filecoin 等 DePIN 协议聚合后，这些碎片空间就能形成云存储服务。DePIN 协议利用区块链技术协调普通个体，使其得以为大型网络贡献力量。
无许可创新
DePIN 协议最关键的特色是支持无许可创新——任何人都能在协议层进行建设，这与地方电力公司电网形成鲜明对比。相比降低 capex 或聚合产能，这一特性的价值常被低估。
无许可创新使物理基础设施能以软件迭代的速度进化。人们常赞叹「比特世界」的创新速度，却感慨「原子世界」的创新迟滞。对建设者和投资者而言，DePIN 提供了弥合这两界差距的最佳路径。当全球任何联网者都能提议新的物理系统组织方式时，智慧与创造力将催生超越现有水平的解决方案。
可组合性
无许可创新能加速「原子」进化速度的根源在于可组合性。它允许建设者专注开发最佳单点解决方案，并实现轻松集成。DeFi 领域的「货币乐高」已展现这种力量，DePIN 的「基础设施乐高」将产生同等影响。
（2）市场化：机遇与挑战
构建 DePIN 协议比开发区块链更复杂，因为它需要同时解决去中心化协议和传统商业的双重挑战。比特币和以太坊最初都独立于传统金融与云计算体系，而大多数 DePIN 协议不得不直面物理世界的既有问题。
多数 DePIN 领域从启动之初就需与中心化系统交互（如公用事业、有线电视、网约车和 ISP）。这些现有网络往往享有规制制约和强网络效应保护，新进入者难以展开竞争。正如去中心化网络是互联网垄断的天然解药，DePIN 网络可成为物理基础设施垄断的克星。
DePIN 建设者需先找准价值切入点，再逐步扩张至挑战整个物理网络。找准这个「楔子」对未来成功至关重要。同时需明确网络与现有替代方案的接口方式——传统企业通常对运行全节点、自主托管或链上交易存在技术障碍，且普遍缺乏加密认知。
有效策略是：先证明协议价值（暂不提及加密底层），待合作方认可价值后再引入加密概念。简言之，建设者应根据受众特点转化协议价值主张，构建情感共鸣的叙事框架。
从战术层面来看，与现有网络的接口通常需要早期中介服务和精细的实体结构设计，这些都与目标领域高度相关。
企业级销售是另一大挑战。这类销售通常需要定制化、高接触度的服务流程，客户要求明确的责任主体。而 DePIN 网络没有单一代表主体，传统销售模式难以适用。解决方案是引入中心化企业作为初期分销伙伴。举个例子，一个中心化的手机公司直接向普通消费者销售并收取美元，同时使用一个去中心化电信网络来实际提供服务。这抽象了加密钱包和自托管钱包的复杂性，并隐藏了产品的「加密」特性。
（3）DePIN 的最大难题：验证机制
验证是构建 DePIN 协议最困难的环节，也是确保客户获得付费服务、提供商获得正确报酬的唯一可靠方式。
池对池模式 vs 点对点模式
多数 DePIN 项目采用「客户 - 资金池 - 服务池」模式：客户向网络发起请求，网络分配服务商响应。这意味着客户向网络付费，网络再向服务商结算。
替代方案是点对点模式：客户直接向服务商请求服务。这要求客户能发现可用服务商并自主选择，支付也直接完成。
池对池模式对验证的要求更高。在点对点模式下，虽然存在欺诈可能，但由于直接支付，任何一方发现欺诈都可终止交易，无需向网络证明。而在池对池模式中，网络需要仲裁机制解决纠纷——服务商通常承诺服从网络分配作为准入条件，因此预防或解决争议只能依赖去中心化验证。
DePIN 项目选择池对池设计有两大原因：其一便于通过原生代币发放补贴；其二能优化用户体验，减少链下基础设施依赖（如 Uniswap 与 0x 的区别）。
代币能解决网络冷启动问题。为建立网络效应（Web2 与 Web3 皆然），项目方通常需要提供补贴（形式包括直接经济激励或增值服务）。代币既可提供经济补贴，又能培育社区并赋予客户治理权。
池对池模式允许客户支付 X，服务商获得 Y（X<Y）。这种差价通常因为项目方使用原生代币奖励服务商——投机者溢价购买代币使得 Y 可能大于 X。最终目标是提升服务效率、形成网络效应，实现 X>Y，协议从中获取差额收益。
点对点模式难以实现代币补贴。若客户支付 X，服务商获得 Y（X<Y），且双方直接交互，服务商可能伪造自交易套利。在无许可的 DePIN 协议中，除非引入中心化或池对池机制，否则此问题尚无完美解决方案。
自交易问题
当用户同时扮演客户和服务商角色，通过自我交易套取网络价值时，就构成自交易。解决自交易的最简单方案是取消代币激励，但这会加剧冷启动难度。
当自交易服务成本为零时（通常如此），危害尤甚。常见解决方案是要求服务商质押代币（通常是原生代币），并按质押权重分配客户请求。
质押不能完全解决问题——大质押者仍可能通过分配给自己的请求获利。例如当服务奖励是客户成本的 5 倍时，持有 25% 质押量的服务商每支出 4 个代币可获得 5 个奖励（假设自交易服务成本为零，且从其他请求中获益为零）。若自交易者能从其他分配请求中获益，则套利空间更大。
验证机制
既然我们已经了解了为什么验证是一个如此关键的问题，那么让我们讨论一下 DePIN 项目可以考虑的验证机制有哪些。
共识机制
多数区块链采用共识机制（配合 PoW/PoS 等抗女巫攻击方案）。将「共识」理解为「重执行」更准确——网络每个节点通常需要重新执行所有计算（模块化区块链可能例外）。这种设计源于对拜占庭行为的防范，节点必须互验结果。以太坊全网 6000 多个节点同时重执行的代价显而易见。
重执行过程通常是透明的，除非采用可信执行环境（TEE）或全同态加密。
正确执行证明（validity rollup、ZEXE 等）
与要求区块链网络中的每个节点重新执行每次状态更改不同，可以让单个节点执行给定的状态更改并生成该节点正确执行状态更改的证明。验证正确执行的证明比执行计算本身要快（这个属性使证明简洁）。这种证明最常见的形式是 SNARK（简洁非交互知识论证）或 STARK（简洁透明知识论证）。SNARK 和 STARK 通常被扩展为零知识证明，不透露关于被证明陈述的任何信息。因此，当用于压缩计算证明时，你经常会看到 SNARK/STARK 和 ZK 证明一起出现。
使用正确执行证明的最著名的区块链类型可能是 ZK rollup（ZKR）。一个 ZKR 是一个 L2 区块链，它继承了底层区块链的部分安全性。ZKR 对交易进行批处理，创建一个证明交易被正确执行的证明，然后将该证明发布在 L1 上进行验证。
正确执行证明通常用于可扩展性和性能、隐私或两者兼而有之。zkSync、Aztec、Aleo 和 Ironfish 都是很好的例子。正确执行证明可用于其他场景。Filecoin 使用 ZK-SNARK 作为其存储证明的一部分。正确执行证明已经开始在机器学习推理、机器学习训练、身份识别等领域部署。
随机抽样 / 统计测量
通过随机抽样验证服务商响应质量。通常按质押权重分配「挑战请求」，既验证服务质量又防范自交易。由于在线奖励常高于服务奖励，抽样能确保服务商真实在线。一个挑战请求会随机发送给一个服务商，如果服务商正确响应请求，并且请求的哈希值超过了某个难度阈值，那么该服务商就会获得响应奖励（相当于 1 区块奖励）。如果服务商不能区分客户端请求和挑战请求，那么正确地响应客户端请求是理性选择。一些版本的随机抽样已经在专注于网络的 DePIN 项目中得到了最大化的采用，比如 Nym、Orchid、Helium。
相比共识机制，抽样验证更具扩展性——样本量可远小于状态变更次数。
可信硬件
可信硬件可以用于保护隐私（如上所述），但它也可以用于验证传感器数据。对于 DePIN 项目来说，去中心化验证的最大挑战之一是，DePIN 项目必须与生俱来处理 oracle 问题（以无信任或最小化信任的方式将数据从实体空间带到区块链上）。可信硬件允许网络根据实体空间传感器数据的结果裁决任何客户 / 提供商争议。
可信硬件通常存在漏洞，最好在中短期内作为实用的解决方案使用，或者作为另一个深度防御措施。最常见的可信执行环境是 Intel SGX、Intel TDX 和 ARM TrustZone。Oasis、Secret Network 和 Phala 等链都使用了可信执行环境， SAUVE 在计划使用可信执行环境。
白名单与审计机制
最务实且技术复杂度最低的验证方案，往往是通过白名单机制准入特定物理设备参与 DePIN 协议，并依靠人工审计员审查日志与遥测数据来确保服务商合规运营。具体实施通常包括：定制搭载嵌入式签名密钥的硬件设备，要求所有入网设备必须从认证制造商采购。制造商将嵌入式密钥组列入白名单，网络仅接受白名单密钥对签名的数据。该方案需满足两个前提：设备密钥极难提取，且制造商准确记录密钥与设备的对应关系。人工审计通常用于解决这些环节的潜在问题。
最终，为确保服务质量，DePIN 协议常通过治理机制选举「审计员」检测恶意行为并提交报告。人工审计员能识别标准化协议难以察觉的复杂攻击模式——这些攻击一旦暴露在人类视角下往往显而易见。审计员通常被授权向治理系统提交惩罚提案（如代币罚没），或直接触发惩罚事件。该机制隐含另一前提：协议治理系统能以协议利益为先，但需应对社会共识中的人类激励难题。
最优方案选择
面对多样化的验证方案，新兴 DePIN 协议常面临选择困境：
共识机制与正确性证明往往不适用——它们仅能确保数字状态变更的可验证性，而 DePIN 涉及物理服务验证，必须额外引入预言机（带来次级信任假设）。
随机抽样具备高效性与博弈论优势，能良好适配物理服务验证场景。可信硬件与白名单机制最简单易行，适合初期启动，但其中心化特性可能影响长期可持续性。
4、为何说 DePIN 至关重要？
加密技术的兴起源于挑战国家货币垄断的愿景，但互联网接入、电力、供水等更基础服务的垄断却长期被少数集团掌控。通过 DePIN 实现这些网络的去中心化，我们不仅能构建更自由的社会，还将缔造更高效、更繁荣的文明形态。
去中心化的未来意味着：创新解决方案的提出者不再局限于少数精英，而是激活遍布全球的人力资本。如果你对去中心化金融或开发者平台感到振奋，不妨将这一美好愿景延伸至日常生活中那些更基础、却同样亟待变革的网络化服务领域。
