Introdução

A emergência da camada de Disponibilidade de Dados (DA) deve-se à crescente demanda por escalabilidade e maior disponibilidade de dados na tecnologia blockchain. O desenvolvimento da camada DA é uma etapa importante na evolução da tecnologia blockchain, semelhante à especialização do trabalho na sociedade humana. Hoje, as cadeias públicas modulares tornaram-se o modo padrão, com a camada DA sendo uma das áreas mais competitivas.

A modularidade é a base da DA

A modularidade impulsiona o desenvolvimento do campo DA e lança as bases para a sua implementação. No ecossistema Ethereum, a modularidade horizontal é vista na tecnologia de fragmentação. A modularidade vertical é vista na estrutura em camadas onde os Rollups gerenciam transações e a mainnet supervisiona DA e mecanismos de consenso.

O conceito central da modularidade consiste em separar as funções do sistema em diferentes níveis e torná-las intercambiáveis. Isso permite a personalização de casos de uso específicos ou domínios verticais, aumentando a flexibilidade e a escalabilidade.

Rollup alcança processamento eficiente de transações ao agrupar transações off-chain e validá-las periodicamente on-chain.

Origem: celestia

O design do Rollup varia dependendo do mecanismo de verificação de estado e do local onde os dados de estado são publicados. Do ponto de vista do ecossistema Ethereum:

• Rollups de validade: Os dados e o estado de validação são obtidos no L1 (prova de validade).
• Rollups otimistas: Os dados e o estado de validação também são realizados na L1 (prova de fraude).
• Validiums: Os dados são processados off-chain, e o estado de validação é realizado em L1 (prova de validade).
• Optimiums: Os dados são processados fora da cadeia, e o status de validação é realizado no L1 (prova de fraude).

Diferentes escolhas de design oferecem soluções flexíveis para vários cenários e necessidades, abrindo mais possibilidades para o crescimento do campo DA.

O que é DA?

Disponibilidade de Dados (DA) refere-se ao processo em que as camadas 2 empacotam os dados de estado, incluindo transações, na mainnet da Camada 1. Após verificação e consenso, é publicado na mainnet L1, fornecendo suporte de verificação para cada L2.

A integridade e disponibilidade dos dados são essenciais para blockchains modulares e redes Rollup. A rede só pode garantir sua descentralização e segurança quando os dados estão disponíveis e podem ser utilizados. Assim, a disponibilidade dos dados desempenha um papel vital na garantia da operação normal e segurança das redes blockchain.

Métodos de DA e Análise de Custos

Análise do Método de Disponibilidade de Dados

Disponibilidade de Dados (DA) é um componente importante do custo do Rollup. Atualmente, a disponibilidade de dados da Layer2 do Ethereum principalmente usa três métodos: Calldata, DAC (Comitês de Disponibilidade de Dados) e "Blob".

No método Calldata, soluções Layer2 como Arbitrum ou Optimism liberam diretamente os dados da transação como calldata nos blocos do Ethereum, alcançando alta resistência à censura. O Ethereum precifica chamadas de dados, computação e armazenamento uniformemente sob Gas, que é também um dos principais custos incorridos pelo Rollup no Ethereum.

Para melhorar a eficiência, a atualização EIP-4844 introduziu um novo tipo de transação 'Blob', movendo o conteúdo de dados das transações de Camada2 para um novo 'Blob' temporário para armazenamento. Uma vez que o 'Blob' é um armazenamento temporário externo e não armazena os dados das transações de Camada2 na Camada1, reduz significativamente os custos de armazenamento. Esta abordagem beneficia a Camada2 ao reduzir os custos de armazenamento e aumentar a velocidade.

Por outro lado, o método DAC oferece uma capacidade muito maior. No entanto, requer que os utilizadores confiem num pequeno nó ou grupo de validadores para evitar a retenção de dados maliciosos. O DAC introduz uma suposição significativa de confiança em L2, incluindo soluções de re-apostas. Isso força o DAC a depender da reputação, mecanismos de governação ou votação de tokens para desencorajar comportamentos de não publicação de dados. Portanto, ao usar DA externo, pode ser necessário depender do DAC.

Análise de custo da disponibilidade de dados

A Disponibilidade de Dados (DA) é frequentemente um componente crítico no design de um sistema de blockchain inteiro. Especialmente no caso de blockchains monolíticas como o Ethereum, onde a utilização do espaço do bloco é alta, o tamanho do bloco torna-se um fator limitante chave no seu desenvolvimento. Ao longo dos anos, o Ethereum tem abordado ativamente questões de escalabilidade e explorado várias soluções de escalonamento de camada-2.

A camada de Disponibilidade de Dados (DA) é um componente central da arquitetura modular usada para reduzir custos e expandir as capacidades da blockchain. A sua tarefa principal é garantir que os dados on-chain sejam acessíveis a todos os participantes da rede. Tradicionalmente, cada nó tinha de descarregar todos os dados da transação para verificar a disponibilidade dos dados, o que era ineficiente e dispendioso. Esta situação limita a escalabilidade da blockchain, porque à medida que o tamanho do bloco aumenta, a quantidade de dados necessária para a validação também aumenta linearmente. Consequentemente, os utilizadores finais podem incorrer em custos elevados de disponibilidade de dados, consumindo até 90% das suas transações em Rollup. As camadas modulares de disponibilidade de dados são consideradas uma solução potencial para reduzir os custos de DA, capazes de reduzir os custos em até 99%.

Nos últimos cinco meses, os Rollups na Ethereum gastaram coletivamente cerca de 10.000 ETH por mês em disponibilidade de dados.

Pressupondo uma média de 10.000 ETH por mês, com um preço de $3.000 cada, isso equivale a um custo de DA de $30 milhões.

Origem: duna

Comparação das Soluções de Camada DA Principal

Avail, EigenDA e Celestia são os principais intervenientes no ecossistema DA, mas adotam abordagens ligeiramente diferentes em relação à pilha de infraestrutura, mecanismo de consenso, segurança e marca.

Arquitetura Técnica

Ao contrário de Celestia e Avail, EigenDA é apenas um conjunto de contratos inteligentes que dependem do Ethereum. Avail, Ethereum e EigenDA usam compromissos KZG, enquanto Celestia usa provas de fraude para confirmar a correção da codificação de blocos. Os compromissos KZG fornecem um método rigoroso para disponibilidade de dados, mas aumenta a sobrecarga computacional para os mineradores. As provas de fraude da Celestia, por outro lado, assumem que os dados podem ser obtidos implicitamente, mas há um período de espera para disputas de provas de fraude antes que os nós possam confirmar que o bloco foi codificado com precisão. Tanto as provas KZG quanto as provas de fraude estão passando por avanços tecnológicos rápidos.

Mecanismo de Consenso

Celestia usa o mecanismo de consenso Tendermint, que requer comunicação de rede peer-to-peer. Por outro lado, o EigenDA desacopla o DA do consenso e transmite diretamente. Isso permite que a propagação do bloco de dados não seja restrita pelo protocolo de consenso e pela capacidade da rede P2P, resultando em uma comunicação de rede mais rápida e em tempos de confirmação mais curtos.

No entanto, o EigenDA depende do contrato EigenDA da mainnet do Ethereum para concluir a verificação. Em relação ao tempo final de confirmação do bloco, o Celestia é significativamente mais rápido, exigindo apenas 15 segundos em comparação com os 12 minutos do EigenDA.

Avail utiliza o mecanismo de consenso BABE + GRANDPA, que é herdado do SDK da Polkadot. Utiliza Nomeado Proof of Stake e regras BABE para decidir o próximo bloco. Apesar do tempo de confirmação do bloco ser mais lento do que o Tendermint, o Avail verifica a precisão da transação mais rapidamente do que o Celestia, graças ao uso dos compromissos KZG para provas de validade.

Garantia de Disponibilidade de Dados

Celestia utiliza provas de fraude para garantir a disponibilidade de dados, enquanto o EigenDA utiliza compromissos KZG para provas de validade, oferecendo velocidades mais rápidas, mas exigindo sobrecarga computacional adicional. O conjunto de validadores ativos da Celestia armazena todo o conjunto de dados, enquanto o EigenDA otimiza o armazenamento de uma pequena parte dos dados em cada nó para garantir a reconstrução de dados. Avail aproveita os compromissos polinomiais KZG para reduzir os requisitos de memória, largura de banda e armazenamento, facilitando um processo de validação eficiente.

Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS)

A Amostragem de Disponibilidade de Dados é uma tecnologia que permite que nós leves façam o download apenas de uma parte dos dados dos blocos para verificar a disponibilidade dos dados. Esta tecnologia fornece segurança para os nós leves, permitindo-lhes verificar blocos inválidos (limitados aos aspetos de disponibilidade de dados e consenso) e permitindo também à blockchain expandir a disponibilidade de dados sem a necessidade de aumentos correspondentes nos requisitos dos nós.

Celestia e Avail irão ambos suportar a amostragem de disponibilidade de dados para nós leves após o lançamento. Isto significa que podem aumentar com segurança o tamanho do bloco ao acomodar mais nós leves, mantendo baixos os requisitos do utilizador para validar a cadeia.

Embora a EigenLayer não anuncie planos oficiais sobre DAS, existem indicações de que o DAS possa tornar-se uma solução alternativa.

Segurança

Comparados com os nós completos tradicionais, os clientes leves tradicionais têm uma segurança mais fraca, pois apenas validam cabeçalhos de bloco. Os clientes leves não conseguem detetar se uma maioria desonesta de mineradores gera blocos inválidos. No entanto, os nós leves com capacidades de amostragem de disponibilidade de dados têm uma segurança melhorada, pois conseguem verificar se são produzidos blocos inválidos.

Celestia melhora a sua segurança realizando amostragem de disponibilidade de dados, com a sua segurança garantida pelo valor da sua rede. Quanto maior for o valor da rede da Celestia, maior será o custo que os atacantes têm de suportar e menor será a probabilidade de um ataque bem-sucedido.

Por outro lado, o EigenDA não realiza amostragem de disponibilidade de dados, mas depende da maioria dos nós pesados honestos, com a sua segurança sendo parte da segurança da Ethereum. A segurança do EigenDA é influenciada pelo valor dos ativos re-estacados na rede EigenDA e pela proporção de operadores de nós na mainnet da Ethereum.

Avail incorpora a amostragem de disponibilidade de dados, fornecendo-lhe um mecanismo de backup eficiente e confiável que mantém a disponibilidade de dados mesmo durante falhas. Além disso, Avail utiliza o Nominated Proof of Stake (NPoS) da Polkadot, acomodando até 1000 nós validadores. O NPoS também possui um mecanismo eficaz de distribuição de recompensas, ajudando a diminuir o risco de centralização de stake.

Marca e Objetivos

Do ponto de vista da marca, EigenDA é um produto que se alinha de perto com o Ethereum. O objetivo da marca EigenDA é tornar-se uma camada de disponibilidade de dados centrada no ETH, distinta de outras DAs, tem como objetivo servir o ecossistema Ethereum. Avail, por outro lado, está comprometido em agregar todos os dados de transações ordenados de todas as cadeias, tornando-se o centro de coordenação para todo o web3. O ecossistema da Celestia inclui fornecedores de RaaS, sequenciadores compartilhados, infraestrutura entre cadeias, etc., abrangendo ecossistemas como Ethereum, Ethereum rollups, Cosmos e Osmosis.

Resumo

Celestia é reconhecida pelos seus baixos custos de Disponibilidade de Dados (DA) e alto desempenho de throughput. Isso torna-a atraente para cadeias de camada 2 (L2) e aplicações de pequeno e médio porte, permitindo-lhes poupar nos elevados custos de DA. Os ativos poupados podem então ser utilizados para distribuir lucros de receitas e promover o crescimento das respetivas ecossistemas e liquidez.

Por outro lado, a vantagem competitiva da EigenDA está enraizada nos seus laços estreitos com a segurança e ortodoxia do Ethereum. No curto e médio prazo, L2s em grande escala podem encontrar na EigenDA uma escolha mais racional devido aos altos custos de DA do Ethereum.

Avail emprega tecnologia avançada que permite que clientes leves verifiquem a integridade dos dados sem a necessidade de baixar toda a blockchain. Isso torna a tecnologia blockchain mais acessível aos usuários. Desde a separação da Polygon, a Avail tem buscado novas parcerias com uma variedade de entidades, demonstrando sua versatilidade em vários cenários de aplicação.

A imagem abaixo mostra uma comparação de várias camadas DA com Avail.

Fonte: Blog Avail2024.4.20

Conclusão

Atualmente, os Rollups surgiram como o caminho principal para o Ethereum, o que significa que o Ethereum entregou a definição de Layer2 ao mercado. Esta tendência aparentemente em desenvolvimento contém várias formas de competição. Em geral, o contínuo surgimento de soluções DA relacionadas, como Celestia, de fato enfraqueceu a competitividade do Ethereum no campo DA até certo ponto.

O encanto da modularidade reside no desacoplamento entre os seus componentes. Isso permite que cada camada de inovação se construa sobre as outras, e a otimização de cada módulo pode melhorar o desempenho dos demais. No futuro, o processo de desenvolvimento da modularidade poderá oferecer uma riqueza de escolhas competitivas tanto para os desenvolvedores como para os utilizadores.