引言

DA層的出現是因爲區塊鏈對擴容需求的增加以及對數據可用性更高的要求。DA層的發展是區塊鏈技術發展中的一個重要階段，類似於人類社會的分工細化。模塊化公鏈如今已經成爲當下公鏈的標準模式，其中DA層是競爭最激烈的領域之一。

模塊化是DA 的基礎

模塊化是DA領域發展的推動力，也是實現DA的基礎。在以太坊生態系統中，橫向模塊化體現爲分片技術，而縱向模塊化則表現爲分層結構，其中Rollup負責處理交易，而主網則負責處理DA和共識機制。

模塊化的核心是將系統的各個功能分成不同的層次，並使它們可以相互替換，針對特定用例或者垂直領域進行定制化開發，從而實現更高程度的靈活性和可擴展性。

Rollup通過在鏈下批量處理交易，然後定期在鏈上集中驗證它們的有效性，從而實現高效的交易處理。

來源：https://celestia.org/learn/beginners/modular-blockchains-for-beginners/ 2024.4.20

Rollup的設計根據狀態驗證機制和發布狀態數據的位置存在細微差別。從以太坊生態系統的角度來看：

• Validity Rollups：數據和驗證狀態在L1上進行（有效性證明）；
• Optimistic Rollups：數據和驗證狀態同樣在L1上進行（欺詐證明）；
• Validiums：數據在鏈下處理，而驗證狀態在L1上進行（有效性證明）；
• Optimiums：數據在鏈下處理，驗證狀態在L1上進行（欺詐證明）。

這些不同的設計選擇爲不同的場景和需求提供了靈活的解決方案，爲DA領域的發展帶來了更多可能性和機遇。

DA 是什麼？

數據可用性（Data Availability，簡稱爲DA）是指Layer 將包含交易在內的狀態數據打包到Layer 1 主網，在經過驗證和共識之後將其發布在L1主網上，爲各個 L2提供驗證支持。

對於模塊化的區塊鏈和Rollup網路來說，確保數據的完整性和可用性至關重要。只有當數據可用並且可以被使用時，網路才能確保其去中心化和安全性。因此，數據可用性在保障區塊鏈網路的正常運行和安全性方面發揮着至關重要的作用。

DA 方法和成本分析

數據可用性方法分析

數據可用性（DA）是Rollup成本中的一個主要組成部分。目前，以太坊Layer2的數據可用性主要採用三種方式：Calldata、DAC（Data Availability Committees）和“Blob”。

在採用Calldata方式時，諸如Arbitrum或Optimism等Layer2方案直接將交易資料作爲calldata釋放到以太坊的區塊中，從而實現高度的抗審查性。以太坊將呼叫數據與計算和存儲統一定價在Gas下，這也是Rollup向以太坊支出的主要成本之一。

爲了提高效率，EIP-4844升級引入了引入了一種新的交易類型“Blob”，將Layer2交易的數據內容移動到一個新的臨時“Blob”中存儲，由於“Blob”是一個外部臨時存儲，並沒有真正的把Layer2交易數據存儲到Layer1中，極大的減免了存儲成本。這樣做的好處就是對於Layer2的存儲成本會更低，速度會更高。

另一方面，採用DAC的方式吞吐量要高得多。然而，使用者需要信任一個小型節點或驗證者小組，以避免資料被惡意扣留。DAC對L2引入了重大的信任假設，包括再質押解決方案在內，迫使DAC依靠名譽、治理機制或代幣投票來抑制不公布數據的行爲。因此，在使用外部DA時可能需要依賴DAC。

數據可用性成本分析

在整個區塊鏈系統中，數據可用性（DA）通常是設計的關鍵組成部分。尤其是當以太坊這樣的整體式區塊鏈的區塊空間利用率較高時，區塊大小將成爲限制其發展的關鍵因素。多年來，以太坊一直在積極應對擴容問題，並開始研究各種鏈下擴容解決方案。

DA層作爲模塊化架構的核心組成部分，被用來降低成本並拓展區塊鏈的能力。其主要任務是確保鏈上的數據可供所有網路參與者使用和訪問。傳統上，每個節點必須下載所有交易數據以驗證數據的可用性，這是一項效率低下且成本高昂的任務。這種情況限制了區塊鏈的可擴展性，因爲隨着區塊大小的增加，驗證所需的數據量也會線性增加。因此，最終用戶可能會承受高昂的數據可用性成本，佔據他們在Rollup上進行交易的90%。模塊化的數據可用性層被認爲是降低DA成本的一種潛在解決方案，可以將成本降低高達99%。

在過去 5 個月中，以太坊上的 Rollup 們每月總共花費10000枚左右的 ETH 用於數據可用性。

假設平均每月 1萬枚 ETH，每枚定價3000美元，這相當於 3000 萬美元的 DA 成本。

來源：https://dune.com/niftytable/rollup-economics 2024.4.20

核心DA 層解決方案對比

Avail、EigenDA 和 Celestia 是 DA 生態系統中的主角，但在基礎設施堆棧、共識機制、安全性和品牌等方面採取的方法略有不同。

技術架構

EigenDA 只是一組智能合約，但它依賴於以太坊，而 Celestia 和 Avail 則不然。Avail、Ethereum 和 EigenDA 使用 KZG 承諾，而 Celestia 採用欺詐證明確認區塊編碼的正確性。KZG 承諾爲數據可用性提供了嚴格的方法，但會增加礦工的計算開銷，而 Celestia 採用的欺詐證明則假設數據可以隱式獲取，但存在等待期以進行欺詐證明爭議，然後節點才能確認該塊已準確編碼。KZG 證明和欺詐證明都在經歷快速的技術進步。

共識機制

Celestia 使用 Tendermint 共識機制，需要進行點對點的網路通訊傳播。而 EigenDA 將 DA 與共識解耦，直接單播，使得數據塊的傳播不再受限於共識協議和 P2P 網路吞吐量的限制，網路通訊時間、確認時間更快。

但是，EigenDA 需要依托以太坊主網上的 EigenDA 合約完成最終的驗證確認，因此，在區塊最終確認時間方面，Celestia 僅需 15 秒，顯著快於 EigenDA 的 12 分鍾。

Avail 採用了 BABE + GRANDPA 共識，Avail 的共識機制繼承自 Polkadot 的 SDK，使用了提名權益證明和 BABE 規則確定下一個區塊。與 Tendermint 相比，其區塊最終確認時間較慢。但由於 Avail 也使用 KZG 承諾進行有效性證明，因此驗證交易準確性的速度比 Celestia 更快。

數據可用性保障

Celestia 使用欺詐證明保障數據可用性，而 EigenDA 則採用KZG承諾進行有效性證明，速度更快但需要額外計算開銷。Celestia 的活躍驗證者集存儲整個數據集，而 EigenDA 優化存儲一小部分數據的每個節點，以確保數據的重建。Avail 使用 KZG 多項式承諾減少內存、帶寬和存儲需求，提供高效的驗證過程。

數據可用性抽樣

數據可用性抽樣是一項技術，允許輕節點僅下載部分區塊數據來驗證數據的可用性。這項技術爲輕節點提供了安全性，使它們能夠驗證無效的區塊（僅限於數據可用性和共識方面），同時也允許區塊鏈擴展數據可用性，而無需增加相應的節點需求。

Celestia和Avail在發布時都將支持數據可用性抽樣輕節點。這意味着它們將能夠通過更多的輕節點來安全地增加區塊大小，同時保持用戶對驗證鏈的低要求。

雖然目前EigenLayer尚未公布關於DAS的官方計劃，但有跡象表明DAS可能成爲一種備選方案。

安全性

與傳統的全節點相比，傳統輕客戶端的安全性較弱，因爲它們僅驗證塊頭。輕客戶端無法檢測到無效區塊是否由不誠實的大多數礦工生成的情況。然而，具有數據可用性採樣功能的輕節點在安全性方面得到了提升，因爲它們可以驗證是否產生了無效塊。

Celestia通過進行數據可用性採樣來提升其安全性，其安全性受其網路價值的保障。Celestia的網路價值越高，攻擊者要付出的成本就越高，成功攻擊的概率就越小。

相比之下，EigenDA不進行數據可用性採樣，而是依賴於大多數誠實的重節點，其安全性是以太坊安全性的一部分。EigenDA的安全性受到EigenDA網路中再質押資產價值以及節點運營商在以太坊主網中的佔比影響。

Avail也採用數據可用性採樣，這使得它具備了一個高效且可靠的備份機制，即使在發生故障的情況下，也能保證數據的可用性。同時，Avail還採用了Polkadot的提名權益證明（NPoS），支持多達1000個驗證節點。NPoS還具有有效的獎勵分配機制，可以降低權益中心化的風險。

品牌和目標

從品牌角度來看，EigenDA 是一款與以太坊極其一致的產品。EigenDA 的品牌目標是成爲以 ETH 爲中心的數據可用性層，與其他 DA 不同，旨在爲以太坊生態系統提供服務。Avail 則致力於將所有鏈中的有序交易數據聚合到一起，成爲所有 web3 的協調中心。Celestia 的生態系統則包含 RaaS 提供商、共享排序器、跨鏈基礎設施等，涵蓋以太坊、以太坊 rollups、Cosmos 和 Osmosis 等生態系統。

小結

Celestia以其極低的DA成本和更高的吞吐量表現而聞名，這使得它對中小型L2和應用鏈具有巨大的吸引力。這些L2和應用鏈能夠節省高昂的DA成本支出，從而有更多的資產用於分配營收利潤，以推動各自生態系統和流動性的發展。與此相比，EigenDA的競爭優勢更多地依賴於其與以太坊的安全性和正統性的緊密聯系。在短中期內，相較於以太坊昂貴的DA，EigenDA可能會成爲大型L2更加理性的選擇。Avail通過先進技術使得輕客戶端能夠驗證數據的完整性，而無需下載整個區塊鏈，這使得區塊鏈技術更加用戶友好。自從獨立於Polygon之後，Avail開始與多樣化的合作夥伴探索新的合作機會，展示了其在多個應用場景中的潛力。

下圖爲Avail 對主要 DA 層的核心組件進行的對比：

來源：Avail Blog2024.4.20

總結

目前，Rollup已經成爲以太坊的發展路徑，這意味着以太坊已經將Layer2的定義交給了市場。這種表面上的發展態勢實際上蘊含着各種形式的競爭。總的來說，Celestia等相關的DA解決方案的不斷湧現，確實在一定程度上削弱了以太坊在DA領域的競爭力。

模塊化的魅力在於其組件之間的解耦效應，這使得每一層創新都能夠相互疊加，讓每個模塊的優化都能夠放大其他模塊的優化效果。也許未來，對於開發者和使用者而言，模塊化的發展進程將帶來大量可供競爭的選擇。