Introdução

Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, a disponibilidade descentralizada de dados surgiu como uma das direções importantes para abordar um dos três desafios significativos da blockchain. Nesse contexto, projetos como Celestia, EigenLayer, Avail DA e NEAR DA surgiram. Eles visam abordar questões de escalabilidade e desempenho da blockchain por meio de tecnologias e designs inovadores, promovendo assim o desenvolvimento do ecossistema blockchain.

Problema de Disponibilidade de Dados

Introdução à Disponibilidade de Dados

Na arquitetura blockchain de hoje, a Disponibilidade de Dados (DA) é um componente crucial. Ao contrário das configurações tradicionais de blockchain único, as blockchains modulares decomponem a rede em várias camadas funcionais, incluindo camadas de execução, Disponibilidade de Dados (DA), consenso e liquidação. Entre essas camadas, a camada de Disponibilidade de Dados (DA) é responsável por armazenar os dados necessários para verificar a validade das transações.

Fonte: documentos celestia

Problema de Disponibilidade de Dados

Na tecnologia de blockchain e de registro distribuído, a questão da disponibilidade de dados é um desafio criticamente importante. Em sua essência, envolve garantir que todos os dados de transação possam ser acessados e verificados abertamente na rede, o que é crucial para manter a integridade e segurança dos sistemas de blockchain.

Em sistemas de blockchain, os dados de transação de cada bloco precisam ser verificados pelos nós da rede. No entanto, garantir que esses dados sejam distribuídos de forma confiável por toda a rede e garantir que todos os participantes tenham acesso igual a eles é uma questão crucial.

Por que a disponibilidade de dados é importante?

• Transações off-chain: As soluções de L2 visam lidar com transações fora da cadeia principal para melhorar a escalabilidade de todo o sistema. No entanto, essa abordagem pode trazer alguns desafios porque o L2 não registra imediatamente todos os dados de transação na blockchain L1, o que pode levar a dificuldades na verificação da integridade e precisão de todos os dados de transação.
• Dependência da segurança da Camada 1: Apesar da capacidade das redes L2 de operarem de forma independente e processarem transações, elas ainda dependem da rede L1 para garantir a segurança geral. Garantir a integridade e precisão da transmissão de dados de L2 para L1 é crucial para manter a integridade de toda a rede.
• Dependência dos mecanismos de solução dos dados: As redes L2 podem aplicar mecanismos como provas de fraude para lidar com possíveis disputas. A eficácia desses mecanismos depende da disponibilidade e acessibilidade dos dados da transação.
• Questões de transparência e confiança: A transparência é um princípio crucial na tecnologia blockchain. Nas redes L2, quaisquer problemas relacionados à disponibilidade de dados podem levar a uma crise de confiança, pois os usuários podem não conseguir verificar a autenticidade das transações de forma independente.
• Aumento da complexidade da verificação: A introdução do L2 aumenta a complexidade de garantir a precisão dos dados retornados à cadeia principal, o que também traz riscos de problemas de disponibilidade de dados, afetando assim a confiabilidade da rede.

Soluções DA

Existem várias soluções para a camada DA, amplamente categorizadas em tipos on-chain e off-chain.

Em soluções L2, a disponibilidade de dados geralmente emprega duas abordagens diferentes:

• Disponibilidade de dados on-chain: Todos os dados de transação são armazenados na cadeia L1, proporcionando maior segurança, mas a um custo mais elevado. Isso significa que a L2 ainda utiliza o Ethereum como a camada DA e depende do Ethereum para reduzir o custo da disponibilidade de dados.
• Disponibilidade de dados off-chain: Os dados são armazenados off-chain, com apenas informações criptografadas (valores de hash) armazenadas on-chain. Esta abordagem é mais econômica, mas requer entidades externas para recuperar os dados. Em outras palavras, o Ethereum não é mais usado como a camada DA, e, em vez disso, métodos mais econômicos são buscados para a disponibilidade de dados. Dependendo do grau de descentralização e segurança, as soluções off-chain podem ser divididas em quatro tipos: Validium, Comitês de Disponibilidade de Dados (DAC), Volition e soluções de DA de uso geral.

Visão geral dos Projetos DA Track

Existem relativamente poucos participantes no domínio de Disponibilidade de Dados (DA). Além do Ethereum, existem alguns projetos-chave como Celestia, EigenLayer, Avail e NEAR DA, cada um com suas características em relação ao progresso do projeto. Em projetos de DA, fatores como segurança, customização, interoperabilidade e custo são cruciais.

Celestia

Celestia é o primeiro projeto a adotar uma rede de Disponibilidade de Dados (DA) modular, com o objetivo de escalar o crescimento do número de usuários de forma segura. Seu design modular permite que qualquer pessoa lance uma blockchain independente.

Como líder em cadeias públicas modulares, Celestia é desenvolvida com base no Cosmos SDK e está comprometida em melhorar a disponibilidade de dados. Na mainnet, Celestia alcançou vantagens competitivas significativas.

Recursos Técnicos

O design da Celestia separa execução, consenso, liquidação e disponibilidade de dados. Essa estrutura modular permite especialização e otimização em cada nível, aumentando a eficiência e escalabilidade geral da rede.

Fonte: docs celestia

1. Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS)

Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS) é um método que permite que nós leves verifiquem a disponibilidade de dados sem baixar o bloco inteiro. Ao amostrar aleatoriamente blocos de dados, nós leves podem determinar se esses dados podem ser recuperados e validados com sucesso, inferindo assim a disponibilidade de dados para o bloco inteiro.

Origem: docs celestia

1. Árvore Merkle com Namespace (NMTs)

NMTs permitem que os dados do bloco sejam divididos em namespaces separados para diferentes aplicativos. Isso significa que cada aplicativo só precisa baixar e processar os dados relacionados a ele, reduzindo significativamente os requisitos de processamento de dados.

Origem: docs celestia

Análise de Recursos

• Os Rollups em Celestia diferem dos Rollups Ethereum no sentido de que sua operação em Celestia determina independentemente o estado da especificação, aumentando a autonomia do nó. Os nós podem escolher livremente seu modo de operação por meio de forks suaves e rígidos, reduzindo a dependência da governança centralizada e promovendo mais experimentação e inovação.
• Os Rollups da Celestia apresentam características não relacionadas à execução, o que significa que não estão limitados a designs compatíveis com EVM. Essa abertura fornece um espaço mais amplo para a inovação da máquina virtual, contribuindo para o avanço tecnológico.
• Celestia simplifica o processo de implantação de blockchains. Utilizando ferramentas como Optimint, os desenvolvedores podem implantar rapidamente novas cadeias sem se preocupar com a complexidade e alto custo dos mecanismos de consenso.
• Celestia separa o crescimento do estado ativo do armazenamento de dados históricos, proporcionando um mecanismo de precificação de recursos mais eficiente. Essa abordagem reduz a interferência mútua entre os ambientes de execução, melhorando a experiência do usuário.
• A arquitetura da Celestia suporta a criação de pontes com minimização de confiança, permitindo que diferentes cadeias operem de forma segura, aumentando assim a segurança e a interoperabilidade dos clusters de blockchain.

Celestia é a primeira rede DA projetada modularmente cujo objetivo principal é escalar de forma segura em meio ao crescimento do usuário. Sua estrutura modular simplifica o lançamento de blockchains independentes. Com sua abordagem única e inovações tecnológicas, Celestia está pronta para desempenhar um papel significativo na indústria de blockchain. Ele se concentra em enfrentar os desafios enfrentados pelo blockchain, particularmente questões de escalabilidade, mantendo a segurança e a descentralização, tornando-se um participante vital no ecossistema de blockchain em evolução.

Eigen DA

EigenLayer é um protocolo de re-staking que permite aos usuários re-stake ETH, lsdETH e Tokens LP em outras plataformas, como sidechains e oracles, e receber recompensas de validação como nós. Por outro lado, Eigen DA é um serviço de disponibilidade de dados descentralizado (DA) construído na Ethereum usando EigenLayer Restaking e se tornará o primeiro Serviço de Validação Ativa (AVS) na EigenLayer.

Características Técnicas

• Melhorando a Capacidade de Disponibilidade de Dados do Ethereum: O Eigen DA aproveita os dados de bloco Blob e os compromissos KZG, aprimorando a capacidade de disponibilidade de dados do Ethereum com dados de bloco Blob atualizados e compromissos KZG após a atualização Canquan. Os validadores realizam o trabalho de validação do nó no Ethereum, e todo o processo gira em torno da infraestrutura existente do Ethereum.
• Sem consenso autônomo e rede P2P: os nós DA próprios re-apostam ETH no contrato EigenLayer na camada Ethereum L1, tornando-se um subconjunto dos validadores Ethereum. Através da prova de custódia, cada operador deve regularmente calcular e enviar um valor de uma função, somente capaz de calcular o valor da função quando armazenam todos os blocos blob alocados a eles dentro do período de armazenamento especificado. Se provarem blocos sem calcular esta função, qualquer pessoa com acesso aos seus itens de dados pode reduzir a quantidade de ETH mantida pelo nó, garantindo a segurança e confiabilidade da rede.
• Mecanismo de Consenso EigenLayer: Os validadores ETH podem escolher validar a rede Eigen DA e aceitar condições específicas de penalização da Eigen DA. Eles atuam então como validadores POS, provando o estado da rede.
• Camada de Disponibilidade de Dados: Eigen DA divide os dados em pequenos pedaços e realiza codificação de apagamento e compromissos polinomiais KCG nesses pedaços para facilitar que cada nó baixe apenas uma pequena parte do sistema, mesmo que metade dos nós saia sem afetar o sistema. Eles podem fazer isso porque, mesmo que alguns blocos sejam perdidos, o código de apagamento pode reconstruir o estado completo dos dados, e a prova KZG garante que os blocos recebidos correspondam aos blocos declarados pelo nó.

Origem: blog da eigenlayer

Análise de Recursos

• Os nós DA Eigen são um subconjunto dos nós de re-staking na rede EigenLayer, e se tornar um nó DA Eigen não requer custos adicionais de staking.
• As soluções DA existentes usam redes P2P para transmitir Blobs, onde os operadores recebem Blobs de seus pares e depois retransmitem os mesmos Blobs para outros. Isso limita drasticamente a taxa DA alcançável. No EigenDA, os dispersores enviam blobs diretamente para os operadores EigenDA. Ao dispersar dados através de comunicação direta, a propagação de dados não é mais limitada pela taxa de transferência de protocolos de consenso e redes P2P, reduzindo assim a comunicação, a latência da rede e o tempo de confirmação e melhorando a velocidade de envio de dados.
• O Eigen DA herda parte da segurança do Ethereum e possui uma segurança maior do que outras soluções de DA.
• O Eigen DA também suporta Rollup para selecionar flexivelmente diferentes modelos de token de staking, taxas de código de apagamento, etc., proporcionando maior flexibilidade.
• Uma vez que a confirmação final do Eigen DA depende do contrato Eigen DA na mainnet do Ethereum, o custo do Eigen DA é significativamente mais alto do que o de outras soluções de DA em termos de gastos de tempo confirmatórios finais.

Eigen DA adota tecnologias avançadas como codificação de apagamento, compromissos KZG e ACeD, desacoplando a disponibilidade de dados (DA) do consenso. Isso permite que o Eigen DA se destaque na taxa de transações, carga dos nós e custos DA, superando em muito as soluções DA do Ethereum. Comparado a outras soluções DA, o Eigen DA tem custos iniciais e de aposta mais baixos, velocidades de comunicação de rede e envio de dados mais rápidas e maior flexibilidade. Portanto, o Eigen DA está pronto para se tornar um novo concorrente no mercado de DA e tem o potencial de hospedar alguns dos serviços DA do Ethereum.

Avail DA

Avail DA tem como objetivo atender às necessidades de aplicativos de próxima geração com confiança minimizada e agregação soberana. Sua característica marcante reside em sua abordagem de segurança inovadora, que permite que clientes leves verifiquem facilmente a disponibilidade de dados por meio de amostragem de rede peer-to-peer. Com a interface de disponibilidade de dados sem precedentes do Avail DA e recursos de segurança robustos, os desenvolvedores podem criar aplicativos de blockchain com base em tecnologias de conhecimento zero ou anti-fraude de forma mais eficiente e sem esforço.

Fonte: blog do projeto disponível

Análise do Avail DA

Avail é uma blockchain compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), apresentando ordenação eficiente de transações e registro, armazenamento de dados e verificação de viabilidade. Comparado aos contratos inteligentes tradicionais e dependências de camada subjacente, o Avail permite que Rollups publiquem diretamente dados nele e os verifiquem por meio de uma rede de clientes leves. Esse design modular permite que os desenvolvedores armazenem dados no Avail e escolham outras redes para liquidação, proporcionando mais flexibilidade e opções.

O mecanismo de consenso do Avail herda os mecanismos de consenso BABE e GRANDPA do SDK Polkadot e adota o Prova de Participação Nomeado (NPoS) do Polkadot, suportando até 1000 validadores. Além de seu robusto mecanismo de consenso, o Avail também apresenta descentralização, fornecendo mecanismos de backup eficientes e confiáveis por meio de redes P2P de clientes leves para amostragem de dados, garantindo a disponibilidade de dados mesmo durante falhas.

A Avail se destaca na ordenação de transações, registro e verificação de viabilidade de dados, suportando blockchains compatíveis com EVM. Seu mecanismo de verificação de rede de cliente leve permite que Rollups na Avail verifiquem estados através da rede de cliente leve sem depender de contratos inteligentes e da camada subjacente. Devido à sua natureza modular, os desenvolvedores podem armazenar dados na Avail e escolher outras redes para liquidação.

Tipo de Nós

• Nós completos: Esses nós são responsáveis por baixar e verificar a correção dos blocos, mas não participam do processo de consenso. Seu papel é crucial para garantir a integridade da rede.
• Nós Validadores: Estes nós são o núcleo do mecanismo de consenso Avail DA. Eles são responsáveis por gerar blocos, determinar transações incluídas e manter a ordem da rede. Os nós validadores são incentivados através da participação no consenso e formam a base das operações na camada DA.
• Clientes Leves: Operando com recursos limitados, os clientes leves dependem de cabeçalhos de bloco para participar da rede. Eles podem consultar nós completos para dados de transações específicos conforme necessário, o que é crucial para manter a descentralização e acessibilidade à rede.

Perto de DA

Em 8 de novembro de 2023, a NEAR Foundation anunciou o lançamento da camada NEAR Data Availability (NEAR DA), fornecendo disponibilidade de dados poderosa e econômica para rollups ETH e desenvolvedores Ethereum. Os usuários iniciais incluem Madara da StarkNet, Caldera, Fluent, Vistara, RollApps Dymension e Movement Labs.

Fonte: perto de documentos

Arquitetura Técnica

NEAR DA utiliza uma parte integral do mecanismo de consenso NEAR chamado Nightshade, que paraleliza a rede em vários fragmentos.

Cada fragmento na NEAR gera uma pequena parte de blocos chamados fragmentos. Esses fragmentos são aggreGate.iod para produzir blocos. Quando um produtor de blocos processa um recibo, o consenso deve ser alcançado para o recibo correspondente. Uma vez que o bloco é processado e incluído em um bloco, o recibo não é mais necessário para o consenso e pode ser removido do estado do blockchain. Portanto, a NEAR não diminui a velocidade de seu consenso com mais dados do que o necessário, mas qualquer usuário da NEAR DA terá tempo suficiente para consultar dados de transações. Assim, a disponibilidade de dados escalável e econômica é crucial para qualquer solução Rollup. À medida que o protocolo NEAR transita para a validação stateless, ele reduzirá ainda mais os requisitos de hardware para certos validadores (validadores de blocos). Armazenando o estado na memória, a NEAR pode suportar mais fragmentos, aumentando assim a descentralização do sistema.

Análise de vantagens

No NEAR DA, a validação do consenso é fornecida pelos validadores da NEAR, que alcançam consenso ao processar as submissões de blobs. Em termos de persistência de dados, os nós completos armazenam dados de entrada funcionais por pelo menos três dias, enquanto os nós de arquivo podem armazenar dados por períodos mais longos.

O design do NEAR DA garante a utilização eficiente do consenso sem desperdiçar dados excessivos. Além disso, esses dados já foram indexados por todos os principais navegadores no NEAR para fornecer suporte aos indexadores.

Por último, para compromisso de disponibilidade a longo prazo, NEAR DA adota uma abordagem facilmente implantável, permitindo que qualquer pessoa com conhecimento e ferramentas limitados construa compromissos.

A integração NEAR-Polygon CDK permite aos desenvolvedores construir seus Rollups e fazer parte do ecossistema Polygon. Isso marca a primeira integração do NEAR DA com pilhas Layer 2 baseadas em conhecimento zero, fornecendo aos desenvolvedores em busca de soluções escaláveis de disponibilidade de dados mais opções.

Conclusão

No domínio da blockchain, a competição entre os projetos DA como Celestia, EigenLayer, Avail DA e NEAR DA é acirrada. Apesar da proliferação de projetos de camada DA, suas tecnologias centrais não são excessivamente complexas, com cada projeto ostentando vantagens técnicas e competitivas únicas. Esses projetos mostram a diversidade e inovação no campo da tecnologia blockchain. No futuro, à medida que esses projetos continuam a se desenvolver e amadurecer, espera-se que façam contribuições significativas para promover o crescimento e desenvolvimento do ecossistema blockchain.