Disponibilidad de datos (DA) es una tecnología central en la escalabilidad de Ethereum, que permite a un nodo verificar eficientemente que los datos están disponibles para la red sin tener que alojar los datos en cuestión. Esto es esencial para la construcción eficiente de rollups y otras formas de escalado vertical, permitiendo a los nodos de ejecución asegurar que los datos de transacción estén disponibles durante el período de liquidación. Esto también es crucial para el shard y otras formas de escalado horizontal, una actualización futura planificada para la red de Ethereum, ya que los nodos deberán demostrar que los datos de transacción (o blobsLos datos almacenados en fragmentos de red están disponibles para la red.

Varias soluciones de DA han sido discutidas y lanzadas recientemente (por ejemplo, Celestia, EigenDA, Disponer) , todo con la intención de proporcionar una infraestructura eficiente y segura para que las aplicaciones publiquen DA.

La ventaja de una solución DA externa sobre un L1 como Ethereum es que proporciona un vehículo económico y eficiente para datos en cadena. Las soluciones DA a menudo consisten en sus propias cadenas públicas creadas para permitir un almacenamiento barato y sin permisos. Incluso con modificaciones, el hecho sigue siendo que alojar datos de forma nativa desde una cadena de bloques es extremadamente ineficiente.

Así, encontramos que es intuitivo explorar una solución optimizada de almacenamiento como FileCoinpara la base de una capa DA. FileCoin utiliza su cadena de bloques para coordinar acuerdos de almacenamiento entre clientes y proveedores de almacenamiento, pero permite que los datos se almacenen fuera de la cadena.

En esta publicación, investigamos la viabilidad de una solución de DA construida sobre una Red de Almacenamiento Distribuido (DSN). Consideramos específicamente FileCoin, ya que es la DSN más adoptada hasta la fecha. Esbozamos las oportunidades que ofrecería dicha solución y los desafíos que deben superarse para construirla.

Una capa DA proporciona lo siguiente a los servicios que dependen de ella:

1. Seguridad del cliente: Ningún nodo puede ser convencido de que los datos no disponibles estén disponibles.
2. Seguridad global: La disponibilidad o no de datos es acordada por todos, excepto por la gran mayoría de nodos.
3. Recuperabilidad eficiente de datos.

Todo esto debe hacerse de manera eficiente para permitir el escalado. Una capa DA proporciona un rendimiento superior a un costo menor en los tres puntos anteriores. Por ejemplo, cualquier nodo puede solicitar una copia completa de los datos para demostrar custodia, pero esto es ineficiente. Al tener un sistema que proporcione los tres de estos, logramos una capa DA que proporciona la seguridad requerida para que los L2 coordinen con un L1, junto con límites inferiores más fuertes en presencia de una mayoría maliciosa.

Custodia de Datos

Datos publicados en un @vbuterin/proto_danksharding_faq#If-data-is-deleted-after-30-days-how-would-users-access-older-blobs">Una solución tiene una vida útil útil: lo suficientemente larga como para resolver disputas o verificar una transición de estado. Los datos de transacciones solo deben estar disponibles el tiempo suficiente para verificar una transición de estado correcta o dar a los validadores suficiente oportunidad para construir pruebas de fraude. En el momento de la escritura, calldata de Ethereum es la solución más común utilizada por proyectos (rollups) que requieren disponibilidad de datos.

Verificación eficiente de datos

Muestreo de disponibilidad de datos (DASEs el método estándar para responder a la pregunta de DA. Viene con beneficios adicionales de seguridad, fortaleciendo la capacidad de los actores de la red para verificar la información del estado de sus pares. Sin embargo, depende de los nodos para realizar muestreos: las solicitudes de DAS deben ser respondidas para asegurar que las transacciones minadas no sean rechazadas, pero no hay incentivo positivo o negativo para que un nodo solicite muestras. Desde la perspectiva de los nodos que solicitan muestras, no hay penalización negativa por no realizar DAS. Como ejemplo, Celestia proporciona la primera y única implementación de cliente ligero para realizar DAS, brindando suposiciones de seguridad más sólidas a los usuarios y reduciendo el costo de verificación de datos.

Acceso eficiente

Un DA debe proporcionar un acceso eficiente a los datos a los proyectos que lo utilizan. Un DA lento puede convertirse en el cuello de botella para los servicios que dependen de él, causando ineficiencias en el mejor de los casos y fallas del sistema en el peor de los casos.

Red de almacenamiento descentralizado

Una Red de Almacenamiento Descentralizado (DSN, como se formaliza en el Libro blanco de FileCoin¹) es una red sin permisos de proveedores de almacenamiento que ofrecen servicios de almacenamiento para los usuarios de la red. Informalmente, permite a los proveedores de almacenamiento independientes coordinar acuerdos de almacenamiento con clientes que necesitan servicios de almacenamiento y proporciona almacenamiento de datos barato y resistente a clientes que buscan servicios de almacenamiento a bajo precio. Esto se coordina a través de una cadena de bloques que registra acuerdos de almacenamiento y permite la ejecución de contratos inteligentes.

Un esquema de DSN es una tupla de tres protocolos: Put, Get y Manage. Esta tupla viene con propiedades como garantías de tolerancia a fallas e incentivos de participación.

Poner(datos) → clave
Los clientes ejecutan Put para almacenar datos bajo una clave única. Esto se logra especificando la duración durante la cual los datos se almacenarán en la red, el número de réplicas de los datos que se almacenarán para redundancia, y un precio negociado con los proveedores de almacenamiento.

Obtener(llave) → datos
Los clientes ejecutan Get para recuperar datos que se están almacenando bajo una clave.

Manage()
El protocolo Manage es llamado por los participantes de la red para coordinar el espacio de almacenamiento y los servicios puestos a disposición por los proveedores y reparar fallas. En el caso de FileCoin, esto se gestiona a través de una cadena de bloques. Esta cadena de bloques registra las transacciones de datos realizadas entre clientes y proveedores de datos, así como pruebas de datos almacenados correctamente para garantizar que las transacciones de datos se cumplan. Los datos almacenados correctamente se demuestran mediante la publicación de pruebas generadas por los proveedores de datos en respuesta a desafíos de la red. A fallo de almacenamientoocurre cuando un proveedor de almacenamiento no logra generar un Prueba de Replicación o Prueba de Espaciotiempo de manera oportuna cuando lo solicita el protocolo Manage, lo que resulta en la reducción de la participación del proveedor de almacenamiento. Los acuerdos pueden autocurarse en caso de una falla de almacenamiento si más de un proveedor está alojando una copia de los datos en la red encontrando un nuevo proveedor de almacenamiento para honrar el acuerdo de almacenamiento.

DSN Opportunities

El trabajo realizado hasta ahora en los proyectos de DA ha sido transformar una cadena de bloques en una plataforma para el almacenamiento en caliente. Dado que un DSN está optimizado para el almacenamiento, en lugar de transformar una cadena de bloques en una plataforma de almacenamiento, simplemente podemos transformar una plataforma de almacenamiento en una que proporcione disponibilidad de datos. El colateral de los proveedores de almacenamiento en forma de nativoFILEl token puede proporcionar seguridad cripto-económica que garantiza que los datos estén almacenados. Finalmente, la programabilidad de los acuerdos de almacenamiento puede proporcionar flexibilidad en torno a los términos de disponibilidad de datos.

La motivación más convincente para transformar las capacidades de una DSN para resolver DA es la reducción de costos en el almacenamiento de datos bajo la solución DA. Como discutimos a continuación, el costo de almacenar datos en FileCoin es significativamente más barato que almacenar datos en Ethereum. Dados los precios actuales de Ether/USD, cuesta más de 3 millones de USD escribir 1 GB de calldata en Ethereum, solo para ser podado después de 21 días. Este gasto de calldata puede contribuir a más de la mitad del costo de transacción de un rollup basado en Ethereum. Sin embargo, 1 GB de almacenamiento en FileCoin cuesta menos de .0002 USD al mes. Asegurar DA a este precio o similar reduciría los costos de transacción para los usuarios y contribuiría al rendimiento y escalabilidad de Web3.

Seguridad Económica

En FileCoin, se requiere un depósito como garantía para poner a disposición espacio de almacenamiento. Este depósito se reduce cuando un proveedor no cumple con sus acuerdos o garantías de red. Un proveedor de almacenamiento que no brinda servicios corre el riesgo de perder tanto su depósito publicado como cualquier beneficio que se hubiera obtenido al proporcionar almacenamiento.

Alineación de incentivos

Muchos de los incentivos del protocolo de FileCoin se alinean con los objetivos de DA.FileCoin proporciona desincentivos para comportamientos maliciosos o perezosos: los proveedores de almacenamiento deben proporcionar activamente pruebas de almacenamiento durante el consenso en forma dePrueba de ReplicasyPrueba de Espaciotiempo, demostrando continuamente que el almacenamiento existe sin suposiciones honestas de mayoría. El fracaso de un proveedor de almacenamiento para proporcionar pruebas resulta en la reducción de la participación, y la eliminación del consenso, entre otras penalizaciones. Las soluciones DA actuales carecen de incentivos para que los nodos realicen DAS, confiando en un comportamiento altruista ad-hoc para la prueba de DA.

Programabilidad

La capacidad de personalizar los acuerdos de datos también hace que un DSN sea una plataforma atractiva para DA. Los acuerdos de datos pueden tener diversas duraciones, lo que permite a los usuarios de un DA basado en DSN pagar solo por el DA que necesitan. La tolerancia a fallos también se puede ajustar estableciendo el número de copias que se almacenarán en toda la red. Además, la personalización adicional es compatible a través de contratos inteligentes en FileCoin (llamados Actores) que se ejecutan en el FEVM. Esto conduce al creciente ecosistema de DApps de FileCoin, desde soluciones de cálculo sobre almacenamiento como Bacalaoa soluciones DeFi y staking líquido como Glif.Recuperarutiliza Actores de FileCoin para proporcionar recuperación alineada con incentivos con árbitros con permiso. La programabilidad de FileCoin se puede utilizar para adaptar los requisitos de DA necesarios para diferentes soluciones, de modo que las plataformas que dependen de DA no estén pagando por más DA de lo que necesitan.

Desafíos para una arquitectura de AD basada en DSN

En nuestra investigación, hemos identificado desafíos significativos que deben superarse antes de que un servicio de DA pueda construirse en una DSN. A medida que ahora hablamos sobre la viabilidad de la implementación, utilizaremos FileCoin como nuestro principal enfoque de la discusión.

Latencia de prueba

Las pruebas criptográficas que garantizan la integridad de las transacciones y los datos almacenados en FileCoin tardan tiempo en demostrarse. Cuando los datos se comprometen con la red, se dividen en 32 gigabytessectores y “selladoLa sellado de datos es la base tanto del Proof-of-Replication (PoRep) que demuestra que un proveedor de almacenamiento está almacenando una o más copias únicas de los datos, y Prueba de Espacio-Tiempo (PoST) lo que demuestra que un proveedor de almacenamiento almacenó una copia única de forma continua durante toda la duración del acuerdo de almacenamiento. El sellado debe ser computacionalmente costoso para garantizar que los proveedores de almacenamiento no sellen datos a demanda para socavar el PoReP requerido. Cuando el protocolo presenta el desafío periódico a un proveedor de almacenamiento para proporcionar pruebas de almacenamiento único y continuo, el sellado debe tardar de manera segura más tiempo que la ventana de respuesta para que un proveedor de almacenamiento no pueda falsificar pruebas o réplicas sobre la marcha. Por esta razón, a los proveedores les puede llevar aproximadamente tres horas sellar un sector de datos.

Umbral de almacenamiento

Debido al costo computacional de la operación de sellado, el tamaño del sector de los datos que se sellan tiene que ser económicamente rentable. El precio del almacenamiento tiene que justificar el costo del sellado para el proveedor de almacenamiento, y del mismo modo, el costo resultante de los datos almacenados tiene que ser lo suficientemente bajo a escala (en este caso, para un fragmento de aproximadamente 32 GB) para que un cliente quiera almacenar datos en FileCoin. Aunque se podrían sellar sectores más pequeños, esto aumentaría el precio del almacenamiento para compensar a los proveedores de almacenamiento. Para evitar esto,agregadores de datosrecolectar pequeñas piezas de datos de los usuarios para ser comprometidos a FileCoin como un fragmento cercano a 32 GB. Los agregadores de datos se comprometen con los datos del usuario a través de una Prueba-de-Inclusión de-Segmento-de-DatosPoDSI) que garantiza la inclusión de los datos de un usuario en un sector, y un CID de subpieza (pCID), que el usuario podrá utilizar para recuperar los datos de la red.

Restricciones de consenso

El mecanismo de consenso de FileCoin, Consenso esperado, tiene un tiempo de bloque de 30 segundos y una finalidad dentro de horas, lo cual puede mejorar en un futuro próximo (ver FIP-0086para lograr una finalidad rápida en FileCoin). Esto es generalmente demasiado lento para soportar la capacidad de transacción necesaria para una Capa 2 que se basa en DA para los datos de transacción. El tiempo de bloque de FileCoin está limitado por el hardware del proveedor de almacenamiento; cuanto menor sea el tiempo de bloque, más difícil será para los proveedores de almacenamiento generar y proporcionar pruebas de almacenamiento, y más proveedores de almacenamiento serán falsamente penalizados por perder la ventana de prueba para el almacenamiento adecuado de datos. Para superar esto, Subredes de Consenso Interplanetario (IPC)puede aprovecharse para aprovechar los tiempos de consenso más rápidos. IPC utilizaTendermintconsenso -like y DRANDpara la aleatoriedad: en el caso de que DRAND sea el cuello de botella, podríamos lograr un tiempo de bloque de 3 segundos con una subred de IPC. En el caso de un cuello de botella de Tendermint, PoCs como Narvalhan logrado tiempos de bloque en cientos de milisegundos.

Velocidad de recuperación

La barrera final a construir es la recuperación. A partir de las limitaciones anteriores, podemos deducir que FileCoin es adecuado para el almacenamiento en frío o tibio. Sin embargo, los datos de DA son calientes y necesitan soportar aplicaciones eficientes. La recuperación alineada con incentivos es difícil en FileCoin; los datos deben ser desprecintados antes de que se sirvan a los clientes, lo que añade latencia. Actualmente, la recuperación rápida se realiza a través de SLAs o el almacenamiento de datos desprecintados junto con sectores sellados, ninguno de los cuales se puede depender en la arquitectura de una aplicación segura y sin permisos en FileCoin. Especialmente conRecuperardemostrando que la recuperación puede estar garantizada a través del FVM, la recuperación rápida alineada con incentivos en FileCoin sigue siendo un área que debe ser explorada aún más.

Análisis de costos

En esta sección, consideramos el costo que proviene de estas consideraciones de diseño. Mostramos el costo de almacenar 32GB como datos de calldata de Ethereum, datos de blobdata de Celestia, datos de blobdata de EigenDA y como un sector en FileCoin utilizando precios de mercado casi actuales.

El análisis destaca el precio de Ethereum calldata: 100 millones de USD por 32 GB de datos. Este precio muestra el costo de la seguridad detrás del consenso de Ethereum, y está sujeto a la volatilidad de los precios de Ether y gas. La actualización Dencun, que introdujo el Proto-Danksharding (EIP-4844) introdujo transacciones de blobs con un objetivo de 3 blobs por bloque de aproximadamente 125 KB cada uno, y precios de blobs de gas variables para mantener la cantidad objetivo de blobs por bloque. Esta actualización redujo el costo de Ethereum DA en ⅕: 20 millones de USD por 32 GB de datos de blobs.

Celestia y EigenDA proporcionan mejoras significativas: 8,000 y 26,000 USD por 32 GB de datos, respectivamente. Ambos están sujetos a la volatilidad de los precios del mercado y reflejan en cierta medida el costo de asegurar su datos: Celestia con su nativa TIAtoken, y EigenDA con Ether.

En todos los casos anteriores, los datos almacenados no son permanentes. Los calldatos de Ethereum se almacenan durante 3 semanas, con blobs almacenados durante 18 días. EigenDA almacena blobs de forma predeterminada durante 14 días. A partir de la implementación actual de Celestia, los datos de blob se almacenan indefinidamente por nodos de archivo pero solo se muestrean por nodos ligeros por un máximo de 30 días.

Las dos tablas finales son comparaciones directas entre FileCoin y las soluciones actuales de DA. La equivalencia de costos primero enumera el costo de un solo byte de datos en la plataforma dada. Luego se muestra la cantidad de bytes de FileCoin que se pueden almacenar por el mismo tiempo y costo.

Esto demuestra que FileCoin es órdenes de magnitud más barato que las soluciones DA actuales, ya que cuesta fracciones de centavo almacenar la misma cantidad de datos durante la misma cantidad de tiempo. A diferencia de los nodos de Ethereum y de otras soluciones DA, los nodos de FileCoin están optimizados para proporcionar servicios de almacenamiento, y su sistema de prueba permite a los nodos probar el almacenamiento, en lugar de replicar el almacenamiento en todos los nodos de la red. Sin tener en cuenta la economía de los proveedores de almacenamiento (como el costo de energía para sellar los datos), muestra que la sobrecarga básica del proceso de almacenamiento en FileCoin es insignificante. Esto muestra una oportunidad de mercado de millones de dólares por gigabyte en comparación con Ethereum para un sistema que pueda proporcionar servicios DA seguros y de alto rendimiento en FileCoin.

Rendimiento

A continuación, consideramos la capacidad de las soluciones de DA y la demanda que generan los principales rollups de capa 2.

Porque la cadena de bloques de FileCoin está organizada en tipsetscon múltiples bloques en cada altura de bloque, el número de transacciones que se pueden realizar no está restringido por el consenso o el tamaño del bloque. La restricción estricta de datos de FileCoin es la capacidad de almacenamiento en frío de toda la red, no lo que se permite a través del consenso.

Para la demanda diaria de DA, extraemos datos de Rollups DA y Ejecuciónde Terry Chung y Wei Dai, que incluye un promedio diario a lo largo de 30 días y un día muestreado individual. Esto nos permite considerar la demanda promedio sin pasar por alto las aberraciones del promedio (por ejemplo, la demanda de Optimism el 15/08/2023 de aproximadamente 261,000,000 bytes fue más de 4 veces su promedio de 30 días de 64,000,000 bytes).

De esta selección, vemos que a pesar de la oportunidad de un costo DA más bajo, necesitaríamos un aumento drástico en la demanda de DA para hacer un uso eficiente del tamaño del sector de 32 GB de FileCoin. Aunque sellar sectores de 32 GB con menos de 32 GB de datos sería un desperdicio de recursos, podríamos hacerlo y aún así obtener una ventaja en costos.

Arquitectura

En esta sección, consideramos la arquitectura técnica que se puede lograr si quisiéramos construir esto hoy. Consideraremos esta arquitectura en el contexto de aplicaciones L2 arbitrarias y una cadena L1 que sirve de soporte a L2. Dado que esta solución es una solución DA externa, como la de Celestia y EigenDA, no consideramos FileCoin como ejemplo de L1.

Componentes

Incluso a un nivel alto, un DA en FileCoin hará uso de muchas características diferentes del ecosistema de FileCoin.

Transacciones: Los usuarios aguas abajo realizan transacciones en una plataforma que requiere DA. Esto podría ser un L2.

Plataformas que Utilizan DA: Estas son las plataformas que utilizan DA como servicio. Esto podría ser un L2 que publica datos de transacciones en el DA de FileCoin y compromisos a un L1, como Ethereum.

Capa 1: Esto es cualquier L1 que contenga compromisos que apunten a datos en la solución DA. Esto podría ser Ethereum, que respalda un L2 que aprovecha la solución DA de FileCoin.

Aggregator: La interfaz de usuario de la solución DA basada en FileCoin es un agregador, un componente centralizado que recibe datos de transacciones de L2 y otros clientes de DA y los agrega en sectores de 32 GB adecuados para sellar. Aunque una prueba de concepto simple incluiría un agregador centralizado, las plataformas que utilizan la solución DA también podrían ejecutar su propio agregador, por ejemplo, como un accesorio de un secuenciador L2. La centralización del agregador se puede ver como similar a la de un secuenciador L2 o dispersor de EigenDAUna vez que el agregador ha compilado una carga útil cercana a 32GB, realiza un acuerdo de almacenamiento con proveedores de almacenamiento para almacenar los datos. A los clientes se les garantiza que sus datos se incluirán en el sector en forma de PoDSI (Prueba de Inclusión de Segmento de Datos) y un pCID para identificar sus datos una vez que estén en la red. Este pCID es lo que se incluiría en los compromisos estatales en el L1 para hacer referencia a los datos de transacciones de soporte.

Verificadores: Los verificadores solicitan los datos a los proveedores de almacenamiento para garantizar la integridad de los compromisos de estado y construir pruebas de fraude, que se comprometen a la L1 en caso de fraude demostrable.

Acuerdo de almacenamiento: Una vez que el agregador ha compilado una carga útil de aproximadamente 32GB, el agregador realiza un acuerdo de almacenamiento con los proveedores de almacenamiento para almacenar los datos.

Publicación de blobs (Put): Para iniciar un put, un cliente de DA enviará su blob que contiene datos de transacción al agregador. Esto se puede hacer de manera fuera de la cadena, o de manera en la cadena a través de un oráculo agregador en la cadena. Para confirmar la recepción del blob, el agregador devuelve un PoDSI al cliente para demostrar que su blob está incluido en el sector agregado que se comprometerá a la subred. También se devuelve un pCID (Identificador de Contenido de Sub-pieza). Esto es lo que el cliente y cualquier otra parte interesada usarán para hacer referencia al blob una vez que se esté sirviendo en FileCoin.

Los acuerdos de datos aparecerían en la cadena dentro de minutos de haberse realizado el acuerdo. La mayor barrera para la latencia es el tiempo de sellado, que puede llevar 3 horas. Esto significa que aunque el acuerdo se haya realizado y el cliente pueda estar seguro de que los datos aparecerán en la red, no se puede garantizar que los datos sean consultables hasta que se complete el proceso de sellado.Lotoel cliente tiene un recuperación rápidacaracterística en la que se almacena una copia no sellada de los datos junto con la copia sellada que puede ser servida tan pronto como los datos no sellados son transferidos al proveedor de almacenamiento de datos, siempre y cuando un acuerdo de recuperación no dependa de la prueba de datos sellados para aparecer en la red. Sin embargo, esta funcionalidad queda a discreción del proveedor de datos y no está garantizada criptográficamente como parte del protocolo. Si se desea proporcionar una garantía de recuperación rápida, serían necesarios cambios en el consenso y mecanismos de incentivos/desincentivos para hacerla cumplir.

Recuperación de blobs (Obtener): La recuperación es similar a una operación de colocación. Se necesita realizar un acuerdo de recuperación, que aparecerá en la cadena en cuestión de minutos. La latencia de recuperación dependerá de los términos del acuerdo y de si hay una copia no sellada de los datos almacenada para una recuperación rápida. En el caso de recuperación rápida, la latencia dependerá de las condiciones de la red. Sin recuperación rápida, los datos deberán ser desellados antes de ser servidos al cliente, lo que lleva el mismo tiempo que sellarlos, alrededor de 3 horas. Por lo tanto, sin optimizaciones tenemos un tiempo máximo de ida y vuelta de 6 horas, se necesitaría una mejora significativa en el servicio de datos antes de que este sistema se convierta en un sistema viable para pruebas DA o fraudes.

Prueba de DA: la prueba de DA se puede considerar en dos pasos; a través del PoDSI que se otorga cuando los datos se comprometen con el agregador mientras se realiza el trato y luego el compromiso continuo de PoRep y PoST que los proveedores de almacenamiento proporcionan a través del mecanismo de consenso de FileCoin. Como se discutió anteriormente, el PoRep y PoST brindan garantías programadas y comprobables de custodia y persistencia de datos.

Esta solución hará un uso intensivo de puentes, ya que cualquier cliente que dependa de DA (independientemente de la construcción de pruebas) deberá poder interactuar con FileCoin. En el caso del pCID incluido en la transición de estado que se publica en el L1, un verificador puede realizar una comprobación inicial para asegurarse de que no se haya comprometido un pCID falso. Hay varias formas de hacer esto, por ejemplo, a través de un oráculo que publica datos de FileCoin en el L1 o a través de verificadores que verifican la existencia de un acuerdo de datos o sector que corresponda al pCID. Asimismo, la verificación de pruebas de validez o fraude que se publican en el L1 puede necesitar hacer uso de un puente para estar convencido de una prueba. Los puentes disponibles actualmente son Axelar y Celer.

Análisis de seguridad

La integridad de FileCoin se hace cumplir a través de la reducción de garantías. Las garantías pueden ser reducidas en dos casos: fallos de almacenamientoofallos de consenso. Un fallo de almacenamiento corresponde a un proveedor de almacenamiento que no puede proporcionar pruebas de datos almacenados (ya sea PoRep o PoST), lo que se correlacionaría con una falta de disponibilidad de datos en nuestro modelo. Un fallo de consenso corresponde a una acción maliciosa en el consenso, el protocolo que gestiona el libro mayor de transacciones del que se abstrae el FEVM.

• Una Sector Faultse refiere a la penalización incurrida por no publicar la prueba de almacenamiento continuo. A los proveedores de almacenamiento se les permite un período de gracia de un día durante el cual no se incurre en una penalización por almacenamiento defectuoso. Después de 42 días desde que un sector se vuelve defectuoso, el sector se termina. Las tarifas incurridas se queman.

BR(t) = ProjectedRewardFraction(t) * SectorQualityAdjustedPower

• Un Terminación del sectorocurre después de que un sector ha estado defectuoso durante 42 días o un proveedor de almacenamiento termina intencionalmente un acuerdo. Las tarifas de terminación son equivalentes a la cantidad máxima que un sector ha ganado hasta la terminación, con un límite máximo de 90 días de ganancias. Las tarifas pendientes del acuerdo se devuelven al cliente. Las tarifas incurridas se queman.

máx(SP(t), BR(StartEpoch, 20d) + BR(StartEpoch, 1d)factor de recompensa de terminaciónmin(SectorAgeInDays, 140))

• Almacenamiento Mercado Actor Slashingocurre en el caso de un acuerdo terminado. Esto es la reducción del colateral que el proveedor de almacenamiento respalda detrás del acuerdo.

La seguridad proporcionada por FileCoin es muy diferente de la de otras blockchains. Mientras que los datos de la blockchain suelen estar asegurados mediante consenso, el consenso de FileCoin solo asegura el libro de transacciones, no los datos a los que se hace referencia en la transacción. Los datos almacenados en FileCoin solo tienen suficiente seguridad para alinear los incentivos de los proveedores de almacenamiento. Esto significa que los datos almacenados en FileCoin están asegurados mediante multas por fallas e incentivos comerciales como la reputación con los clientes. En otras palabras, una falla de datos en una blockchain es equivalente a una violación del consenso y rompe la seguridad de la cadena o su noción de la validez de las transacciones. FileCoin está diseñado para ser tolerante a fallas en cuanto al almacenamiento de datos y, por lo tanto, solo utiliza su consenso para asegurar su libro de ofertas y actividades relacionadas con las ofertas. El costo de un minero de almacenamiento que no cumple con su acuerdo de datos tiene un máximo de 90 días de recompensa por almacenamiento en multas, y la pérdida de la garantía presentada por el minero para asegurar el acuerdo.

Por lo tanto, el costo de un ataque de retención de datos lanzado desde los proveedores de FileCoin simplemente es el costo de oportunidad de un acuerdo de recuperación. La recuperación de datos en FileCoin depende de que el minero de almacenamiento sea incentivado por una tarifa pagada por el cliente. Sin embargo, no hay un impacto negativo para un minero que no responda a una solicitud de recuperación de datos. Para mitigar el riesgo de que un único minero de almacenamiento ignore o rechace acuerdos de recuperación de datos, los datos en FileCoin pueden ser almacenados por varios mineros.

Dado que la seguridad económica detrás de los datos que se almacenan en FileCoin es considerablemente menor que la de las soluciones basadas en blockchain, también se debe considerar la prevención de la manipulación de datos. La manipulación de datos está protegida a través del sistema de prueba de FileCoin. Se hace referencia a los datos a través de CID, a través de los cuales la corrupción de datos es detectable de inmediato. Por lo tanto, un proveedor no puede servir datos corruptos, ya que es fácil verificar si los datos obtenidos coinciden con el CID solicitado. Los proveedores de datos no pueden almacenar datos dañados en lugar de datos no dañados. Una vez recibidos los datos del cliente, los proveedores deben proporcionar una prueba de un sector de datos correctamente sellado para iniciar la transacción de datos (compruébelo). Por lo tanto, no se puede iniciar un acuerdo de almacenamiento con datos dañados. Durante la vigencia del acuerdo de almacenamiento, los PoST se proporcionan para probar la custodia (recuerde que esto prueba tanto la custodia del sector de datos sellados como la custodia desde el último PoST). Dado que el PoST depende del sector sellado en el momento de la generación de la prueba, un sector corrupto daría lugar a un PoST falso, lo que daría lugar a un fallo del sector. Por lo tanto, un proveedor de almacenamiento no puede almacenar ni servir datos dañados, no puede reclamar una recompensa por los servicios prestados por datos no dañados y no puede evitar ser penalizado por manipular los datos de un cliente.

La seguridad puede fortalecerse mediante el aumento del colateral comprometido por el proveedor de almacenamiento al Actor del Mercado de Almacenamiento, que actualmente es decidido por el proveedor de almacenamiento y el cliente. Si asumimos que esto fue suficientemente alto (por ejemplo, la misma participación que un validador de Ethereum) para incentivar a un proveedor a no incumplir, podemos pensar en lo que queda por asegurar (aunque esto sería extremadamente ineficiente en términos de capital, ya que esta participación sería necesaria para asegurar cada fragmento de transacción o sector con fragmentos agregados). Ahora, un proveedor de datos podría optar por hacer que los datos no estén disponibles durante un máximo de 41 días antes de que el acuerdo de almacenamiento sea terminado por el Actor del Mercado de Almacenamiento. Suponiendo un acuerdo de datos más corto, podríamos asumir que los datos pueden no estar disponibles hasta el último día del acuerdo. En ausencia de actores malintencionados coordinados, esto puede mitigarse mediante la replicación en múltiples proveedores de almacenamiento para que los datos puedan seguir siendo servidos.

Podemos considerar el costo de que un atacante anule el consenso para aceptar una prueba falsa o reescribir el historial del libro mayor para eliminar una transacción del registro de pedidos sin penalizar al proveedor de almacenamiento responsable. Sin embargo, vale la pena señalar que en caso de tal violación de seguridad, un atacante podría manipular el libro mayor de FileCoin como quisiera. Para que un atacante cometa dicho ataque, necesitaría al menos una participación mayoritaria en la cadena de FileCoin. La participación está relacionada con el almacenamiento proporcionado a la red; con un total actual de 25 EiB (10¹⁶ bytes) de datos asegurando la cadena de FileCoin, se necesitarían al menos 12.5 EiB para que un actor malicioso ofrezca su propia cadena que ganaría la regla de elección de bifurcación. Esto se ve mitigado aún más por los recortes relacionados con fallas en el consenso, para los cuales la penalización es la pérdida de todo el colateral prometido y las recompensas de bloque y toda suspensión de la participación en el consenso.

Aparte: Reteniendo ataques contra otras soluciones de DA \
Aunque lo anterior muestra que FileCoin carece de protección contra ataques de retención de datos, no está solo.

• Ethereum: En general, la única forma de garantizar que se responda una solicitud a la red de Ethereum es ejecutar un nodo completo. Los nodos completos no tienen requisitos para cumplir con solicitudes de recuperación de datos fuera del consenso, por lo tanto. Construcciones tales como PeerDASintroduce un sistema de puntuación entre pares para las respuestas de un nodo a la recuperación de datos en el que un nodo con una puntuación lo suficientemente baja (esencialmente una reputación de DA) podría ser aislado de la red.
• Celestia: Aunque Celestia tiene una seguridad por byte mucho más fuerte contra ataques de retención en comparación con nuestra construcción de FileCoin, la única forma de aprovechar esta seguridad es alojar su propio nodo completo. Las solicitudes a la infraestructura de Celestia que no son propiedad y operadas internamente pueden ser censuradas sin penalización.
• EigenDA: Similar to Celestia, any service can run an EigenDA Operator node to ensure retrieval of their own data. As such, any out protocol data retrieval request can be censored. Also note that EigenDA has a centralized and trusted dispenser in charge of data encoding, KZG commitment, and data dispersal, similar to our aggregator.

Seguridad de recuperación

La recuperabilidad es necesaria para DA. Idealmente, las fuerzas del mercado motivan a los mineros económicamente racionales a aceptar acuerdos de recuperación y competir con otros mineros para mantener bajos los precios para los clientes. Se asume que esto es suficiente para que los proveedores de datos brinden servicios de recuperación, sin embargo, dada la importancia de DA, es razonable requerir más seguridad.

Actualmente, la recuperación no está garantizada a través de la seguridad económica estipulada anteriormente. Esto se debe a que es criptográficamente difícil demostrar que los datos no fueron recibidos por un cliente (en el caso de que un cliente necesite refutar la afirmación de un minero de almacenamiento de haber enviado datos) de manera minimizada en confianza. Se requeriría una garantía de recuperación nativa del protocolo para que la recuperación esté asegurada a través de la seguridad económica de FileCoin. Con cambios mínimos en el protocolo, esto significa que la recuperación debería estar asociada con una falla del sector o la terminación del acuerdo.Recuperares una prueba de concepto que pudo proporcionar garantías de recuperación de datos mediante el uso de "árbitros" de confianza para mediar disputas de recuperación de datos.

Aparte: Recuperación en otras soluciones de DA \
Como se puede ver arriba, FileCoin carece de las garantías de recuperación nativas del protocolo necesarias para evitar que el almacenamiento (o proveedores de recuperación) actþn de manera egoísta. En el caso de Ethereum y Celestia, la única forma de garantizar que los datos del protocolo se puedan leer es autohospedar un nodo completo o confiar en un SLA de un proveedor de infraestructura. No es trivial garantizar la recuperación como proveedor de almacenamiento de FileCoin; el entorno análogo en FileCoin sería convertirse en un proveedor de almacenamiento (requiriendo costo significativo de infraestructura) y aceptar con éxito el mismo acuerdo de almacenamiento como proveedor de almacenamiento que fue publicado como usuario, en cuyo momento uno se estaría pagando a sí mismo para proporcionar almacenamiento a sí mismo.

Análisis de latencia

La latencia en FileCoin está determinada por varios factores, como la red, la topología, la configuración del cliente minero de almacenamiento y las capacidades del hardware. Proporcionamos un análisis teórico que discute estos factores y el rendimiento que se puede esperar de nuestra construcción.

Debido al diseño del sistema de prueba de FileCoin y la falta de incentivos de recuperación, FileCoin no está optimizado para proporcionar una latencia de ida y vuelta de alto rendimiento desde la publicación inicial de datos hasta la recuperación inicial de datos. La recuperación de alto rendimiento en FileCoin es un área activa de investigación que está en constante cambio a medida que los proveedores de almacenamiento aumentan sus capacidades y FileCoin introduce nuevas características. Definimos un “viaje de ida y vuelta” como el tiempo desde la presentación de un trato de datos hasta el momento más temprano en que los datos presentados a FileCoin pueden ser descargados.

Tiempo de Bloque \
En el Consenso Esperado de FileCoin, los acuerdos de datos pueden incluirse dentro del tiempo de bloque de 30 segundos. 1 hora es el tiempo típico para la confirmación de datos sensibles en cadena (como transferencias de monedas).

Procesamiento de datos \
El tiempo de procesamiento de datos varía ampliamente entre proveedores de almacenamiento y configuraciones. El proceso de sellado está diseñado para tomar 3 horas con hardware estándar de minería de almacenamiento. Los mineros a menudo superan este umbral de 3 horas a través de configuraciones especiales del cliente, paralelización e inversión en hardware más capaz. Esta variación también afecta la duración del desellado del sector, que puede ser eludido por completo mediante opciones de recuperación rápida en implementaciones de cliente de FileCoin como Lotus. El ajuste de recuperación rápida almacena una copia no sellada de datos junto con datos sellados, acelerando significativamente el tiempo de recuperación. Basándonos en esto, podemos asumir un retraso en el peor de los casos de tres horas desde la aceptación de un acuerdo de datos hasta que los datos estén disponibles en la cadena.

Conclusión y Futuras Direcciones

Este artículo explora la construcción de un AD aprovechando una DSN existente, FileCoin. Consideramos los requisitos de un AD con respecto a su papel como elemento crítico de la infraestructura de escalabilidad en Ethereum. Consideramos la construcción sobre FileCoin para la viabilidad de un AD en una DSN, y lo utilizamos para considerar las oportunidades que una solución en FileCoin proporcionaría al ecosistema de Ethereum, o a cualquier otro que se beneficiaría de una capa de AD rentable.

FileCoin demuestra que un DSN puede mejorar drásticamente la eficiencia del almacenamiento de datos en un sistema distribuido basado en blockchain, con un ahorro comprobado de 100 millones de dólares por 32 GB escritos a los precios actuales del mercado. A pesar de que la demanda de DA aún no es lo suficientemente alta como para llenar sectores de 32 GB, la ventaja de costo de un DA aún se mantiene si se sellan los sectores vacíos. Aunque la latencia actual de almacenamiento y recuperación en FileCoin no es apropiada para las necesidades de almacenamiento en caliente, las implementaciones específicas de los mineros de almacenamiento pueden proporcionar un rendimiento razonable con datos disponibles en menos de 3 horas.

La confianza aumentada en los proveedores de almacenamiento de FileCoin can be sintonizada a través de colateral variable, como en EigenDA. FileCoin extiende esta seguridad sintonizable para permitir que se almacene un número de réplicas en toda la red, añadiendo tolerancia byzantina sintonizable. La recuperación de datos garantizada y de alto rendimiento tendría que ser resuelta para disuadir de manera robusta los ataques de retención de datos, sin embargo, como cualquier otra solución, la única forma de garantizar verdaderamente la recuperabilidad es autohospedar un nodo o confiar en los proveedores de infraestructura.

Vemos oportunidades para DA en el desarrollo adicional de PoDSI, que podría ser utilizado (junto con las pruebas actuales de FileCoin) en lugar de DAS para garantizar la inclusión de datos en un sector sellado más grande. Dependiendo de cómo se vea esto, esto podría hacer que la lenta entrega de datos sea tolerable, ya que las pruebas de fraude podrían ser publicadas en una ventana de 1 día a 1 semana, mientras que DA podría ser garantizada a pedido. Los PoDSIs son todavía nuevos y están en pleno desarrollo, por lo que aún no hacemos ninguna implicación sobre cómo podría ser un PoDSI eficiente, o la maquinaria necesaria para construir un sistema en torno a él. Dado que existen soluciones para calcular sobre los datos de FileCoin, la idea de una solución que calcule un PoDSI en datos sellados o no sellados puede no estar fuera del ámbito de las posibilidades cercanas a futuro.

A medida que crece tanto el campo de DA como el de FileCoin, las nuevas combinaciones de soluciones y tecnologías habilitadoras pueden permitir nuevas pruebas de concepto. Como Integración de Solana con la red de FileCoinMuestra que los DSN tienen potencial como tecnología de escalado. El costo de almacenamiento de datos en FileCoin proporciona una oportunidad abierta con una amplia ventana de optimización. Aunque los desafíos discutidos en este artículo se presentan en el contexto de habilitar DA, su solución eventual abrirá un sinfín de nuevas herramientas y sistemas que se construirán más allá de DA.

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