Обзор

13 марта 2024 года Ethereum завершил жесткий раздел Dencun, официально активировав EIP-4844 (блобы), которые обеспечивают решение доступности данных низкой стоимости для Rollups уровня 2 (L2), поднимая масштабируемость Ethereum на новый уровень. Однако текущий механизм блобов все еще требует, чтобы полные узлы хранили данные полностью, что ограничивает масштабируемость сети.

PeerDAS (Peer-to-Peer Data Availability Sampling), как следующий важный этап оптимизации, направлен на снижение нагрузки на узлы благодаря сотрудничеству в сети равных (P2P) и выборке данных, что улучшает эффективность распределения данных и повышает пропускную способность сети.

Виталик Бутерин выдвинул цель в своем X посте: запустить тестовую сеть Fusaka на следующий день после хардфорка Pectra, проверить новые параметры блобов (цель/лимит установлены на 48/72), заложив основу для развертывания основной сети PeerDAS.

Источник: https://x.com/VitalikButerin/status/1895863075527700959

Что такое PeerDAS?

PeerDAS - это решение для выборочной доступности данных (DAS) для Peer-to-Peer, специально разработанное для масштабируемости блокчейна. Его основная цель - позволить узлам проверять доступность данных без необходимости загрузки всех данных, что заложит основу для будущих обновлений, таких как Danksharding. Его основные особенности включают:

Частичное хранение: Узлы хранят только подмножества данных и проверяют общую доступность данных через выборочное оценивание.

P2P-распределение: использует пиринговые сети для оптимизации распределения данных, снижая требования к пропускной способности и хранилищам.

Высокая масштабируемость: поддерживает более крупные нагрузки данных, что делает его подходящим для сценариев высокой пропускной способности.

Технические принципы

Реализация PeerDAS зависит от координации ряда технологий и протоколов. Вот обзор его основных технических принципов:

1. Фрагментация данных и кодирование стирания

Исходные данные (размер N) расширяются с использованием кодов стирания (например, коды Рида — Соломона) до k·N (k > 1) и делятся на несколько более мелких фрагментов. Исходные данные все еще могут быть восстановлены, даже если получены только часть этих фрагментов (например, m фрагментов, m < k·N). Например, при k=2 потеря 50% данных все равно можно восстановить, обеспечивая высокую доступность.

2. Случайная выборка и вероятностная проверка

Узлы случайным образом выбирают небольшое количество фрагментов данных (обычно несколько десятков). Благодаря математическим свойствам кодирования стирания, при достаточном размере выборки можно подтвердить полноту данных с вероятностью близкой к 100%.

Например, если было отобрано 30 фрагментов данных, и уровень отсутствия данных ниже определенного порога (например, 10%), можно сделать вывод о доступности общих данных.

3. Распределение и сотрудничество в сети P2P

Фрагменты данных хранятся на нескольких узлах и распределяются через протоколы P2P (такие как gossipsub в libp2p). Каждый узел хранит только часть данных и обеспечивает доступ другим узлам, избегая единой точки отказа и повышая эффективность распределения.

4. Механизм поощрений

Для поощрения честного хранения и обмена PeerDAS может поощрять узлы через стейкинговые награды (например, часть комиссии Ethereum за газ). Злонамеренное поведение (например, скрытие данных) может привести к штрафам за снижение ставки, обеспечивая стабильность системы.

Источник: https://medium.com/gaudiy-web3-lab/3ace46a3a9af

Приложение в Ethereum

PeerDAS была впервые предложена и широко обсуждалась в экосистеме Ethereum, особенно в контексте «Sharding» и «Data Availability Layer» Ethereum. Будущий план развития Ethereum (такой как EIP-4844 и последующие обновления) предполагает введение DAS для улучшения пропускной способности сети при сохранении децентрализации.

В реализации PeerDAS в Ethereum используется выборка доступности данных для поддержки хранения и проверки данных для Rollups. Например:

Поддержка EIP-4844
EIP-4844 вводит тип данных blob для хранения временных данных, представленных Rollups. PeerDAS оптимизирует распространение и проверку данных blob, позволяя легким клиентам участвовать, загружая только небольшой образец.

Снижение нагрузки на узел
Традиционные полные узлы должны хранить все данные, в то время как PeerDAS позволяет легким клиентам эффективно проверять данные, существенно снижая аппаратные требования (например, уменьшая объем памяти с гигабайт до мегабайт) и повышая децентрализацию.

Увеличение производительности Rollup
PeerDAS позволяет Rollups отправлять больше данных on-chain, увеличивая пропускную способность при сохранении низких затрат. Например, комиссии за транзакции на Optimism и Arbitrum могут быть дополнительно снижены.

Источник：https://www.eip4844.com/

Сравнение решений по доступности данных

Помимо PeerDAS, существует несколько других решений для доступности данных (DA), каждое из которых обладает собственными характеристиками хранения, пропускной способности и эффективности проверки. Ниже приведено более подробное сравнение:

Преимущества и перспективы развития

Краткосрочное развертывание: повышение эффективности верификации и децентрализации

PeerDAS предлагает значительные преимущества, особенно в улучшении масштабируемости блокчейна и снижении затрат на операции узлов. В краткосрочной перспективе PeerDAS приносит выгоды в следующих аспектах:

1. Улучшенная эффективность верификации:

PeerDAS использует методы выборки для оптимизации процессов распределения данных и верификации. Узлам нужно только сосредоточиться и проверить небольшую часть данных, что значительно повышает эффективность верификации и сокращает задержки во время процесса верификации.

2. Улучшенная децентрализация:

Понижая аппаратные требования, больше пользователей могут запускать узлы. Согласно данным Etherscan от 17 марта 2025 года, текущее количество полных узлов составляет около 7 000. PeerDAS потенциально может увеличить это число до десятков тысяч. Например, на 22 марта 2025 года количество узлов выросло до 9 228.

Источник:https://etherscan.io/nodetracker

3. Снижение операционных издержек узла:

Поскольку узлам больше не нужно обрабатывать все данные, они могут снизить использование хранилища и полосы пропускания, тем самым снизив операционные издержки. Это позволяет более дешевым узлам принимать участие в сети, укрепляя децентрализацию блокчейна.

4. Улучшенная безопасность блокчейна:

PeerDAS использует распределенные механизмы верификации и кодирования стирания, значительно повышая сложность подделки данных. PeerDAS может эффективно предотвратить потерю данных или злонамеренное вмешательство через децентрализованную верификацию доступности данных.

Даже если некоторые узлы выходят из строя, система все равно может обеспечить целостность и доступность данных благодаря механизмам избыточности и верификации, тем самым повышая общую безопасность и устойчивость сети.

Источник: https://etherscan.io/nodetracker

Расширение в середине срока: интеграция и взаимодополнение с Danksharding

PeerDAS войдет в свою среднесрочную фазу расширения по мере развития технологий, играя все более значительную роль в масштабируемости блокчейна и проверке доступности данных. Его развивающиеся отношения с Danksharding имеют важное значение:

1. Более эффективная проверка доступности данных:

По мере роста спроса на технологию блокчейн и использование, PeerDAS будет продолжать улучшать эффективность верификации данных. В будущем разработки могут включать оптимизированные стратегии выборки и алгоритмы, делая процесс верификации более эффективным и точным, снижая потребление ресурсов узлов и повышая точность проверки доступности данных.

2. Широкое применение в технологии межцепочечного взаимодействия:

PeerDAS может служить в качестве решения для проверки доступности данных между блокчейнами, улучшая эффективность обмена данными между блокчейнами и повышая их взаимодействие. Однако для разрешения конфликтов проверки, вызванных различиями в моделях доверия, требуется оптимизация механизмов консенсуса.

3. Улучшение децентрализации и безопасности сети:

С увеличением числа узлов и развитием децентрализации механизм выборки PeerDAS может эффективно повысить безопасность данных и устойчивость к вмешательству. В будущем PeerDAS можно будет объединить с передовыми криптографическими технологиями и механизмами консенсуса для дальнейшего укрепления устойчивости блокчейн-сетей к атакам и общей отказоустойчивости.

Долгосрочное видение: Стимулирование комплексного развития экосистемы блокчейна

Долгосрочная перспектива PeerDAS выходит за рамки повышения масштабируемости и безопасности блокчейна — она нацелена на расширение спектра приложений:

1. Поддержка смарт-контрактов и приложений DeFi:

Поскольку децентрализованная финансовая (DeFi) и смарт-контракты быстро развиваются, ожидается, что технология PeerDAS обеспечит более эффективные гарантии доступности данных для этих приложений. Путем сокращения задержки верификации и улучшения использования ресурсов PeerDAS может предложить более стабильную поддержку для протоколов DeFi, особенно в сценариях высокочастотной торговли и выполнения контрактов крупного масштаба.

2. Интеграция с Edge Computing и Internet of Things (IoT):

В будущем у PeerDAS есть потенциал для интеграции с вычислениями на краю и технологиями интернета вещей, что позволит более распределенную и эффективную проверку данных. Устройства на краю и узлы интернета вещей могут участвовать в проверке данных через PeerDAS, снижая зависимость от централизованных серверов и улучшая доступность данных и эффективность их обработки в глобальном масштабе.

3. Расширенная интеграция с технологиями искусственного интеллекта:

В перспективе PeerDAS также может объединиться с технологиями искусственного интеллекта (ИИ), используя алгоритмы машинного обучения для оптимизации процессов выборки и валидации данных, тем самым повышая эффективность и интеллектуальность сетей блокчейн. Это может помочь автоматизировать процессы валидации данных, управления узлами и оптимизации сети.

В краткосрочной перспективе PeerDAS уже продемонстрировал сильный потенциал для увеличения эффективности проверки блокчейна, децентрализации и снижения операционных издержек. Его интеграция с Danksharding дальше повысит масштабируемость и безопасность в среднесрочной перспективе. В долгосрочной перспективе ожидается, что PeerDAS будет широко принят в смарт-контрактах, DeFi, IoT и ИИ, став неотъемлемой частью инфраструктуры блокчейна и помогая децентрализованным приложениям достичь широкого распространения.

Испытания

Несмотря на то, что PeerDAS предлагает множество преимуществ, он также сталкивается с несколькими вызовами в реальных приложениях, в основном включая следующее:

Точность выборки и безопасность:

PeerDAS полагается на выборочную выборку данных для валидации, и точность выборки критична для общей безопасности системы. Если механизм выборки подвергается атаке (например, атакам Сибила), это может привести к неправильной оценке доступности данных. Это требует введения многократной выборки или избыточной валидации.

Зависимость топологии сети:
Производительность PeerDAS зависит от качества соединений между узлами в сети. В децентрализованных сетях подключение узлов может быть нестабильным, что может повлиять на эффективность распространения данных и их проверку, особенно в средах с большим количеством узлов.

Уровень участия узла:
Для обеспечения эффективной проверки доступности данных PeerDAS требуется достаточное количество узлов для участия в процессе валидации.
Если участие слишком низкое, результаты выборки могут быть неточными. На 17 марта 2025 года текущая уровень участия в сети Ethereum составляет около 98%.

Вычислительная и накопительная нагрузка:
Хотя PeerDAS сокращает данные, которые должен проверить каждый узел, это все равно требует, чтобы узлы выполняли задачи проверки. Это может создать вычислительное и хранилище давление на узлы с ограниченными ресурсами (например, на устройствах низкого уровня). Если узлы не могут справиться с нагрузкой, это может привести к снижению участия в сети.

Сложность протокола:
PeerDAS вводит новые механизмы проверки и протоколы, что делает его реализацию более сложной, чем традиционные методы. Понимание и внедрение этого нового технического решения требует обучения и адаптации для разработчиков и операторов узлов, что потенциально увеличивает технический барьер системы.

Совместимость с существующими системами:
Хотя у PeerDAS есть сильная теоретическая масштабируемость, на практике может потребоваться интеграция с существующими архитектурами блокчейн, что включает проблемы совместимости систем. Различные блокчейн-платформы могут использовать различные механизмы консенсуса и форматы хранения данных, что требует адаптации и оптимизации PeerDAS.

Источник: https://beaconscan.com/stat/networkparticipation

Вывод

По мере развития технологий PeerDAS, новое решение для выборочной доступности данных (DAS), продемонстрировало большой потенциал в увеличении масштабируемости и безопасности блокчейна. Путем снижения требований к хранению и пропускной способности для узлов, а также улучшения масштабируемости сети и децентрализации, PeerDAS эффективно решает проблемы высокой пропускной способности, с которыми сейчас сталкиваются блокчейн-системы.

Хотя технология все еще сталкивается с определенными вызовами - такими как точность выборки, топология сети и участие узлов - текущие улучшения и расширение областей применения свидетельствуют о том, что PeerDAS, скорее всего, станет неотъемлемой частью будущих блокчейн-экосистем. В частности, в областях смарт-контрактов, DeFi, технологий межцепочного взаимодействия и интеграции с вычислениями на краю и интернетом вещей (IoT) PeerDAS будет предлагать более стабильную, эффективную и безопасную поддержку для инноваций и принятия блокчейна.

В целом PeerDAS представляет собой важное направление в развитии технологии блокчейн. Он не только решает проблему доступности данных, но также заложил основу для следующего поколения децентрализованных приложений, толкая технологию блокчейн к более эффективному и безопасному будущему.