Introduction

L'émergence de la couche de disponibilité des données (DA) est due à une demande croissante de scalabilité et de disponibilité accrue des données dans la technologie blockchain. Le développement de la couche DA est une étape importante dans l'évolution de la technologie blockchain, similaire à la spécialisation du travail dans la société humaine. Aujourd'hui, les chaînes publiques modulaires sont devenues le mode standard, la couche DA étant l'un des domaines les plus concurrentiels.

La modularité est la fondation de DA

La modularité propulse le développement du domaine de la DA et jette les bases de sa mise en œuvre. Dans l'écosystème Ethereum, la modularité horizontale est visible dans la technologie de sharding. La modularité verticale est visible dans la structure en couches où les Rollups gèrent les transactions, et le mainnet supervise la DA et les mécanismes de consensus.

Le concept central de modularité est de séparer les fonctions du système en différents niveaux et de les rendre interchangeables. Cela permet de personnaliser des cas d'utilisation spécifiques ou des domaines verticaux, ce qui augmente la flexibilité et la scalabilité.

Rollup réalise un traitement efficace des transactions en regroupant les transactions hors chaîne puis en les validant périodiquement sur chaîne.

Source: celestia

La conception de Rollup varie en fonction du mécanisme de vérification de l'état et de l'endroit où les données d'état sont publiées. Du point de vue de l'écosystème Ethereum :

• Rollups de validité : les données et le statut de validation sont obtenus sur L1 (preuve de validité).
• Rollups optimistes : les données et le statut de validation sont également effectués sur L1 (preuve de fraude).
• Validiums: Les données sont traitées hors chaîne et le statut de validation est effectué sur L1 (preuve de validité).
• Optimiums: Les données sont traitées hors chaîne et l'état de validation est effectué sur L1 (preuve de fraude).

Différentes options de conception offrent des solutions flexibles pour différents scénarios et besoins, ouvrant ainsi plus de voies pour la croissance du domaine de la DA.

Qu'est-ce que DA?

La disponibilité des données (DA) fait référence au processus selon lequel la couche 2 emballe les données d'état, y compris les transactions, dans le mainnet de la couche 1. Après vérification et consensus, il est publié sur le réseau principal L1, fournissant un support de vérification pour chaque L2.

L'intégrité et la disponibilité des données sont essentielles pour les blockchains modulaires et les réseaux Rollup. Le réseau ne peut garantir sa décentralisation et sa sécurité que lorsque les données sont disponibles et utilisables. Ainsi, la disponibilité des données joue un rôle vital dans la garantie du fonctionnement normal et de la sécurité des réseaux blockchain.

Méthodes DA et analyse des coûts

Analyse de la méthode de disponibilité des données

La disponibilité des données (DA) est un composant majeur du coût du Rollup. Actuellement, la disponibilité des données de la couche 2 d'Ethereum utilise principalement trois méthodes : Calldata, DAC (comités de disponibilité des données) et “Blob.”

Dans la méthode Calldata, des solutions de couche 2 comme Arbitrum ou Optimism libèrent directement les données de transaction en tant que calldata dans les blocs d'Ethereum, ce qui permet d'obtenir une très grande résistance à la censure. Ethereum regroupe les appels de données de prix, de calcul et de stockage de manière uniforme sous Gas, qui est également l'un des principaux coûts supportés par Rollup sur Ethereum.

Pour améliorer l'efficacité, la mise à niveau EIP-4844 a introduit un nouveau type de transaction "Blob", déplaçant le contenu des données des transactions de couche 2 vers un nouveau "Blob" temporaire pour le stockage. Comme "Blob" est un stockage temporaire externe et ne stocke pas les données de transaction de couche 2 dans la couche 1, cela réduit considérablement les coûts de stockage. Cette approche bénéficie à la couche 2 en réduisant les coûts de stockage et en augmentant la vitesse.

D'autre part, la méthode DAC offre un débit beaucoup plus élevé. Cependant, elle exige que les utilisateurs fassent confiance à un petit nœud ou à un groupe de validateurs pour empêcher la rétention de données malveillantes. DAC introduit une hypothèse de confiance significative dans L2, y compris des solutions de nouveau verrouillage. Cela oblige DAC à dépendre de la réputation, des mécanismes de gouvernance ou du vote par jeton pour dissuader le comportement de non-publication des données. Par conséquent, lors de l'utilisation de DA externe, il peut être nécessaire de compter sur DAC.

Analyse des coûts de disponibilité des données

La disponibilité des données (DA) est souvent un élément critique dans la conception de tout le système blockchain. Surtout dans le cas des blockchains monolithiques comme Ethereum, où l'utilisation de l'espace de bloc est élevée, la taille du bloc devient un facteur limitant clé dans son développement. Au fil des ans, Ethereum a activement abordé les problèmes de scalabilité et exploré diverses solutions de mise à l'échelle de couche 2.

La couche de disponibilité des données (DA) est un composant essentiel de l'architecture modulaire utilisée pour réduire les coûts et étendre les capacités de la blockchain. Sa tâche principale est de s'assurer que les données on-chain sont accessibles à tous les participants du réseau. Traditionnellement, chaque nœud devait télécharger toutes les données de transaction pour vérifier la disponibilité des données, ce qui était inefficace et coûteux. Cette situation limite la scalabilité de la blockchain car, à mesure que la taille des blocs augmente, la quantité de données nécessaire à la validation augmente également de manière linéaire. Par conséquent, les utilisateurs finaux peuvent supporter des coûts élevés de disponibilité des données, consommant jusqu'à 90 % de leurs transactions sur Rollup. Les couches de disponibilité des données modulaires sont considérées comme une solution potentielle pour réduire les coûts de DA, capables de réduire les coûts jusqu'à 99 %.

Au cours des cinq derniers mois, les Rollups sur Ethereum ont collectivement dépensé environ 10 000 ETH par mois pour la disponibilité des données.

En supposant une moyenne de 10 000 ETH par mois, au prix de 3 000 $ chacun, cela équivaut à un coût DA de 30 millions de dollars.

Source: dune

Comparaison des solutions de couche DA Core

Avail, EigenDA et Celestia sont les principaux acteurs de l'écosystème DA, mais ils adoptent des approches légèrement différentes en ce qui concerne la pile d'infrastructure, le mécanisme de consensus, la sécurité et l'image de marque.

Architecture technique

Contrairement à Celestia et Avail, EigenDA est simplement un ensemble de contrats intelligents reposant sur Ethereum. Avail, Ethereum et EigenDA utilisent les engagements KZG, tandis que Celestia utilise des preuves de fraude pour confirmer la véracité de l'encodage des blocs. Les engagements KZG fournissent une méthode stricte pour la disponibilité des données, mais cela augmente la charge computationnelle pour les mineurs. Les preuves de fraude de Celestia, d'autre part, supposent que les données peuvent être obtenues implicitement, mais il y a une période d'attente pour les litiges de preuves de fraude avant que les nœuds puissent confirmer que le bloc a été encodé correctement. Les preuves KZG et les preuves de fraude connaissent des avancées technologiques rapides.

Mécanisme de consensus

Celestia utilise le mécanisme de consensus Tendermint, qui nécessite une communication en réseau peer-to-peer. D'autre part, EigenDA découple DA du consensus et diffuse directement. Cela permet à la propagation des blocs de données d'être non restreinte par le protocole de consensus et le débit du réseau P2P, ce qui se traduit par une communication réseau plus rapide et des temps de confirmation plus courts.

Cependant, EigenDA dépend du contrat EigenDA de la Ethereum mainnet pour conclure la vérification. En ce qui concerne le temps de confirmation du bloc final, Celestia est significativement plus rapide, ne nécessitant que 15 secondes comparé aux 12 minutes d'EigenDA.

Avail utilise le mécanisme de consensus BABE + GRANDPA, hérité du SDK de Polkadot. Il utilise la Preuve d'Enjeu Nominative et les règles de BABE pour décider du bloc suivant. Malgré un temps de confirmation de bloc plus lent que Tendermint, Avail vérifie l'exactitude des transactions plus rapidement que Celestia, grâce à l'utilisation des engagements KZG pour les preuves de validité.

Assurance de disponibilité des données

Celestia utilise des preuves de fraude pour garantir la disponibilité des données, tandis qu'EigenDA utilise des engagements KZG pour les preuves de validité, offrant des vitesses plus rapides mais nécessitant des frais généraux computationnels supplémentaires. L'ensemble de validateurs actifs de Celestia stocke l'ensemble des données, tandis qu'EigenDA optimise le stockage pour une petite partie des données sur chaque nœud pour garantir la reconstruction des données. Avail exploite les engagements polynomiaux KZG pour réduire les exigences en mémoire, en bande passante et en stockage, facilitant ainsi un processus de validation efficace.

Échantillonnage de disponibilité des données (DAS)

L'échantillonnage de disponibilité des données est une technologie qui permet aux nœuds légers de télécharger uniquement une partie des données de bloc pour vérifier la disponibilité des données. Cette technologie offre une sécurité aux nœuds légers, leur permettant de vérifier les blocs invalides (limités aux aspects de disponibilité des données et de consensus) tout en permettant à la blockchain d'étendre la disponibilité des données sans nécessiter d'augmentation correspondante des exigences des nœuds.

Celestia et Avail prendront en charge tous deux l'échantillonnage de la disponibilité des données des nœuds légers lors de la sortie. Cela signifie qu'ils peuvent augmenter en toute sécurité la taille du bloc en accueillant plus de nœuds légers tout en maintenant des exigences utilisateur faibles pour valider la chaîne.

Bien que EigenLayer n'annonce aucun plan officiel concernant DAS, il y a des indications que DAS pourrait devenir une solution alternative.

Sécurité

Comparé aux nœuds complets traditionnels, les clients légers traditionnels ont une sécurité plus faible car ils ne valident que les en-têtes de bloc. Les clients légers ne peuvent pas détecter si une majorité malhonnête de mineurs génère des blocs invalides. Cependant, les nœuds légers avec des capacités d'échantillonnage de disponibilité des données ont une sécurité améliorée car ils peuvent vérifier si des blocs invalides sont produits.

Celestia renforce sa sécurité en effectuant un échantillonnage de disponibilité des données, sa sécurité étant garantie par la valeur de son réseau. Plus la valeur du réseau de Celestia est élevée, plus les attaquants doivent supporter des coûts, et plus la probabilité d'une attaque réussie est faible.

En revanche, EigenDA ne réalise pas d'échantillonnage de disponibilité des données mais s'appuie sur une majorité de nœuds lourds honnêtes, sa sécurité faisant partie de la sécurité d'Ethereum. La sécurité d'EigenDA est influencée par la valeur des actifs réinvestis dans le réseau EigenDA et la proportion d'opérateurs de nœuds dans le réseau principal d'Ethereum.

Avail intègre l'échantillonnage de la disponibilité des données, en le dotant d'un mécanisme de sauvegarde efficace et fiable qui maintient la disponibilité des données même en cas de défaillance. De plus, Avail utilise le Proof of Stake Nommé (NPoS) de Polkadot, pouvant accueillir jusqu'à 1000 nœuds validateurs. Le NPoS dispose également d'un mécanisme efficace de distribution des récompenses, contribuant à réduire le risque de centralisation des enjeux.

Marque et objectifs

D'un point de vue de la marque, EigenDA est un produit qui se rapproche étroitement d'Ethereum. L'objectif de la marque EigenDA est de devenir une couche de disponibilité des données centrée autour de l'ETH, différente des autres DAs, elle vise à servir l'écosystème Ethereum. Avail, quant à lui, s'engage à agréger toutes les données de transaction ordonnées de toutes les chaînes, devenant le centre de coordination de tout le web3. L'écosystème de Celestia inclut des fournisseurs de RaaS, des séquenceurs partagés, une infrastructure inter-chaînes, etc., couvrant des écosystèmes tels qu'Ethereum, les rollups Ethereum, Cosmos et Osmosis.

Résumé

Celestia est reconnu pour ses faibles coûts de Disponibilité des Données (DA) et ses performances élevées en termes de débit. Cela le rend attrayant pour les chaînes d'applications et de couche 2 (L2) de petite et moyenne taille, leur permettant d'économiser sur les coûts élevés de DA. Les actifs économisés peuvent ensuite être utilisés pour distribuer les bénéfices de revenus et promouvoir leurs écosystèmes et la croissance de la liquidité.

D'autre part, l'avantage concurrentiel d'EigenDA repose sur ses liens étroits avec la sécurité et l'orthodoxie d'Ethereum. À court et moyen terme, les L2 à grande échelle peuvent trouver en EigenDA un choix plus rationnel en raison des coûts élevés de DA d'Ethereum.

Avail utilise une technologie avancée permettant aux clients légers de vérifier l'intégrité des données sans avoir besoin de télécharger l'ensemble de la blockchain. Cela rend la technologie de la blockchain plus accessible aux utilisateurs. Depuis sa séparation de Polygon, Avail a cherché de nouveaux partenariats avec diverses entités, mettant en valeur sa polyvalence dans de multiples scénarios d'application.

L'image ci-dessous montre une comparaison de différentes couches DA avec Avail.

Source : Blog Avail 2024.4.20

Conclusion

Actuellement, les Rollups sont apparus comme la voie principale à suivre pour Ethereum, ce qui signifie qu'Ethereum a confié la définition de la couche 2 au marché. Cette tendance en apparence émergente contient diverses formes de concurrence. En général, l'émergence continue de solutions DA connexes telles que Celestia a effectivement affaibli la compétitivité d'Ethereum dans le domaine des DA dans une certaine mesure.

Le charme de la modularité réside dans le découplage entre ses composants. Cela permet à chaque couche d'innovation de se construire les unes sur les autres, et l'optimisation de chaque module peut améliorer les performances des autres. À l'avenir, le processus de développement de la modularité pourrait offrir une multitude de choix compétitifs à la fois pour les développeurs et les utilisateurs.