Введение

Появление слоя доступности данных (DA) обусловлено ростом спроса на масштабируемость и повышенную доступность данных в технологии блокчейн. Развитие слоя DA - важный этап в развитии технологии блокчейн, аналогичный специализации труда в человеческом обществе. Сегодня модульные публичные цепочки стали стандартным режимом, причем слой DA является одной из наиболее жестко конкурентных областей.

Модульность - это основа DA

Модульность стимулирует развитие области DA и заложила основу для ее реализации. В экосистеме Ethereum горизонтальная модульность проявляется в технологии шардинга. Вертикальная модульность проявляется в слоистой структуре, где Rollups управляют транзакциями, а основная сеть наблюдает за DA и механизмами консенсуса.

Основная концепция модульности заключается в разделении функций системы на разные уровни и их взаимозаменяемость. Это позволяет настраивать конкретные случаи использования или вертикальные области, увеличивая гибкость и масштабируемость.

Rollup достигает эффективной обработки транзакций путем пакетной обработки транзакций за пределами цепи и их периодической проверки в цепи.

Источник: celestia

Дизайн Rollup варьируется в зависимости от механизма проверки состояния и места публикации данных состояния. С точки зрения экосистемы Ethereum:

• Свертки действительности: данные и статус проверки получаются на уровне L1 (доказательство действительности).
• Оптимистичные роллапы: данные и статус проверки также выполняются на L1 (доказательство мошенничества).
• Validiums: Данные обрабатываются вне цепи, а статус проверки проводится на L1 (доказательство валидности).
• Оптимумс: данные обрабатываются вне цепи, и статус проверки осуществляется на L1 (доказательство мошенничества).

Различные варианты дизайна предлагают гибкие решения для различных сценариев и потребностей, открывая больше возможностей для развития сферы DA.

Что такое DA?

Доступность данных (DA) относится к процессу, при котором слой 2 упаковывает данные состояния, включая транзакции, в основную сеть слоя 1. После проверки и согласования она публикуется в основной сети L1, обеспечивая поддержку проверки для каждого L2.

Целостность данных и доступность необходимы для модульных блокчейнов и сетей Rollup. Сеть может обеспечить свою децентрализацию и безопасность только тогда, когда данные доступны и могут быть использованы. Таким образом, доступность данных играет важную роль в обеспечении нормальной работы и безопасности блокчейн-сетей.

Методы ДА и анализ затрат

Анализ метода доступности данных

Доступность данных (DA) является основным компонентом стоимости Rollup. В настоящее время для обеспечения доступности данных Ethereum Layer2 в основном использует три метода: Calldata, DAC (Комитеты доступности данных) и "Blob."

В методе Calldata решения Layer2, такие как Arbitrum или Optimism, напрямую выпускают данные транзакции в виде calldata в блоки Ethereum, достигая высокой устойчивости к цензуре. Ethereum ценит вызовы данных, вычисления и хранение равномерно в газе, который также является одним из основных затрат, понесенных Rollup на Ethereum.

Для повышения эффективности обновление EIP-4844 ввело новый тип транзакции «Blob», перемещая данные транзакций Layer2 в новый временный «Blob» для хранения. Поскольку «Blob» является внешним временным хранилищем и не хранит данные транзакций Layer2 в Layer1, это значительно снижает затраты на хранение. Этот подход благоприятствует Layer2, снижая затраты на хранение и увеличивая скорость.

С другой стороны, метод DAC предлагает гораздо более высокую пропускную способность. Однако для предотвращения злонамеренного удержания данных пользователи должны доверять небольшому узлу или группе валидаторов. DAC вводит значительное доверие во второй уровень, включая решения по повторному стейкингу. Это заставляет DAC полагаться на репутацию, механизмы управления или токеновое голосование для предотвращения непубликации данных. Поэтому при использовании внешних DA может потребоваться полагаться на DAC.

Анализ стоимости доступности данных

Доступность данных (DA) часто является ключевым компонентом при проектировании всей системы блокчейна. Особенно в случае монолитных блокчейнов, таких как Ethereum, где использование места в блоке высоко, размер блока становится ключевым ограничивающим фактором в его развитии. На протяжении многих лет Ethereum активно решает проблемы масштабируемости и исследует различные решения для масштабирования на уровне 2.

Слой доступности данных (DA) является основным компонентом модульной архитектуры, используемой для снижения затрат и расширения возможностей блокчейна. Его основная задача - обеспечить доступность данных on-chain для всех участников сети. Традиционно каждому узлу приходилось загружать все данные транзакций для проверки доступности данных, что было неэффективно и дорого. Эта ситуация ограничивает масштабируемость блокчейна, потому что с увеличением размера блока увеличивается также количество данных, необходимых для проверки, линейно. Следовательно, конечные пользователи могут понести высокие затраты на доступность данных, потребляя до 90% своих транзакций на Rollup. Модульные слои доступности данных рассматриваются как потенциальное решение для снижения затрат на DA, способные снизить затраты на 99%.

За последние пять месяцев Rollups на Ethereum в совокупности тратили около 10 000 ETH в месяц на доступность данных.

Предполагая среднее количество в 10 000 ETH в месяц, по цене $3 000 за каждый, это равняется затратам в размере $30 млн. на DA.

Источник: дюна

Сравнение решений ядра DA Layer

Avail, EigenDA и Celestia - основные участники экосистемы DA, но они придерживаются несколько разных подходов к стеку инфраструктуры, механизму консенсуса, безопасности и брендингу.

Техническая архитектура

В отличие от Celestia и Avail, EigenDA - это просто набор умных контрактов, полагающихся на Ethereum. Avail, Ethereum и EigenDA используют обязательства KZG, в то время как Celestia использует доказательства мошенничества для подтверждения правильности кодирования блоков. Обязательства KZG обеспечивают строгий метод обеспечения доступности данных, но это увеличивает вычислительные нагрузки для майнеров. Доказательства мошенничества Celestia, с другой стороны, предполагают, что данные могут быть неявно получены, но существует ожидание разрешения споров по доказательствам мошенничества, прежде чем узлы смогут подтвердить, что блок был правильно закодирован. Как доказательства KZG, так и доказательства мошенничества находятся в стадии быстрого технологического развития.

Механизм консенсуса

Celestia использует механизм консенсуса Tendermint, который требует коммуникации между узлами. С другой стороны, EigenDA разъединяет DA от консенсуса и передает непосредственно. Это позволяет передавать блоки данных без ограничений протокола консенсуса и пропускной способности P2P сети, что приводит к более быстрой сетевой коммуникации и более коротким временам подтверждения.

Однако EigenDA зависит от контракта EigenDA Ethereum mainnet для завершения верификации. Что касается времени окончательного подтверждения блока, Celestia значительно быстрее, требуя всего 15 секунд по сравнению с 12 минутами EigenDA.

Avail использует механизм консенсуса BABE + GRANDPA, который унаследован от SDK Polkadot. Он использует Nominated Proof of Stake и правила BABE для принятия решения о следующем блоке. Несмотря на то, что время подтверждения блока медленнее, чем у Tendermint, Avail проверяет точность транзакций быстрее, чем Celestia, благодаря использованию KZG-подтверждений для доказательства их достоверности.

Гарантия доступности данных

Celestia использует доказательства мошенничества для обеспечения доступности данных, в то время как EigenDA использует коммитменты KZG для доказательства правильности, обеспечивая более быстрые скорости, но требуя дополнительных вычислительных затрат. Активный набор проверяющих Celestia хранит весь набор данных, в то время как EigenDA оптимизирует хранение небольшой части данных на каждом узле для обеспечения восстановления данных. Avail использует коммитменты полиномов KZG для сокращения требований к памяти, полосе пропускания и хранилищу, облегчая эффективный процесс проверки.

Сэмплирование доступности данных (DAS)

Выборочная доступность данных - это технология, которая позволяет легким узлам загружать только часть блочных данных для проверки доступности данных. Эта технология обеспечивает безопасность для легких узлов, позволяя им проверять недопустимые блоки (ограниченно доступностью данных и аспектами консенсуса), а также позволяет расширять доступность данных блокчейна без необходимости соответствующего увеличения требований к узлам.

Celestia и Avail оба будут поддерживать выборочные легкие узлы доступности данных при выпуске. Это означает, что они могут безопасно увеличить размер блока, принимая больше легких узлов, при этом сохраняя низкие требования пользователей к проверке цепи.

Хотя EigenLayer не объявляет официальных планов относительно DAS, есть признаки того, что DAS может стать альтернативным решением.

Безопасность

По сравнению с традиционными полными узлами, традиционные легкие клиенты имеют более слабую безопасность, потому что они проверяют только заголовки блоков. Легкие клиенты не могут обнаружить, генерируют ли нечестное большинство майнеров недопустимые блоки. Однако легкие узлы с возможностями выборочной доступности данных имеют улучшенную безопасность, потому что они могут проверить, создаются ли недопустимые блоки.

Celestia улучшает свою безопасность, проводя выборочную проверку доступности данных, с ее безопасностью, гарантированной стоимостью ее сети. Чем выше сетевая стоимость Celestia, тем выше затраты, которые должны нести атакующие, и тем меньше вероятность успешной атаки.

В отличие от этого, EigenDA не выполняет выборочное определение доступности данных, а полагается на большинство честных узлов тяжелой категории, при этом его безопасность является частью безопасности Ethereum. Безопасность EigenDA влияется на стоимость повторно ставленных активов в сети EigenDA и долю узловых операторов в основной сети Ethereum.

Avail включает выборочную доступность данных, обеспечивая его эффективным и надежным резервным механизмом, который поддерживает доступность данных даже во время сбоев. Кроме того, Avail использует Nominated Proof of Stake (NPoS) Polkadot, вмещающий до 1000 узлов-валидаторов. NPoS также имеет эффективный механизм распределения наград, который помогает уменьшить риск централизации ставок.

Бренд и Цели

С точки зрения брендинга, EigenDA - это продукт, который тесно соотносится с Ethereum. Бренд EigenDA нацелен на то, чтобы стать слоем доступности данных, сосредоточенным вокруг ETH, отличным от других DA, он стремится обслуживать экосистему Ethereum. С другой стороны, Avail обязуется агрегировать все упорядоченные данные транзакций со всех цепочек, становясь координационным центром для всех web3. Экосистема Celestia включает в себя поставщиков RaaS, общие последователи, кросс-цепочную инфраструктуру и т. д., охватывая экосистемы, такие как Ethereum, роллапы Ethereum, Cosmos и Osmosis.

Сводка

Celestia заслужила признание благодаря низким затратам на доступность данных (DA) и высокой производительности. Это делает ее привлекательной для малых и средних цепей уровня 2 (L2) и приложений, позволяя им экономить на высоких затратах на доступность данных. Сохраненные активы затем могут быть использованы для распределения прибыли и поощрения роста своих экосистем и ликвидности.

С другой стороны, конкурентное преимущество EigenDA заключается в тесных связях с безопасностью и ортодоксией Ethereum. В короткой и среднесрочной перспективе крупные L2 могут обнаружить, что EigenDA является более рациональным выбором из-за высоких затрат на DA в Ethereum.

Avail использует передовую технологию, позволяющую легким клиентам проверять целостность данных без необходимости загружать весь блокчейн. Это делает технологию блокчейн более доступной для пользователей. После отделения от Polygon Avail ищет новые партнерства с различными организациями, демонстрируя свою универсальность в различных сценариях применения.

На изображении ниже показано сравнение различных слоев DA с Avail.

Источник: Avail Blog 2024.4.20

Заключение

В настоящее время Rollups всплыли как основной путь вперед для Ethereum, что означает, что Ethereum передал определение Layer2 рынку. Этот, казалось бы, развивающийся тренд содержит различные формы конкуренции. В целом, непрерывное появление связанных решений DA, таких как Celestia, действительно ослабило конкурентоспособность Ethereum в поле DA в определенной степени.

Привлекательность модульности заключается в развязке между ее компонентами. Это позволяет каждому уровню инноваций строиться на другом, и оптимизация каждого модуля может улучшить производительность других. В будущем процесс разработки модульности может предложить обилие конкурентоспособных вариантов как для разработчиков, так и для пользователей.