Вступ

З розвитком технології блокчейну децентралізована доступність даних виросла як один з важливих напрямків для вирішення одного з трьох значущих викликів блокчейну. На тлі цього проєкти, такі як Celestia, EigenLayer, Avail DA та NEAR DA, з'явилися. Вони мають на меті вирішити проблеми масштабованості та продуктивності блокчейну за допомогою інноваційних технологій та дизайну, тим самим сприяючи розвитку екосистеми блокчейну.

Проблема доступності даних

Вступ до доступності даних

У сучасній архітектурі блокчейну доступність даних (DA) є важливою складовою. На відміну від традиційних одноблокчейнів, модулярні блокчейни декомпонують мережу на різні функціональні шари, включаючи виконавчі, шар доступності даних (DA), консенсус та поселенські шари. З серед цих шарів шар доступності даних (DA) відповідає за зберігання даних, необхідних для перевірки валідності транзакцій.

Джерело: документи celestia

Проблема доступності даних

У блокчейні та технології розподіленого реєстру питання доступності даних є дуже важливим викликом. У своїй основі воно передбачає забезпечення того, щоб всі дані транзакцій можна було відкрито отримати та перевірити в мережі, що є важливим для збереження цілісності та безпеки блокчейн-систем.

У блокчейн-системах дані про транзакції кожного блоку потрібно перевірити мережевими вузлами. Однак забезпечення надійного розподілу цих даних по всій мережі та забезпечення рівного доступу до них всіх учасників є важливим питанням.

Чому важлива доступність даних?

• Трансакції поза ланцюжком: рішення рівня L2 спрямовані на обробку трансакцій поза основним ланцюжком для покращення масштабованості всієї системи. Однак цей підхід може винести деякі виклики, оскільки L2 не негайно реєструє всі дані трансакцій на блокчейні L1, що може призвести до труднощів у підтвердженні цілісності та точності всіх даних трансакцій.
• Залежність від безпеки рівня 1: Незважаючи на можливість L2 мереж працювати незалежно та обробляти транзакції, вони все ще покладаються на мережу L1 для забезпечення загальної безпеки. Забезпечення цілісності та точності передачі даних з L2 на L1 є важливим для збереження цілісності всієї мережі.
• Залежність механізмів розв'язання від даних: мережі L2 можуть застосовувати механізми, такі як докази шахрайства, для вирішення потенційних суперечок. Ефективність цих механізмів залежить від доступності та доступності даних про транзакції.
• Прозорість та проблеми довіри: Прозорість - це ключовий принцип у технології блокчейн. У мережах L2 будь-які проблеми щодо доступності даних можуть призвести до кризи довіри, оскільки користувачі можуть не мати змоги самостійно перевірити автентичність транзакцій.
• Збільшена складність верифікації: Введення L2 збільшує складність забезпечення точності даних, що повертаються на головний ланцюг, що також призводить до ризику проблем доступності даних, що впливає на надійність мережі.

DA Solutions

Існують різноманітні рішення для шару DA, широко класифіковані на on-chain та off-chain типи.

У рішеннях L2 доступність даних зазвичай використовує два різних підходи:

• Доступність даних on-chain: Всі дані транзакцій зберігаються на ланцюжку L1, що забезпечує вищий рівень безпеки, але за вищу ціну. Це означає, що L2 все ще використовує Ethereum як шар DA та покладається на Ethereum для зменшення вартості доступності даних.
• Доступність даних поза ланцюжком: Дані зберігаються поза ланцюжком, лише зашифровані хеш-відомості (хеш-значення) зберігаються на ланцюжку. Цей підхід є більш вигідним з точки зору витрат, але потребує залучення зовнішніх сутностей для отримання даних. Іншими словами, Ethereum вже не використовується як шар DA, а замість цього шукаються більш економічні методи для доступності даних. Залежно від ступеня децентралізації та безпеки рішень поза ланцюжком можуть бути розділені на чотири типи: Validium, Комітети доступності даних (DAC), Воліція та універсальні рішення DA.

Огляд проектів DA Track

У сфері доступності даних (DA) відносно небагато учасників. Окрім Ethereum, існують деякі ключові проекти, такі як Celestia, EigenLayer, Avail та NEAR DA, кожен зі своїми характеристиками щодо прогресу проекту. У проектах DA такі фактори, як безпека, можливість налаштування, взаємодія та вартість, мають вирішальне значення.

Celestia

Celestia - перший проект, який прийняв модульну мережу доступності даних (DA), мета якої - забезпечити безпечне збільшення кількості користувачів. Його модульний дизайн дозволяє будь-кому запустити незалежний блокчейн.

Як лідер у модульних публічних ланцюгах, Celestia розроблена на основі Cosmos SDK та прагне покращити доступність даних. На mainnet, Celestia досягла значних конкурентних переваг.

Технічні характеристики

Дизайн Celestia розділяє виконання, консенсус, розрахунок та доступність даних. Ця модулярна структура дозволяє спеціалізацію та оптимізацію на кожному рівні, підвищуючи загальну ефективність та масштабованість мережі.

Джерело: документи Келестія

1. Вибірка доступності даних (DAS)

Вибіркове відображення доступності даних (DAS) - це метод, який дозволяє легким вузлам перевіряти доступність даних без завантаження всього блоку. За допомогою випадкового вибіркового відображення блоків даних легкі вузли можуть визначити, чи можна успішно отримати та перевірити ці дані, що позначає доступність даних для всього блоку.

Джерело: документи келестія

1. Namespaced Merkle Tree (NMTs)

NMTs дозволяють розділити блочні дані на окремі простори імен для різних додатків. Це означає, що кожен додаток повинен лише завантажувати та обробляти дані, що стосуються його, що значно зменшує вимоги до обробки даних.

Джерело: документи целестія

Аналіз функцій

• Роллапи в Селесті відрізняються від Роллапів Ethereum тим, що їхня робота на Селесті незалежно визначає стан специфікації, збільшуючи автономію вузлів. Вузли можуть вибирати свій режим роботи вільно через м'які та жорсткі вілки, зменшуючи залежність від централізованого управління та сприяючи більшому експерименту та інноваціям.
• Функції Celestia’s Rollups мають характеристики, що не пов'язані з виконанням, що означає, що вони не обмежені сумісними з EVM дизайнами. Ця відкритість забезпечує ширший простір для інновацій у віртуальних машинах, сприяючи технологічному прогресу.
• Celestia спрощує процес розгортання блокчейнів. Використовуючи інструменти, такі як Optimint, розробники можуть швидко розгортати нові ланцюги, не турбуючись про складність та високі витрати на механізми консенсусу.
• Celestia розділяє активний ріст стану від зберігання історичних даних, забезпечуючи більш ефективний механізм ціноутворення ресурсів. Цей підхід зменшує взаємне втручання між середовищами виконання, поліпшуючи досвід користувача.
• Архітектура Celestia підтримує створення мостів з мінімізацією довіри, що дозволяє різним ланцюжкам безпечно взаємодіяти, тим самим підвищуючи безпеку та взаємодію кластерів блокчейн.

Celestia - перша модульно розроблена мережа DA, головною метою якої є безпечне масштабування у зростанні користувачів. Її модульна структура спрощує запуск незалежних блокчейнів. Завдяки своєму унікальному підходу та технологічним інноваціям, Celestia готова відіграти значну роль у галузі блокчейну. Вона фокусується на вирішенні проблем, з якими стикається блокчейн, особливо на питаннях масштабованості, збереження безпеки та децентралізації, роблячи її важливим учасником у розвиваючомуся екосистемі блокчейну.

Eigen DA

EigenLayer - це протокол переустановки, який дозволяє користувачам переустановлювати ETH, lsdETH та LP-токени на інших платформах, таких як бічні ланцюжки та оракули, і отримувати винагороду за валідацію у вигляді вузлів. З іншого боку, Eigen DA - це децентралізована служба доступності даних (DA), побудована на Ethereum за допомогою переустановки EigenLayer та стане першою службою активної валідації (AVS) на EigenLayer.

Технічні характеристики

• Покращення можливостей доступності даних Ethereum: Eigen DA використовує дані блоку Blob та зобов'язання KZG, покращуючи можливості доступності даних Ethereum з оновленими даними блоку Blob та зобов'язаннями KZG після оновлення Canquan. Валідатори виконують роботу з перевірки вузла на Ethereum, і весь процес обертається навколо існуючої інфраструктури Ethereum.
• Немає автономного консенсусу та P2P мережі: вузли Eigen DA знову ставлять ETH в контракт EigenLayer на Ethereum L1, стаючи підмножиною валідаторів Ethereum. Через доказ володіння, кожен оператор повинен регулярно обчислювати і надсилати значення функції, можливість обчислення значення функції виникає лише тоді, коли вони зберігають всі блоб-блоки, які були виділені їм протягом визначеного періоду зберігання. Якщо вони доводять блоби без обчислення цієї функції, будь-хто, хто має доступ до їхніх об'єктів даних, може зменшити ETH, утримуване вузлом, забезпечуючи безпеку та надійність мережі.
• Механізм консенсусу EigenLayer: учасники ETH можуть вибрати перевірку мережі Eigen DA та прийняти специфічні умови зниження Eigen DA. Потім вони виступають як валідатори POS, доводячи стан мережі.
• Шар доступності даних: Eigen DA розбиває дані на невеликі шматочки і виконує кодування стирання та зобов'язання поліномом KCG на цих шматочках, щоб кожен вузол міг завантажити лише невелику частину системи, навіть якщо пів вузлів підуть, не впливаючи на систему. Вони можуть це зробити, оскільки навіть якщо деякі блоки втрачені, код стирання може відновити повний стан даних, а доказ KZG забезпечує відповідність отриманих блоків блокам, заявленим вузлом.

Джерело: блог eigenlayer

Аналіз функцій

• Вузли Eigen DA є підмножиною вузлів повторного ставлення в мережі EigenLayer, і стати вузлом Eigen DA не потребує додаткових витрат на ставку.
• Існуючі рішення DA використовують мережі P2P для передачі блобів, де оператори отримують блоби від своїх ровесників, а потім повторно передають ті самі блоби іншим. Це драматично обмежує досяжну швидкість DA. У EigenDA розсіювачі надсилають блоби безпосередньо операторам EigenDA. Розсіюючи дані через пряме спілкування, поширення даних більше не обмежується пропускною здатністю протоколів консенсусу та мереж P2P, що зменшує комунікацію, мережеву затримку, час підтвердження та покращує швидкість надходження даних.
• Eigen DA успадковує деякі з безпеки Ethereum та має вищий рівень безпеки, ніж інші рішення DA.
• Eigen DA також підтримує Rollup для гнучкого вибору різних моделей токенів стейкінгу, співвідношення коду видалення тощо, що забезпечує більшу гнучкість.
• Оскільки остаточне підтвердження Eigen DA залежить від контракту Eigen DA на головній мережі Ethereum, вартість Eigen DA значно вища, ніж вартість інших рішень DA з точки зору витрат часу на остаточне підтвердження.

Eigen DA використовує передові технології, такі як кодування знищення, зобов'язання KZG та ACeD, роз'єднуючи доступність даних (DA) від згоди. Це дозволяє Eigen DA відзначатися в пропускній спроможності транзакцій, навантаженні вузла та витратах DA, далеко перевершуючи рішення DA Ethereum. Порівняно з іншими рішеннями DA, у Eigen DA менші витрати на запуск та стейкінг, швидша комунікація в мережі та швидкість подачі даних, а також більша гнучкість. Таким чином, Eigen DA має всі шанси стати новим учасником на ринку DA та мати потенціал для надання деяких послуг Ethereum DA.

Доступний DA

Avail DA має на меті вирішити потреби додатків наступного покоління з мінімізацією довіри та суверенною агрегацією. Його відмінна особливість полягає в інноваційному підході до безпеки, який дозволяє легким клієнтам легко перевіряти доступність даних через вибіркову мережу від піров до піра. З неперевершеним інтерфейсом доступності даних та надійними заходами безпеки Avail DA розробники можуть створювати блокчейн-додатки на основі технологій нульового знання або антишахрайства більш ефективно та без зусиль.

Джерело: availproject blog

Аналіз Avail DA

Avail - блокчейн, сумісний з віртуальною машиною Ethereum (EVM), який відрізняється ефективним упорядкуванням транзакцій та реєстрацією, зберіганням даних та перевіркою доцільності. Порівняно з традиційними смарт-контрактами та залежностями від базового рівня, Avail дозволяє Rollups напряму публікувати дані на ньому та перевіряти їх через мережу легких клієнтів. Ця модульна конструкція дозволяє розробникам зберігати дані на Avail та вибирати інші мережі для розрахунків, надаючи більше гнучкості та варіантів.

Механізм консенсусу Avail успадковує механізми консенсусу BABE і GRANDPA від SDK Polkadot та використовує Nominated Proof of Stake (NPoS) від Polkadot, підтримуючи до 1000 валідаторів. Окрім міцного механізму консенсусу, Avail також має децентралізацію, забезпечуючи ефективні та надійні резервні механізми через легкі клієнтські P2P мережі для вибіркового збору даних, забезпечуючи доступність даних навіть під час відмов.

Avail відзначається у впорядкуванні транзакцій, запису та перевірці досяжності даних, підтримуючи блокчейни, сумісні з EVM. Механізм верифікації мережі легкого клієнта Avail дозволяє Rollups на Avail перевіряти стани через мережу легкого клієнта без покладанняся на смарт-контракти та базовий рівень. Завдяки своєй модульній природі розробники можуть зберігати дані на Avail та вибирати інші мережі для розрахунків.

Тип вузлів

• Повні вузли: Ці вузли відповідальні за завантаження та перевірку правильності блоків, але не беруть участі у процесі консенсусу. Їхня роль надзвичайно важлива для забезпечення цілісності мережі.
• Валідаторні вузли: Ці вузли є основою механізму консенсусу Avail DA. Вони відповідають за створення блоків, визначення включених транзакцій та підтримання порядку в мережі. Валідаторні вузли стимулюються участю в консенсусі і є основою операцій в шару DA.
• Легкі клієнти: Працюючи при обмежених ресурсах, легкі клієнти покладаються на заголовки блоків, щоб брати участь в мережі. Вони можуть запитувати повні вузли для отримання конкретних даних про транзакції за потреби, що є важливим для збереження децентралізації та доступності мережі.

Поблизу DA

8 листопада 2023 року Фонд NEAR оголосив про запуск шару даних NEAR Data Availability (NEAR DA), що забезпечує потужний та вигідний з точки зору вартості доступ до даних для роллапів ETH та розробників Ethereum. Серед перших користувачів є Madara, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps та Movement Labs від StarkNet.

Джерело: близько документів

Технічна архітектура

NEAR DA використовує невід'ємну частину механізму консенсусу NEAR, який називається Nightshade, який паралелізує мережу на кілька фрагментів.

Кожен шар на NEAR генерує невелику частину блоків, які називаються фрагментами. Ці фрагменти агрегуються, щоб створити блоки. Коли блок-продюсер обробляє квитанцію, потрібно досягти консенсусу щодо відповідної квитанції. Як тільки блок оброблений та включений до блоку, квитанція більше не потрібна для консенсусу і може бути видалена зі стану блокчейну. Таким чином, NEAR не уповільнює швидкість свого консенсусу більше, ніж необхідно, але кожен користувач NEAR DA матиме достатньо часу для запиту даних про транзакції. Тому масштабована та ефективна доступність даних є важливою для будь-якого рішення Rollup. При переході протоколу NEAR до безстандартної валідації вимоги до обладнання для певних валідаторів (блок-валідаторів) подальше зменшаться. Зберігаючи стан у пам'яті, NEAR може підтримувати більше шарів, тим самим збільшуючи децентралізацію системи.

Аналіз переваг

У NEAR DA підтвердження консенсусу забезпечується валідаторами NEAR, які досягають консенсусу при обробці подань блоків. Щодо постійності даних, повні вузли зберігають функціональні вхідні дані протягом принаймні трьох днів, тоді як архівні вузли можуть зберігати дані протягом тривалих періодів.

Дизайн NEAR DA забезпечує ефективне використання консенсусу без марнотратства надмірних даних. Крім того, ці дані вже були індексовані всіма основними браузерами на NEAR, щоб надати підтримку індексаторам.

Наостанок, для зобов'язання до довгострокової доступності, NEAR DA використовує легко впроваджуваний підхід, що дозволяє будь-кому з обмеженими навичками та інструментами здійснювати зобов'язання.

Інтеграція NEAR-Polygon CDK дозволяє розробникам будувати свої Rollups та стати частиною екосистеми Polygon. Це позначає першу інтеграцію NEAR DA з нульовим Layer 2 стеками на основі нульового знання, що надає розробникам, які шукають масштабовані рішення доступності даних, більше варіантів.

Висновок

У галузі блокчейну конкуренція серед проектів DA, таких як Celestia, EigenLayer, Avail DA та NEAR DA, є жорсткою. Незважаючи на поширення проектів DA-шару, їхні базові технології не є надто складними, і кожен проект похвалюється унікальними технічними та конкурентними перевагами. Ці проекти демонструють різноманіття та інновації в галузі технологій блокчейну. У майбутньому, по мірі того, як ці проекти продовжують розвиватися та дозрівати, очікується, що вони внесуть значний внесок у сприянні зростанню та розвитку екосистеми блокчейну.