引言

隨着區塊鏈技術的發展，去中心化數據可用性成爲了解決區塊鏈三大難題之一的重要方向之一。在這一背景下，Celestia、EigenLayer、Avail DA和NEAR DA等項目應運而生，它們試圖通過創新的技術和設計來解決區塊鏈的可擴展性和性能問題，進而推動區塊鏈生態系統的發展。

數據可用性問題

數據可用性簡介

在當今的區塊鏈架構中，數據可用性（DA）是一個至關重要的組成部分。與傳統的單一區塊鏈不同，模塊化區塊鏈將網路分解爲不同的功能層，包括執行、數據可用性（DA）、共識和結算等層次。在這些層次中，數據可用性（DA）層負責存儲驗證交易有效性所需的數據。

來源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer

數據可用性問題

在區塊鏈和分布式帳本技術中，數據可用性問題是一個至關重要的挑戰。其核心在於確保所有交易數據能夠在網路上公開訪問和驗證，這對於維護區塊鏈系統的完整性和安全性至關重要。

在區塊鏈系統中，每個區塊的交易數據都需要網路節點進行驗證。然而，確保這些數據能夠可靠地分發到整個網路，並保證所有參與者能夠平等地訪問是一個關鍵問題。

數據可用性爲什麼重要？

• 鏈下交易：L2解決方案旨在處理主鏈之外的交易，以改善整個系統的可擴展性。然而，這種處理方式可能會帶來一些挑戰，因爲L2並不會立即將所有交易數據記錄在L1區塊鏈上，這可能導致驗證所有交易數據的完整性和準確性方面存在一定困難。
• 對第 1 層的安全依賴：盡管L2網路具有獨立運行並處理事務的能力，但它們仍然依賴於L1網路來確保整體安全性。保障從L2到L1的數據傳輸完整且準確對於維護整個網路的完整性至關重要。
• 解決機制對數據的依賴：L2網路可應用欺詐證明等機制以解決潛在的爭議。這些機制的功效性則在於交易數據的可用性和可訪問性。
• 透明度和信任問題：在區塊鏈技術中，透明度是至關重要的原則。在L2網路中，任何關於數據可用性的問題都可能引發信任危機，因爲用戶可能無法自主驗證交易的真實性。
• 驗證的復雜性增加：L2的引入增加了確保數據準確性返回主鏈的復雜性，這也帶來了數據可用性問題的風險，從而對網路的可靠性產生了影響。

DA 解決方案

DA層的解決方案多種多樣，大致來看，可以分爲鏈上和鏈下兩種主要類型。

L2解決方案中的數據可用性通常採用兩種不同的方式：

• 鏈上數據可用性：所有交易數據都儲存在L1鏈上，這種方式具有更高的安全性，但成本也更高。這意味着L2仍然將以太坊作爲DA層，並依賴於以太坊來降低數據可用性的成本。
• 鏈下數據可用性：數據被存儲在鏈外，只在鏈上存儲加密信息的摘要（哈希值）。這種方式成本效益較高，但需要依賴外部實體來檢索數據。也就是說，不再將以太坊作爲DA層，而是尋找更經濟的方法來獲取數據可用性。根據去中心化程度和安全性的不同，鏈下解決方案可以分爲四種：Validium、數據可用性委員會（DAC）、Volition和通用型DA方案。

DA 賽道項目梳理

數據可用性（DA）領域的參與者相對較少，除了以太坊外，還有一些關鍵項目，如Celestia、Eigenlayer、Avail和Near DA等，它們在項目進展方面有着各自的特點。在DA項目中，安全性、可定制性、互操作性和成本等因素至關重要。

Celestia

Celestia 是首個採用模塊化數據可用性（DA）網路的項目，旨在以安全的方式擴展用戶數量的增長。其模塊化設計使得任何人都可以輕鬆啓動獨立的區塊鏈。

作爲模塊化公鏈的領軍者，Celestia基於Cosmos SDK進行開發，並致力於提升數據可用性。在主網上，Celestia已經取得了顯著的競爭優勢。

技術特點

Celestia 的設計將執行、共識、結算和數據可用性分離。這種模塊化結構允許在每個層面上專業化和優化，提高網路的整體效率和可擴展性。

來源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/monolithic-vs-modular

• 數據可用性採樣（DAS）

數據可用性採樣（DAS）是一種允許輕節點在不下載整個區塊的情況下驗證數據可用性的方法。通過對數據塊進行隨機採樣，輕節點可以驗證這些數據是否可以成功檢索和驗證，從而推斷整個區塊的數據是否可用。

來源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer

• 命名空間默克爾樹（NMTs）

NMTs使得區塊數據可以被劃分爲不同應用程序的單獨命名空間。這意味着每個應用程序只需要下載和處理與其相關的數據，從而顯著減少了數據處理需求。

來源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer

特點分析

• Celestia 的 Rollups 與以太坊 Rollups 有所不同，它們在 Celestia 上的運行方式獨立確定了規範狀態，這種獨立性增加了節點的自主性。節點可以通過軟硬分叉自由選擇操作方式，減少了對中心化治理的依賴，從而促進了更多的實驗和創新。
• Celestia 的 Rollups 具有與執行無關的特性，這意味着其不受限於 EVM 兼容的設計。這種開放性爲虛擬機的創新提供了更廣泛的空間，有助於推動技術的發展。
• Celestia 簡化了區塊鏈的部署過程。利用諸如 Optimint 等工具，開發人員可以快速部署新鏈，無需擔心共識機制的復雜性和高昂的成本。
• Celestia 將活動狀態增長和歷史數據存儲分開處理，提供了更有效的資源定價機制。這種方法減少了執行環境之間的相互影響，改善了用戶的體驗。
• Celestia 的架構支持創建信任最小化的橋梁，使不同的鏈能夠安全地互聯互通，從而增強了區塊鏈集羣的安全性和互操作性。

Celestia 是第一個模塊化設計的 DA 網路，其主要目標是在用戶數量增長的情況下安全地擴展。通過其模塊化的結構，啓動獨立的區塊鏈變得簡單。Celestia 憑藉其獨特的方法和技術創新，有望在區塊鏈行業發揮重要作用。它專注於解決區塊鏈面臨的挑戰，特別是可擴展性問題，而同時保持安全性和去中心化，這使其成爲不斷發展的區塊鏈生態系統中的重要參與者。

Eigen DA

EigenLayer 是一個再質押協議，允許用戶將 ETH、lsdETH 以及 LP Token 重新質押在其他側鏈、預言機等平台上，並作爲節點獲得驗證獎勵。Eigen DA 則是建立在以太坊上的去中心化數據可用性（DA）服務，利用 EigenLayer Restaking 構建，並將成爲 EigenLayer 上的首個主動驗證服務（AVS）。

技術特點

• 增強以太坊的數據可用性能力：Eigen DA 利用 Blob 區塊數據和 KZG 承諾，借助坎昆升級後的 Blob 區塊數據和 KZG 承諾，從而增強了以太坊的數據可用性能力。節點驗證工作由以太坊的 Validators 參與，整個過程圍繞以太坊已有的基礎設施完成。
• 無自主共識和 P2P 網路：Eigen DA 節點在以太坊 L1 上的 EigenLayer 合約中重新抵押 ETH，成爲以太坊驗證器的子集。通過托管證明，每個操作員必須定期計算並提交一個函數的值，只有當他們存儲了在指定存儲期內分配給他們的所有 blob 塊時，才能計算該函數的值。如果他們在不計算此函數的情況下證明 blob，則任何有權訪問其數據項的人都可以削減該節點持有的 ETH，從而確保網路的安全性和可靠性。
• EigenLayer 共識機制：ETH 質押者可以選擇驗證 Eigen DA 網路並接受 Eigen DA 特定的削減條件。然後充當 POS 驗證器，證明網路狀態。
• 數據可用性層：Eigen DA 將調用數據分解爲小塊，並對這些塊執行擦除編碼和 KCG 多項式承諾，以促進每個節點僅下載一小部分的系統即使一半的節點離開，也不會影響系統。他們可以做到這一點，因爲即使某些塊丟失，糾刪碼也可以重建完整的數據狀態，並且 KZG 證明確保他們收到的塊與節點聲明的塊相同。

來源：https://www.blog.eigenlayer.xyz/intro-to-eigenda-hyperscale-data-availability-for-rollups/

特點分析

• Eigen DA 的節點是 EigenLayer 網路中再質押節點的子集，成爲 Eigen DA 節點不需要額外的質押成本。
• 現有的 DA 解決方案使用P2P網路來傳輸 Blob，其中操作人員從其對等方接收 Blob，然後將相同的 Blob 重新廣播給其他人。這極大地限制了可實現的 DA 率。 EigenDA 中，分散器將 blob 直接發送到 EigenDA 的操作人員。通過依靠直接通信來分散數據，使得數據傳播不再受限於共識協議和 P2P 網路吞吐量的限制，從而能夠縮短通訊、網路延遲和確認時間，提高數據提交速度。
• Eigen DA 繼承了部分以太坊的安全性，相對其他 DA 解決方案來說，具有更高的安全性。
• Eigen DA 還支持 Rollup 靈活地選擇不同的質押代幣模型、糾刪碼比率等，提供了更高的靈活性。
• 由於 Eigen DA 的最終確認依賴於以太坊主網上的 Eigen DA 合約，因此，在最終確認性的時間開銷上，Eigen DA 的成本會顯著高於其他 DA 解決方案。

Eigen DA 採用了糾刪碼、KZG 承諾、ACeD 等先進技術，並將數據可用性（DA）與共識解耦，從而使得其在交易吞吐量、節點負載和 DA 成本方面表現優異，遠超過以太坊 DA 方案。相較於其他 DA 方案，Eigen DA 具有更低的啓動和質押成本、更快的網路通訊和數據提交速度，以及更高的靈活性。因此，Eigen DA 有望成爲 DA 市場的新興競爭者，並有望承載以太坊的一部分 DA 服務。

Avail DA

Avail DA 旨在應對下一代信任最小化應用程序和主權匯總的需求。其突出優勢在於採用了創新的安全方法，允許輕客戶端通過對等網路採樣來輕鬆驗證數據可用性。憑藉 Avail DA 提供的無與倫比的數據可用性接口和強大的安全功能，開發人員能夠更高效、更輕鬆地創建基於零知識或防欺詐技術的區塊鏈應用程序。

來源：https://blog.availproject.org/the-avail-vision-reshaping-the-blockchain-landscape/

Avail DA 分析

Avail 是與以太坊虛擬機（EVM）兼容的區塊鏈，特點包括高效地交易排序和記錄，並提供數據的存儲和可行性驗證。相較於傳統的智能合約和基礎層依賴，Avail 允許 Rollup 直接將數據發布到其上，並通過輕客戶端網路進行驗證。這種模塊化設計使得開發者可以在 Avail 上存儲數據，並選擇其他網路進行結算，提供了更多的靈活性和選擇性。

Avail 的共識機制繼承自 Polkadot SDK 的 BABE 和 GRANDPA 共識機制，並採用了 Polkadot 的提名權益證明（NPoS），支持多達 1000 個驗證節點。除了強大的共識機制外，Avail 還具有去中心化的特性，通過輕客戶端的 P2P 網路進行數據抽樣，提供高效且可靠的備份機制，確保數據的可用性，即使在出現故障的情況下。

Avail 在交易排序、記錄和數據可行性驗證方面表現出色，支持與以太坊虛擬機（EVM）兼容的區塊鏈。其輕客戶端網路驗證機制使得 Avail 上的 Rollup 可以通過輕客戶端網路驗證狀態，無需依賴智能合約和基礎層。由於其模塊化性質，開發者可以在 Avail 存儲數據並選擇其他網路進行結算。

節點類型

全節點：這些節點負責下載和驗證區塊的正確性，但不參與共識過程。它們的角色對於確保網路的完整性至關重要。

驗證節點：這些節點是 Avail DA 共識機制的核心。它們負責生成區塊、確定包含的交易，並維護網路的順序。驗證者節點通過共識參與來獲得激勵，是 DA 層操作的基礎。

輕客戶端：在資源有限的情況下運行，輕客戶端依賴塊頭來參與網路。它們可以根據需要查詢完整節點以獲取特定的交易數據，對於維護去中心化和網路的可訪問性至關重要。

Near DA

2023 年 11 月 8 日，NEAR 基金會宣布推出 NEAR 數據可用性（NEAR DA）層，爲 ETH rollup 和以太坊開發者提供了強大、高性價比的數據可用性。首批用戶包括 StarkNet 的 Madara、Caldera、Fluent、Vistara、Dymension RollApps 和 Movement Labs。

來源：https://docs.near.org/zh-CN/concepts/basics/protocol

技術架構

NEAR DA 利用 NEAR 共識機制的一個重要部分，即 Nightshade，它將網路並行化爲多個分片。

NEAR 上的每個分片都會生成區塊的一小部分，稱爲 chunk。這些 chunk 被聚合以產生區塊。當一個區塊生產者處理一份收據時，需要針對對應收據達成共識。一旦該區塊被處理並包含在區塊中後，該收據就不再需要用於共識，並且可以從區塊鏈的狀態中刪除。因此，NEAR 不會在數據多於所需的情況下減慢其共識速度，但 NEAR DA 的任何用戶都將有充足的時間來查詢交易數據。因此，對於任何 Rollup 方案來說，可擴展且具有成本效益的數據可用性都至關重要。隨着 NEAR 協議轉向無狀態驗證，它將進一步降低某些類型驗證器（區塊驗證器）的硬件需求。通過將狀態存儲在內存中，NEAR 可以支持更多的分片，從而提升系統的去中心化程度。

優勢分析

在 NEAR DA 中，共識驗證由 NEAR 驗證者提供，這些驗證者在處理 blob 提交時達成共識。數據持久性方面，全節點至少存儲功能輸入數據三天，而存檔節點則可以將數據存儲更長時間。

NEAR DA 的設計確保了共識的高效利用，不會浪費過多的數據。此外，這些數據已經被 NEAR 上的所有主要瀏覽器索引，以提供索引器的支持。

最後，對於長期可用性的承諾，NEAR DA 採用了易於創建的方法，任何人都可以利用有限的專業知識和工具來構建承諾。

NEAR-Polygon CDK 集成允許開發人員構建自己的 Rollup，並成爲 Polygon 生態的一部分。

這是 NEAR DA 與基於零知識的 Layer 堆棧的首次融合，爲尋求可擴展的數據可用性解決方案的開發人員提供了更多選擇。

總結

在區塊鏈領域，Celestia、EigenLayer、Avail DA和NEAR DA等DA項目之間的競爭十分激烈。盡管DA層項目如雨後春筍般湧現，但其核心技術並不復雜，每個項目都有其獨特的技術和競爭優勢。這些項目展現了區塊鏈技術領域的多樣性和創新性。未來，隨着這些項目的不斷發展和成熟，它們有望爲區塊鏈生態系統的進一步壯大和發展做出重要貢獻。