Introducción

Con el desarrollo de la tecnología blockchain, la disponibilidad descentralizada de datos ha surgido como una de las direcciones importantes para abordar uno de los tres desafíos significativos de la cadena de bloques. En este contexto, han surgido proyectos como Celestia, EigenLayer, Avail DA y NEAR DA. Su objetivo es abordar la escalabilidad y los problemas de rendimiento de la cadena de bloques a través de tecnologías y diseños innovadores, promoviendo así el desarrollo del ecosistema de la cadena de bloques.

Problema de Disponibilidad de Datos

Introducción a la Disponibilidad de Datos

En la arquitectura actual de la cadena de bloques, la Disponibilidad de Datos (DA) es un componente crucial. A diferencia de las configuraciones tradicionales de una sola cadena de bloques, las cadenas de bloques modulares descomponen la red en varias capas funcionales, incluidas las capas de ejecución, Disponibilidad de Datos (DA), consenso y liquidación. Entre estas capas, la capa de Disponibilidad de Datos (DA) es responsable de almacenar los datos necesarios para verificar la validez de las transacciones.

Origen: docs celestia

Problema de disponibilidad de datos

En la tecnología blockchain y de contabilidad distribuida, el tema de la disponibilidad de datos es un desafío críticamente importante. En su núcleo, implica asegurar que todos los datos de transacciones puedan ser accesibles y verificados abiertamente en la red, lo cual es crucial para mantener la integridad y seguridad de los sistemas blockchain.

En los sistemas de blockchain, los datos de transacción de cada bloque deben ser verificados por los nodos de la red. Sin embargo, asegurar que estos datos se distribuyan de manera confiable en toda la red y garantizar que todos los participantes tengan acceso equitativo a ellos es una cuestión crucial.

¿Por qué es importante la disponibilidad de datos?

• Transacciones fuera de la cadena: las soluciones L2 tienen como objetivo manejar transacciones fuera de la cadena principal para mejorar la escalabilidad de todo el sistema. Sin embargo, este enfoque puede plantear algunos desafíos porque L2 no registra inmediatamente todos los datos de transacciones en la cadena L1, lo que puede llevar a dificultades para verificar la integridad y precisión de todos los datos de transacciones.
• Dependencia de la seguridad de la Capa 1: A pesar de la capacidad de las redes L2 para operar de forma independiente y procesar transacciones, todavía dependen de la red L1 para garantizar la seguridad general. Asegurar la integridad y precisión de la transmisión de datos de L2 a L1 es crucial para mantener la integridad de toda la red.
• La dependencia de los mecanismos de solución en los datos: las redes L2 pueden aplicar mecanismos como pruebas de fraude para abordar posibles disputas. La efectividad de estos mecanismos depende de la disponibilidad y accesibilidad de los datos de transacción.
• Problemas de transparencia y confianza: La transparencia es un principio crucial en la tecnología blockchain. En las redes L2, cualquier problema relacionado con la disponibilidad de datos puede llevar a una crisis de confianza porque los usuarios pueden no poder verificar la autenticidad de las transacciones de forma independiente.
• Mayor complejidad de verificación: La introducción de L2 aumenta la complejidad de garantizar la precisión de los datos devueltos a la cadena principal, lo que también conlleva riesgos de problemas de disponibilidad de datos, afectando así la fiabilidad de la red.

DA Soluciones

Hay varias soluciones para la capa DA, ampliamente categorizadas en tipos on-chain y off-chain.

En las soluciones L2, la disponibilidad de datos suele emplear dos enfoques diferentes:

• Disponibilidad de datos en cadena: Todos los datos de transacciones se almacenan en la cadena L1, lo que proporciona mayor seguridad pero a un costo más alto. Esto significa que L2 todavía utiliza Ethereum como la capa DA y depende de Ethereum para reducir el costo de disponibilidad de datos.
• Disponibilidad de datos fuera de la cadena: los datos se almacenan fuera de la cadena, con solo resúmenes de información cifrada (valores hash) almacenados en la cadena. Este enfoque es más rentable pero requiere que entidades externas recuperen los datos. En otras palabras, Ethereum ya no se usa como la capa DA, y en su lugar, se buscan métodos más económicos para la disponibilidad de datos. Dependiendo del grado de descentralización y seguridad, las soluciones fuera de la cadena se pueden dividir en cuatro tipos: Validium, Comités de Disponibilidad de Datos (DAC), Volition y soluciones DA de propósito general.

Resumen de proyectos de seguimiento de DA

Hay relativamente pocos participantes en el dominio de Disponibilidad de Datos (DA). Además de Ethereum, hay algunos proyectos clave como Celestia, EigenLayer, Avail y NEAR DA, cada uno con sus características respecto al progreso del proyecto. En proyectos DA, factores como la seguridad, la personalización, la interoperabilidad y el costo son cruciales.

Celestia

Celestia es el primer proyecto en adoptar una red de Disponibilidad de Datos (DA) modular, con el objetivo de escalar el crecimiento de usuarios de forma segura. Su diseño modular permite a cualquiera lanzar una cadena de bloques independiente.

Como líder en cadenas públicas modulares, Celestia se desarrolla en base al Cosmos SDK y se compromete a mejorar la disponibilidad de datos. En la red principal, Celestia ha logrado importantes ventajas competitivas.

Características Técnicas

El diseño de Celestia separa la ejecución, el consenso, la liquidación y la disponibilidad de datos. Esta estructura modular permite la especialización y optimización en cada nivel, mejorando la eficiencia y escalabilidad general de la red.

Fuente: docs celestia

1. Muestreo de disponibilidad de datos (DAS)

El Muestreo de Disponibilidad de Datos (DAS) es un método que permite a los nodos ligeros verificar la disponibilidad de datos sin necesidad de descargar todo el bloque. Al muestrear aleatoriamente bloques de datos, los nodos ligeros pueden determinar si estos datos se pueden recuperar y validar correctamente, inferiendo así la disponibilidad de datos para todo el bloque.

Origen: docs celestia

1. Árbol Merkle con Espacios de Nombres (NMTs)

Los NMT permiten que los datos de bloque se dividan en espacios de nombres separados para diferentes aplicaciones. Esto significa que cada aplicación solo necesita descargar y procesar los datos relacionados con ella, lo que reduce significativamente los requisitos de procesamiento de datos.

Fuente: docs celestia

Análisis de características

• Los Rollups en Celestia difieren de los Rollups de Ethereum en que su funcionamiento en Celestia determina de forma independiente el estado de especificación, aumentando la autonomía de los nodos. Los nodos pueden elegir su modo de operación libremente a través de bifurcaciones suaves y duras, reduciendo la dependencia de la gobernanza centralizada y fomentando más experimentación e innovación.
• Las Rollups de Celestia presentan características no relacionadas con la ejecución, lo que significa que no se limitan a diseños compatibles con EVM. Esta apertura proporciona un espacio más amplio para la innovación de máquinas virtuales, contribuyendo al avance tecnológico.
• Celestia simplifica el proceso de implementación de blockchains. Utilizando herramientas como Optimint, los desarrolladores pueden implementar rápidamente nuevas cadenas sin preocuparse por la complejidad y el alto costo de los mecanismos de consenso.
• Celestia separa el crecimiento del estado activo del almacenamiento de datos históricos, lo que proporciona un mecanismo de fijación de precios de recursos más eficiente. Este enfoque reduce la interferencia mutua entre los entornos de ejecución, mejorando la experiencia del usuario.
• La arquitectura de Celestia apoya la creación de puentes minimizados en confianza, permitiendo que diferentes cadenas interoperen de manera segura, mejorando así la seguridad y la interoperabilidad de los clusters de blockchain.

Celestia es la primera red de DA diseñada modularmente cuyo objetivo principal es escalar de manera segura en medio del crecimiento de usuarios. Su estructura modular simplifica el lanzamiento de blockchains independientes. Con su enfoque único e innovaciones tecnológicas, Celestia está preparada para desempeñar un papel significativo en la industria blockchain. Se centra en abordar los desafíos enfrentados por blockchain, especialmente los problemas de escalabilidad, manteniendo la seguridad y la descentralización, lo que la convierte en un participante vital en el ecosistema blockchain en evolución.

Eigen DA

EigenLayer es un protocolo de re-staking que permite a los usuarios re-estacar ETH, lsdETH y LP Tokens en otras plataformas, como cadenas laterales y oráculos, y recibir recompensas de validación como nodos. Por otro lado, Eigen DA es un servicio descentralizado de disponibilidad de datos (DA) construido en Ethereum utilizando EigenLayer Restaking y se convertirá en el primer Servicio de Validación Activa (AVS) en EigenLayer.

Características Técnicas

• Mejorando la capacidad de disponibilidad de datos de Ethereum: Eigen DA aprovecha los datos de bloques Blob y los compromisos de KZG, mejorando la capacidad de disponibilidad de datos de Ethereum con datos de bloques Blob actualizados y compromisos de KZG después de la actualización Canquan. Los validadores realizan trabajos de validación de nodos en Ethereum, y todo el proceso gira en torno a la infraestructura existente de Ethereum.
• Sin consenso autónomo y red P2P: los nodos DA Eigen vuelven a apostar ETH en el contrato EigenLayer en Ethereum L1, convirtiéndose en un subconjunto de validadores de Ethereum. A través de la prueba de custodia, cada operador debe calcular y enviar regularmente un valor de una función, solo capaz de calcular el valor de la función cuando almacenan todos los bloques de blob asignados dentro del período de almacenamiento especificado. Si prueban blobs sin calcular esta función, cualquiera con acceso a sus elementos de datos puede recortar los ETH mantenidos por el nodo, garantizando la seguridad y confiabilidad de la red.
• Mecanismo de consenso EigenLayer: los validadores de ETH pueden optar por validar la red Eigen DA y aceptar las condiciones de penalización específicas de Eigen DA. Luego actúan como validadores de POS, probando el estado de la red.
• La capa de disponibilidad de datos: Eigen DA divide los datos en pequeños fragmentos y realiza codificación de borrado y compromisos polinómicos KCG en estos fragmentos para facilitar que cada nodo descargue solo una pequeña parte del sistema, incluso si la mitad de los nodos se va sin afectar al sistema. Pueden hacer esto porque incluso si algunos bloques se pierden, el código de borrado puede reconstruir el estado completo de los datos, y la prueba KZG asegura que los bloques que reciben coincidan con los bloques declarados por el nodo.

Origen: blog de eigenlayer

Análisis de características

• Los nodos DA de Eigen son un subconjunto de nodos de restaking en la red EigenLayer, y convertirse en un nodo DA de Eigen no requiere costos adicionales de staking.
• Las soluciones DA existentes utilizan redes P2P para transmitir Blobs, donde los operadores reciben Blobs de sus pares y luego retransmiten los mismos Blobs a otros. Esto limita drásticamente la tasa DA alcanzable. En EigenDA, los dispersores envían bloques directamente a los operadores de EigenDA. Al dispersar datos a través de comunicación directa, la propagación de datos ya no está limitada por la capacidad de los protocolos de consenso y las redes P2P, reduciendo así la comunicación, la latencia de red y el tiempo de confirmación, y mejorando la velocidad de envío de datos.
• Eigen DA hereda parte de la seguridad de Ethereum y tiene una seguridad superior a otras soluciones de DA.
• Eigen DA también admite Rollup para seleccionar de forma flexible diferentes modelos de token de participación, relaciones de código de borrado, etc., lo que proporciona una mayor flexibilidad.
• Dado que la confirmación final de Eigen DA depende del contrato Eigen DA en la red principal de Ethereum, el costo de Eigen DA es significativamente mayor que el de otras soluciones de DA en términos de gasto de tiempo de confirmación final.

Eigen DA adopta tecnologías avanzadas como la codificación por borrado, compromisos KZG y ACeD, desacoplando la disponibilidad de datos (DA) del consenso. Esto permite a Eigen DA destacarse en la velocidad de transacciones, carga de nodos y costos de DA, superando con creces las soluciones de DA de Ethereum. En comparación con otras soluciones de DA, Eigen DA tiene costos de inicio y participación más bajos, comunicación de red más rápida y velocidades de envío de datos, y mayor flexibilidad. Por lo tanto, Eigen DA está preparado para convertirse en un nuevo contendiente en el mercado de DA y tiene el potencial de albergar algunos de los servicios de DA de Ethereum.

Disponible DA

Avail DA tiene como objetivo abordar las necesidades de las aplicaciones de próxima generación de confianza minimizada y agregación soberana. Su característica destacada radica en su enfoque innovador de seguridad, que permite a los clientes ligeros verificar fácilmente la disponibilidad de datos a través del muestreo de redes peer-to-peer. Con la interfaz de disponibilidad de datos sin igual de Avail DA y sus sólidas características de seguridad, los desarrolladores pueden crear aplicaciones blockchain basadas en tecnologías de conocimiento cero o anti-fraude de manera más eficiente y sin esfuerzo.

Fuente: blog del proyecto availproject

Análisis de Avail DA

Avail es una cadena de bloques compatible con la Máquina Virtual Ethereum (EVM), que presenta un orden y registro eficientes de transacciones, almacenamiento de datos y verificación de viabilidad. En comparación con los contratos inteligentes tradicionales y las dependencias de capa subyacente, Avail permite a los Rollups publicar directamente datos en él y verificarlos a través de una red de clientes ligeros. Este diseño modular permite a los desarrolladores almacenar datos en Avail y elegir otras redes para la liquidación, lo que proporciona más flexibilidad y opciones.

El mecanismo de consenso de Avail hereda los mecanismos de consenso BABE y GRANDPA del SDK de Polkadot y adopta la Prueba de Participación Nombrada (NPoS) de Polkadot, admitiendo hasta 1000 validadores. Además de su sólido mecanismo de consenso, Avail también cuenta con descentralización, proporcionando mecanismos de respaldo eficientes y confiables a través de redes P2P de clientes ligeros para el muestreo de datos, asegurando la disponibilidad de datos incluso durante fallos.

Avail sobresale en la ordenación de transacciones, el registro y la verificación de viabilidad de datos, admitiendo blockchains compatibles con EVM. Su mecanismo de verificación de red de cliente ligero permite a los Rollups en Avail verificar estados a través de la red de cliente ligero sin depender de contratos inteligentes y la capa subyacente. Debido a su naturaleza modular, los desarrolladores pueden almacenar datos en Avail y elegir otras redes para liquidación.

Tipo de Nodos

• Nodos completos: Estos nodos son responsables de descargar y verificar la corrección de los bloques, pero no participan en el proceso de consenso. Su papel es crucial para garantizar la integridad de la red.
• Nodos validadores: Estos nodos son el núcleo del mecanismo de consenso de Avail DA. Son responsables de generar bloques, determinar transacciones incluidas y mantener el orden de la red. Los nodos validadores son incentivados a través de la participación en el consenso y forman la base de las operaciones en la capa DA.
• Clientes ligeros: Operando con recursos limitados, los clientes ligeros dependen de los encabezados de bloque para participar en la red. Pueden consultar a nodos completos para obtener datos de transacciones específicos según sea necesario, lo cual es crucial para mantener la descentralización y la accesibilidad a la red.

Cerca de DA

El 8 de noviembre de 2023, la Fundación NEAR anunció el lanzamiento de la capa de Disponibilidad de Datos de NEAR (NEAR DA), proporcionando una disponibilidad de datos potente y rentable para las rollups de ETH y los desarrolladores de Ethereum. Los usuarios iniciales incluyen a Madara de StarkNet, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps y Movement Labs.

Fuente: documentos cercanos

Arquitectura Técnica

NEAR DA utiliza una parte integral del mecanismo de consenso NEAR llamado Nightshade, que paraleliza la red en múltiples fragmentos.

Cada fragmento en NEAR genera una pequeña porción de bloques llamados fragmentos. Estos fragmentos se agregan para producir bloques. Cuando un productor de bloques procesa un recibo, se debe llegar a un consenso para el recibo correspondiente. Una vez que el bloque se procesa e incluye en un bloque, el recibo ya no es necesario para el consenso y se puede eliminar del estado de la cadena de bloques. Por lo tanto, NEAR no ralentiza su velocidad de consenso con más datos de los necesarios, pero cualquier usuario de NEAR DA tendrá tiempo suficiente para consultar los datos de transacciones. Por lo tanto, la disponibilidad de datos escalable y rentable es crucial para cualquier solución de Rollup. A medida que el protocolo NEAR pasa a una validación sin estado, se reducirán aún más los requisitos de hardware para ciertos validadores (validadores de bloques). Almacenando el estado en memoria, NEAR puede admitir más fragmentos, aumentando así la descentralización del sistema.

Análisis de ventajas

En NEAR DA, la validación del consenso es proporcionada por los validadores de NEAR, quienes alcanzan un consenso al procesar las presentaciones de blobs. En cuanto a la persistencia de datos, los nodos completos almacenan datos de entrada funcionales durante al menos tres días, mientras que los nodos archivados pueden almacenar datos por períodos más largos.

El diseño de NEAR DA asegura la utilización eficiente del consenso sin desperdiciar datos excesivos. Además, estos datos ya han sido indexados por todos los principales navegadores en NEAR para proporcionar soporte a los indexers.

Por último, para el compromiso de disponibilidad a largo plazo, NEAR DA adopta un enfoque fácilmente desplegable, lo que permite a cualquier persona con conocimientos y herramientas limitados construir compromisos.

La integración NEAR-Polygon CDK permite a los desarrolladores construir sus Rollups y formar parte del ecosistema de Polygon. Esto marca la primera integración de NEAR DA con pilas de capa 2 basadas en conocimiento cero, proporcionando a los desarrolladores que buscan soluciones escalables de disponibilidad de datos con más opciones.

Conclusión

En el ámbito de la cadena de bloques, la competencia entre proyectos DA como Celestia, EigenLayer, Avail DA y NEAR DA es feroz. A pesar de la proliferación de proyectos de capa DA, sus tecnologías centrales no son excesivamente complejas, ya que cada proyecto presume de ventajas técnicas y competitivas únicas. Estos proyectos muestran la diversidad y la innovación en el campo de la tecnología de la cadena de bloques. En el futuro, a medida que estos proyectos continúen desarrollándose y madurando, se espera que contribuyan significativamente al avance y desarrollo del ecosistema de la cadena de bloques.