詳解EigenDA：為rollup帶來超大規模數據可用性

作者：EigenLabs團隊，翻譯：金色財經xiaozou

你應該已經知道了什麼是數據可用性，以及為什麼它對區塊鍊和rollup來說很重要。

EigenDA是以太坊上一種安全、高吞吐量、去中心化數據可用性（DA）服務，使用EigenLayer再質押原語。由EigenLabs開發的EigenDA將是在EigenLayer上推出的首個主動驗證服務（AVS）。一旦啟動，restaker將能夠將質押委託給執行EigenDA驗證任務賺取服務費的節點運營商，並且rollup將能夠將數據發布EigenDA，獲取更低的交易成本，更高的交易吞吐量，以及整個EigenLayer生態系統的安全可組合性，安全性和吞吐量設計為隨著再質押和選擇服務該協議的運營商的數量水平擴展。

我們計劃讓EigenDA為以太坊生態系統做出如下貢獻：

• 一種面向致力於以太坊最終擴展的rollup的創新的DA解決方案，其安全性來自以太坊的質押者和驗證者，並為這些質押者和驗證者貢獻價值。 EigenDA是建立在一些核心思想和Danksharding底層數據庫基礎上的，Danksharding是對以太坊生態系統的重要升級，可以在這些技術的實戰考驗中發揮作用。
• **一種高吞吐量和低成本標準，支持發展新的鏈上用例。 **EigenDA將支持跨多人遊戲、社交網絡和視頻流的應用，並採用靈活的可變費用模式和固定費用模式。
• **保護去中心化的關鍵因素。 **在像EigenLayer這樣的共享安全系統中，如果每個節點運營商都被要求下載和存儲使用該系統的所有鏈，那麼很少有節點運營商能夠做到，系統最終會有中心化風險。 EigenDA的建立就是為了防止這種中心化趨勢；它在跨多個參與節點分配工作時具有高性能，只要求每個節點運營商執行少量工作。
• **可編程信任力量的證明。 **EigenDA試圖證明，除了以太坊共識之外，以太坊質押者和驗證者還可以支持關鍵的以太坊基礎設施，AVS（如EigenDA）和AVS用戶（如使用EigenDA的rollup）可以獲取新業務及代幣模式的成功，這些模式基於的是以太坊信任網絡之上的模塊化。

我們很高興看到有幾個團隊已經明確表示要將EigenDA整合到他們的L2基礎設施中，包括：從L1向以太坊L2過渡的Celo；BitDAO生態系統外的Mantle及其配套產品；提供zkWASM執行層的Fluent；提供Move執行層的Offshore；提供專為金融應用設計的zk-OP混合rollup的Layer N，等等。

我們將繼續尋找基礎層合作夥伴來構建EigenDA，並邀請各種各樣的rollup了解更多關於協議的信息——特別是那些正在努力實現高吞吐量用例（要求10 MBps甚至更高吞吐量）的rollup。

1、技術架構

下圖顯示了EigenDA的基本數據流。

• 排序器創建一個交易塊，並發送請求以分散數據blob。
• 負責將數據blob擦除編碼成塊，生成KZG承諾和KZG證明，並將這些承諾、塊和證明發送給EigenDA網絡的操作節點。
• 將能夠運行自己的disperser，或者使用第三方（例如EigenLabs）運行的dispersal服務，以求便捷及分攤簽名驗證成本。 Rollup可以樂觀地使用dispersal服務，這樣在服務無響應或審查情況下，rollup可以使用自己的disperser，從而在樂觀模式下獲取攤銷優勢，而不會犧牲掉抗審查性。
• EigenDA節點根據KZG承諾驗證它們收到的數據塊，保存數據，然後生成簽名並將簽名返回給disperser進行聚合。

2、技術考量

既然我們已經對EigenDA的架構有了基本的了解，那麼讓我們來討論一下該系統旨在實現的好處和性能。下面是一個簡短的特性列表，我們認為這些特性對於一個好的有用的rollup數據可用性層來說是必不可少的：

• 經濟學
• 吞吐量
• 安全性
• 可定制性

我們將從EigenDA的角度來看待各個特性。

（1）經濟學

今天，由于以太坊的加密经济安全保证，许多L2使用以太坊作为数据可用性层。这导致了极高且不稳定的成本，rollup在与其他所有以太坊用户竞争基于拥堵定价的有限区块空间。例如，今年迄今为止，Arbitrum和Optimism都在以太坊的calldata（数据可用性）成本上花费了数千万美元，每月花费都不固定。数据可用性系统的一个主要价值主张是显著降低这些成本，并为rollup提供更可预测的成本结构。

降低成本

運營DA系統所產生的成本有三個基本方面。讓我們分析一下EigenDA是如何在每個維度上最小化底層成本結構的：

• 質押的資本成本。質押者質押資金保障DA層的安全，可能希望獲得一定比例的收益，以抵消他們的機會成本。 EigenDA通過使用EigenLayer降低了質押的資本成本，EigenLayer採用共享安全模型，允許在各種應用中使用相同的質押，從而創造了規模經濟。
• 運營成本。 EigenDA不需要各節點下載和存儲所有數據，而是使用擦除編碼將數據分成更小的數據塊，並且只需要運營商下載和存儲單個數據塊，是完整數據blob的一小部分。與存儲整個blob相比，這讓每個節點運營商的成本更低，使EigenDA“輕量級”，可以由許多節點操作。隨著越來越多的節點加入到EigenDA網絡中，網絡中各節點的資源成本就會降低。這使得大量節點運營商能夠以較低且邊際下降的成本保障EigenDA。
• 擁塞成本。所有區塊鏈中的帶寬利用率都接近了系統容量，為了對抗擁塞問題，數據開始變得更加昂貴。 EigenDA通過兩種方式減輕擁塞：第一種方式是擁有更高的吞吐量，試圖使擁塞成為一種罕見現象；第二種方式是允許帶寬預定，EigenDA可以以折扣成本確保rollup預定的吞吐量。為了保持靈活性，EigenDA還允許rollup按需支付吞吐量。

Rollup經濟學

Rollup經濟學在根本上不同於L1經濟學，因為DA成本不僅高昂，還不可預測，成本產生自非原生代幣。這使得rollup很難向用戶做出價格承諾以及補貼最初的採用，因為它們必須在自己的rollup代幣和支付DA費用的代幣之間承擔“匯率風險”。相比之下，L1支付固定通脹，並且可以免費提供一定的每秒交易量來吸引用戶。

在EigenLayer，我們正在探索一種機制，讓rollup以可預測的長期預訂率向參與者支付原生rollup代幣，以EigenLayer restaker可以接受的條件。這將共享安全系統的固有規模優勢與穩定的原生代幣支付的固有優勢結合在一起，以幫助啟動引導rollup的使用。

（2）吞吐量

吞吐量是DA系統的另一個基本價值主張。 EigenDA旨在實現水平擴展，這樣網絡上的運營商越多，網絡支持的吞吐量就越大。在對一組具有標準性能特徵的100個節點的私測中，EigenDA已經展示了高達10 MBps的吞吐量，並有擴展到1 GBps的路線圖。這為以太坊上的多人遊戲和視頻流等帶寬密集型應用打開了大門。

EigenDA通過其設計三支柱提供高吞吐量：

• 解耦DA和共识。现有DA系统将数据blob的可用性证明与数据blob的排序耦合到一个“单体”架构中。数据证明是并行的，节点可以独立地证明不同数据blob的可用性；然而，排序需要对数据blob进行序列化，因此会产生明显的共识滞后。虽然这种耦合可能有利于作为最终排序来源的系统的安全性，但在旨在伴随以太坊区块链的DA系统中，它既不被需要也没有用处，DA系统有自己的排序系统，无论如何rollup都依赖它进行结算。通过消除排序和设计一个单纯的DA系统时不必要的复杂性，EigenDA显著提高了吞吐量和延迟。
• 擦除編碼。 EigenDA允許rollup獲取想要發佈到EigenDA的數據，將其分解為更小的數據塊，並在將數據碎片化存儲之前對這些數據塊進行擦除編碼。 EigenDA使用KZG多項式承諾（ZK證明的核心數學方案），要求節點只下載少量數據[O(1/n)]，而無需下載整個blob。與使用欺詐證明來檢測數據惡意數據編碼的系統不同，EigenDA採用KZG承諾形式的有效性證明，使節點能夠驗證數據的正確編碼。
• 直接單播而非P2P。現有DA解決方案使用點對點（P2P）網絡來傳輸blob，在P2P網絡中，運營商從其peers（端點）那裡接收blob，然後將相同的blob再次廣播給其他人。這極大地限制了可實現的DA率。在EigenDA中，Disperser直接將blob發送給EigenDA運營商。通過依賴單播（直接通信）來分散數據，EigenDA可以在本地網絡延遲中確認DA，而不必通過昂貴的gossip協議。這消除了P2P帶來的重大gossiping懲罰，並帶來更快的數據交付時間。

（3）安全性

我們使用安全性作為一個概括性用語，涵蓋了安全和活力，以及去中心化和抗審查性。以下特性證明了EigenDA的安全性：

• EigenLayer。通過使用再質押，EigenDA從EigenLayer系統中藉鑑了兩個不同方面的安全性：一是經濟安全，二是去中心化。 EigenDA是為了以協同的方式利用EigenLayer和以太坊生態系統中兩種不同的信任元素而構建的。
• 託管證明。在EigenDA中，節點運營商失敗的一個關鍵模式是節點在簽署數據項時數據項的實際存儲時間沒有達到要求時間。為了解決這個問題，EigenDA使用了一種稱為託管證明的機制，該機制最初是由以太坊基金會的Justin Drake和Dankrad Feist提出的。使用託管證明，每個節點運營商必須常規地計算函數值，只有當他們存儲了所分配的blob塊時才能計算出函數值。如果他們在不計算該函數的情況下對blobs進行驗證，則節點持有的ETH可以被任何有權訪問其數據項的人罰沒。
• Dual Quorum。 EigenDA還有一個稱為Dual Quorum的功能，可以要求兩個獨立的quorum來證明數據的可用性。例如，一個quorum將由ETH restaker組成（ETH quorum），第二個quorum可能由rollup原生quorum達成妥協。
• 抗審查性。 EigenDA提供比耦合DA層更高的瞬時抗審查性。這是因為耦合DA架構通常依賴於單個leader或區塊提議者對數據blob進行線性排序，從而產生瞬時審查瓶頸。相比之下，在EigenDA中，rollup節點可以直接分散並接收大多數EigenDA節點的簽名，從而提高了對大多數EigenDA節點的抗審查性，而不受單個leader所束。

（4）安全分析

如前所述，EigenDA建立在通過EigenLayer進行的ETH質押之上，並使用具有可配置編碼比率的擦除碼，該編碼比率可以由rollup設置。有三個不同的角度來分析像EigenDA這樣的區塊鏈系統的安全性；讓我們具體來看每個視角，以及如何應用於如上所述的EigenDA：

拜占庭容錯（BFT：Byzantine fault tolerance）：假設一部分節點是誠實的，完全遵循協議，而另一部分節點是惡意的，可以任意偏離協議。

• DA是安全的，即，只要X%的節點是誠實的，數據就可以被檢索到，其中X的範圍可以是10%到50%，具體取決於編碼比率。
• 納什均衡模型（Nash Equilibrium model）：假設不同collusion（串謀）的節點獨立行動，分析每個節點或小規模collusion節點遵循協議的經濟激勵機制。
• 只要collusion小於(1-X)，存儲數據以及向用戶提供數據就是Nash Equilibrium：存儲數據是通過託管證明來確保為一個equilibrium的，這將罰沒不存儲數據的節點的ETH；提供數據確保是一個equilibrium，因為數據分散在許多節點上，從而形成了提供數據的競爭性市場。

純加密經濟模型：假設所有質押都由同一節點持有，並對經濟腐敗成本進行建模。

• 只要數據是可用的，或者相當於是可用的，只要X%的節點是誠實的，任何不託管數據的節點所質押的ETH將被罰沒。然而，EigenDA並不具有無條件的加密經濟安全；如果所有節點串通並隱瞞數據，則可能無法罰沒它們。在前面描述的Dual Quorum模型中，質押代幣是ETH和rollup原生代幣，即使在不可能罰沒ETH的情況下，rollup也可以罰沒原生代幣。

如我們所見，EigenDA建立在一個信任模型上，不僅需要來自ETH質押的經濟信任，還需要節點運營商的去中心化和獨立性，以便安全運行。幸運的是，EigenLayer允許EigenDA從以太坊借用這兩種信任機制。

（5）可定制性

Rollup開發人員可以按需求靈活調整參數來實現EigenDA。 EigenDA的模塊化特性使rollup能夠自定義安全性/活躍性權衡、質押代幣模式、擦除編碼、可用支付代幣等等。

正如上文所討論的，EigenDA中一些最重要的靈活決策是經濟決策。例如，rollup可以選擇使用dual quorum質押，其中他們質押自己的代幣以保證數據可用性；或者，rollup可以選擇按需或預定的成本結構。

3、戰略考量

最後，我們相信，除了上述技術特性之外，EigenDA還為rollup提供了戰略價值。

• 以太坊質押者和驗證者是為EigenLayer提供動力的跳動的心臟，相應地，也為EigenDA提供了動力。通過採用EigenDA，rollup可能會與這些以太坊利益相關者站在同一戰線，他們明確重視去中心化、抗審查性、開源軟件以及可組合的、無需許可的創新。
• EigenDA計劃成為在EigenLayer生態系統中推出的眾多AVS中的頭一個。我們預見到，隨著AVS數量的增長，它們之間將具有可組合性優勢，這將使這些AVS的最終用戶受益，我們希望包含各種各樣的rollup。例如，在EigenDA之後，我們期待看到推出的AVS的用例包括排序、快速確認、watcher網絡、橋接、公平排序，甚至人工智能。
• EigenDA正處於實現遠大願景漫長之旅的早期階段。 EigenLabs團隊正在尋找基礎層合作夥伴，他們希望與我們圍繞EigenDA進行密切合作，同時也希望可以在眾多項目上長期合作，最終成為長期合作夥伴。我們希望這是一個共同推動以太坊生態系統走向更開放創新的機會，我們期待盡可能地支持你的項目。

4、前進之路

與我們的設計理念一致，我們有一個分階段的EigenDA路線圖，EigenDA的各種特性將一步步構建和發布。第一版EigenDA將於今年晚些時候上線測試網。