不同的數據可用性層之間有什么區(qū)別？在這篇文章中，我們將探討各種方式的優(yōu)勢和劣勢。

撰文：Avail Team

編譯：Modular 101

不同的數據可用性層之間有什么區(qū)別？在這篇文章中，我們將探討各種方式的優(yōu)勢和劣勢。

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在最近幾年中，由于對執(zhí)行擴展（scaling execution）的關注增長，Layer2?開始得到關注到采用。與此同時，越來越多的參與者面臨著由于有限的區(qū)塊空間和高昂的成本帶來的增長挑戰(zhàn)。他們開始意識到，為了有效地擴大區(qū)塊鏈的規(guī)模，一個可以擴展的數據可用性層是非常關鍵的。這也意味著他們需要一個既能節(jié)省成本又有更大區(qū)塊空間的基礎技術層，以支持各種不同類型的 rollups。

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Avail 和其他幾個團隊正在從零開始構建可擴展的數據可用性解決方案，而其他團隊，如 Ethereum，正試圖增加現有區(qū)塊鏈的數據可用性容量。不管采取什么方法，都存在一個事實 —— 開發(fā)人員今天選擇的基礎層將決定他們在未來幾年的競爭優(yōu)勢。

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Avail 是正在迅速發(fā)展的模塊化生態(tài)的一個組成部分，它的目標是提高區(qū)塊鏈的數據可用性。除了 Avail 外，還有其他的數據可用性（DA）解決方案，如 Celestia 和 EigenDA，它們也在為相同的目標努力。各種解決方案都在采用不同的策略和技術路徑來實現區(qū)塊鏈的可擴展性。作為其中的一個例子，Ethereum 目前正在采用一種名為 Proto-Danksharding 的技術，這也被稱為 EIP-4844。這項技術是 Ethereum 向實現其長期目標 —— 完全的 Danksharding 技術 —— 邁出的一步。

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這篇文章將評估每種方法的優(yōu)勢和劣勢。我們將突出不同的設計選擇，以方便大家全面了解。并幫助開發(fā)者找到最適合他們的 DA 層。

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讓我們先從概述開始，然后深入到每一個類別：

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網絡安全

當考慮基礎層時，網絡的安全性和韌性是首先引起關注的事項。以下是檢查網絡強度時的關鍵因素。

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共識機制

在共識機制中，活躍性和安全性之間存在一個基本的困境。活躍性確保交易迅速處理并且網絡保持運行，而安全性保證交易準確且安全。不同的區(qū)塊鏈系統為其獨特的用例作出不同的選擇，以達到適當的平衡。

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Avail 使用了 Polkadot SDK 的 BABE 和 GRANDPA 兩種共識機制。BABE 主要用于生成區(qū)塊。為了確保網絡的活躍性，它與驗證節(jié)點協調，確定哪個節(jié)點將成為新的區(qū)塊生產者。GRANDPA 則主要負責區(qū)塊的最終確認。當超過三分之二的驗證者確認一個鏈包含特定的區(qū)塊時，GRANDPA 允許確認前面所有的區(qū)塊到這個特定區(qū)塊的區(qū)塊。通過結合這兩種機制，Avail 形成了一種混合型的賬本，這增強了其網絡的彈性，使其能夠在網絡臨時分區(qū)（temporary network partitions）或有大量節(jié)點故障的情況下仍然正常運行。

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Avail 的設計選擇與 Ethereum 中使用的 Casper 和 LMD GHOST 相似。LMD GHOST 是 Ethereum 的區(qū)塊生產引擎，它依賴于 BABE 那樣的概率性的終結性，而像 GRANDPA 那樣的 Casper FFG 是一個提供終結性保證的終結機制。

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Celestia 使用 Tendermint 的設計選擇使他們能夠在生成時確定區(qū)塊。然而，這樣的選擇的權衡是當超過三分之一的運營商或驗證者停機時，鏈存在可能會被停止的風險。同樣重要的是需要注意到區(qū)塊的終結性并不保證數據的可用性。Celestia 采用了一種基于欺詐證明（fraud-proof）的設計。在這種設計中，即使一個區(qū)塊已經迅速地獲得了終結性（也就是已被確認并且不會被更改），用戶仍然需要等待直到他們確信相關的數據是可用的。

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數據可用性委員會（Data Availability Committees，簡稱 DAC）是一組負責確保數據可訪問或驗證數據可用性的組織或實體。當他們確認數據是可用的時，會使用特定的加密簽名來表示這一確認。這意味著，當超過大多數的委員會成員同意某數據是可用的時候，他們會采用一個特殊的數字簽名來證明這一事實。

EigenDA 是這樣一個 DAC，它不直接存儲在 Ethereum 的主鏈上，因此被稱為「鏈下」（off-chain）DAC。Ethereum 網絡中的驗證者有選擇加入 EigenDA 的權利。當 DAC 成員確認某些數據的可用性時，他們會提供一種基于智能合約的證明或聲明。這種證明表明他們已經驗證了數據的真實性或完整性。除此之外，為了確保數據的順序或結構性，DAC 成員還依賴于一個外部的、獨立的服務來對數據進行排序或組織。

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去中心化

當考慮到網絡的安全性時，有兩個關鍵因素需要考慮：總的質押金額和這些質押的分布。去中心化的程度，也就是質押金額如何均勻分布，直接影響了一個網絡的安全性。潛在攻擊的成本被用來評估網絡的安全性。這是因為，如果質押數額在更大的驗證者集合中均勻分布，那么試圖攻擊網絡的破壞者就需要說服更多的節(jié)點來獲得同樣的質押數額。

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Avail 從 Polkadot 繼承了提名權益證明（NPoS），這使得它能夠支持多達 1,000 個驗證者。由于其采用順序的 Phragmén 方法，一個多贏者的選舉方法，NPoS 具有有效的獎勵分配，可以減少質押中心化的風險。

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Avail 在所有數據可用性的解決方案中是獨特的，因為它有能力從其輕客戶端的 P2P 網絡中進行數據抽樣，而不是像其他系統那樣在網絡出現問題或瓶頸時完全依賴于全節(jié)點來獲取數據。這一特點讓 Avail 與其他現有和即將推出的數據可用性解決方案產生區(qū)別。因為擁有這一特性，Avail 提供了一個高效且可靠的備份機制，即使在出現故障的情況下也能確保數據的可用性。這進一步增強了 Avail 數據可用性網絡的穩(wěn)定性和抗干擾能力。

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Celestia 采用 Tendermint 作為其共識協議，驗證者集合最多可達數百。

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而 Ethereum 作為一個單一的區(qū)塊鏈，以其超過 900,000 的驗證者節(jié)點作為安全性的黃金標準，但網絡的分布程度在這個數字中并沒有得到充分體現。

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相比之下，DAC 會通常只包括少數幾個負責確認區(qū)塊鏈數據可用性的節(jié)點。

重要的是要注意，重新質押的過程并不是依賴于從 Ethereum 獲得的安全性，它的安全性主要取決于在該平臺上重新進行的 Ether 質押的總量。這也就是說，重新質押本身對于提高該平臺的安全性并沒有直接的幫助，只是利用了鎖定在 Ethereum 上的一部分已有的質押。

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EigenDA 從其全節(jié)點聚合簽名。然而，它通過智能合約進行驗證的聲明，在與數據可用性抽樣相比，不能提供同等級別的數據可用性（DA）保證。EigenLayer 采用了重新質押的策略，它使用了那些已經在 Ethereum 上被鎖定的資金或資產來進行質押，以支持其自身的網絡。但這種做法受到了一些批評，因為它可能會重復使用某些驗證者并導致共識機制的過載。

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執(zhí)行環(huán)境的額外消耗

過去十年，帶有智能合約功能的單一區(qū)塊鏈引入了突破性的創(chuàng)新。然而，即使是這個時代的尖端技術，如 Ethereum，其中數據可用性、執(zhí)行和結算被合并為一體，也帶來了顯著的可擴展性限制。這些限制促使了 Layer2 技術的崛起，將執(zhí)行轉移到鏈下，并促進了如 EIP-4844（也被稱為 Proto-danksharding 和 Danksharding）這樣的改進提議的發(fā)展。

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神圣的智能合約定義了狀態(tài)，并充當著到 rollups 的橋梁。在這種方法中，Ethereum?作為驗證 rollups 準確性的權威和標準。

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Avail 將執(zhí)行和結算從基礎層分離，并允許 rollups 直接向 Avail 發(fā)布數據。該模塊化方法的優(yōu)勢在于，那些基于 Avail 的 rollups 可以利用 Avail 的 P2P 輕客戶端網絡來輕松地驗證其狀態(tài)。此外，如果這個網絡被用于傳遞執(zhí)行證明，那么 rollups 就有能力自行進行升級，而不必依賴于智能合約或基礎層來定義其狀態(tài)。這為 rollups 提供了更大的靈活性和自主性。這種新方法為開發(fā)者提供了一個可以根據需求進行擴展的基礎層，給予他們選擇任何執(zhí)行支持層（supported layer）進行結算的橋接選項。

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Celestia 采用了與 Avail 類似的方法。唯一的區(qū)別是其輕客戶端尚不能在全節(jié)點宕機時支持網絡。

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EigenDA 也沒有一個固定的結算層。

發(fā)展?jié)摿?/h2>

除了數據可用性（DA）層的安全性和韌性外，容納在其上建設的 rollups 和區(qū)塊鏈的增加需求的能力對它們的成功至關重要。讓我們看一下需要考慮的一些關鍵因素。

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有效性證明

當討論有效性證明時，理解數據可用性層中欺詐證明和有效性證明的權衡是至關重要的。Avail 使用的 KZG 承諾是一種用于確保 DA 的有效性證明，它減少了內存、帶寬和存儲需求，并提供了簡潔性，這意味著證明的大小不受多項式復雜性的影響而固定。這使 KZG 承諾成為基于零知識的區(qū)塊鏈的理想選擇，在這里效率、隱私和可擴展性都很重要。

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此外，Avail 的輕客戶端可以迅速訪問和抽樣數據，并確保正確的塊編碼，并在新塊最終確定時提供數據可用性保證，而欺詐證明則需要等待挑戰(zhàn)期結束。KZG 承諾和 Avail 的輕客戶端的結合加速了在 Avail 上的驗證過程，允許在其上建設的 rollups 或主權鏈利用其快速的驗證過程，并為未來數年的區(qū)塊鏈設計創(chuàng)造了可擴展性和靈活性。這種驗證方法是 Avail 與類似于 Celestia 的 DA 層區(qū)別開來的關鍵因素。

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Celestia 使用安全的哈希函數，這比 KZG 承諾生成要快得多。這里的權衡是他們必須依賴欺詐證明來確認擦除編碼的準確性，這引入了確保數據可用性保證的潛在延遲。

Celestia 的輕節(jié)點不能明確確認數據是否可用，或者是否還有尚未接收到的欺詐證明。換句話說，欺詐證明的使用降低了網絡的輕節(jié)點在抽樣后明確確認數據可用性的能力，因為樂觀驗證的一部分需要一個必要的挑戰(zhàn)期。

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EigenDA 將使用 KZG 承諾并只下載少量數據，而不是完整的數據塊，并采用有效性證明。他們的方法是使用擦除編碼將數據分割成更小的塊，并要求運營商只下載和存儲一個塊，這是完整數據塊大小的一部分。

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至于 Ethereum，雖然當前的版本并未使用有效性證明，但 EIP-4844 和完整的 Danksharding 在實施時將采用有效性證明。

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擴展的能力

由于 Ethereum 上的限制，如昂貴的成本和慢速的交易，導致 L2s 的激增。它們已經成為 Ethereum 的執(zhí)行層，推動對區(qū)塊空間的需求增加。目前，將數據發(fā)布到 Ethereum 的成本估計占 rollups 總成本的 70% 到 90%。這為在 Ethereum 上開發(fā)的驗證者和應用帶來額外的成本。

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像 Avail 和 Celestia 這樣的基礎層旨在解決這個問題。它們針對數據可用性進行了優(yōu)化，隨著需求的增加有能力動態(tài)地擴展區(qū)塊大小。通過結合輕客戶端和數據可用性抽樣（DAS），它們在應對其網絡需求增加時有擴展數據可用性區(qū)塊大小的優(yōu)勢。這意味著，隨著區(qū)塊空間的增加，建立在其上的應用仍然不受影響，因為這些網絡內的輕客戶端可以執(zhí)行 DAS，而無需下載整個區(qū)塊。這一獨特的能力使它們與單一區(qū)塊鏈區(qū)別開來。

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到 2023 年 9 月為止，Ethereum 擁有最大的社區(qū)，市值為 1910 億美元。雖然建立在 Ethereum 上的協議享受規(guī)模經濟，但由于過去幾年區(qū)塊空間有限，它們也面臨著昂貴的交易成本。在 rollups 的增長中，用戶數量和交易量都已達到頂峰，rollups 已成為執(zhí)行的最佳選擇。隨著區(qū)塊鏈技術變得更加普及，對區(qū)塊空間的需求將只會繼續(xù)增加。

雖然 DACs 由于其簡單的中心化方法可以擴展，一些 rollups 使用了 DACs 作為臨時措施，直到它們設計出一個去中心化的 DA 解決方案。

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數據可用性抽樣

Avail 和 Celestia 都支持帶有數據可用性抽樣（DAS）的輕客戶端，允許輕客戶端提供最小信任的安全性。正如前面所提到的，主要的區(qū)別是如何進行驗證，以及在出現中斷或瓶頸的情況下，Avail 的輕客戶端 P2P 網絡如何替代完整節(jié)點以支持網絡。

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相比之下，經過 EIP-4844 后的 Ethereum 將不配備 DAS。這意味著它的輕客戶端將沒有這種升級的、最小信任的安全功能。更進一步，Ethereum 的 DA 解決方案包括其智能合約環(huán)境。在完全的 danksharding 中，將實施 DAS 來擴展 blob 空間，預計這將在未來的幾年內實現。

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EigenDA 的安全性建立在信任少數的完整節(jié)點或其他實體上，因為它沒有數據可用性抽樣（DAS）。協議的完整性依賴于委員會中的絕對多數是誠實的，以及至少還有一個實體擁有數據副本，類似于樂觀構造。盡管雙重法定數方法比單一法定數提高了安全性，但它仍未達到通過 DAS 進行獨立驗證的理想情況。

成本

與擁堵和需求相比，Ethereum 是最昂貴的解決方案。即使有了 EIP-4844，Ethereum 仍然會很昂貴，因為它只提供了一次性的區(qū)塊空間增加。DACs 是最便宜的，但這是以采取更中心的方法為代價的。

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由于沒有執(zhí)行層，Avail 和 Celestia 將能夠保持低成本。他們還可以輕松增加區(qū)塊空間，而今天的 Ethereum 在沒有 DAS 的情況下是不能的。

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至于 EigenDA，它表示將引入一個靈活的成本模型，既有可變費用也有固定費用，但其實際成本尚未公布。

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性能亮點

現在我們已經檢查了增長潛力，我們將看一下這些區(qū)塊鏈的性能。

區(qū)塊時間

請參閱上面的表格，查看每個所需的構建區(qū)塊的時間。

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僅通過構建區(qū)塊所需的時間來衡量區(qū)塊鏈的性能是單一的，因為這個指標只涉及從區(qū)塊確認到驗證完成的過程的某一個方面。即使有一個提供即時確定性的共識機制，當使用基于欺詐證明的方法時，DA 驗證可能需要時間。

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Ethereum 使用 Casper 每 64-95 個 slots 最終確定一個區(qū)塊，這意味著 Ethereum 區(qū)塊的確定性大約是 12-15 分鐘。

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EigenLayer 不是一個區(qū)塊鏈，而是一組在 Ethereum 上運行的智能合約。這意味著它繼承了與 Ethereum 相同的確定性時間。所以，如果用戶向 rollup 發(fā)送一個交易，rollup 將需要將該交易的數據轉發(fā)給 EigenLayer 以證明數據是可用的。然而，只有當 Ethereum 區(qū)塊被最終確定時，交易才會被認為是完成的，即使 rollup 已經接受了交易，這也會導致延遲。通過提供更快的 DA 保證與加密經濟措施來規(guī)避問題的方法已經在討論中。

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區(qū)塊空間

隨著 rollups 成為未來的執(zhí)行層，對區(qū)塊空間的需求將只會增加。像 Avail 和 Celestia 這樣的 DA 層由于它們的模塊化設計將能夠滿足需求，而 Ethereum 的區(qū)塊空間增長將受到限制。Avail 的 Kate 測試網已將塊大小配置為 2MB，該塊大小被復制并進行擦除編碼成 4MB。Avail 的獨特之處在于其使用高效的客戶端驗證技術增加區(qū)塊大小的能力。通過內部基準測試，Avail 已經測試了高達 128MB 的區(qū)塊大小，而沒有困難。

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Celestia 也能隨著對區(qū)塊空間的需求增加而增加區(qū)塊大小，這得益于 DAS。

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EigenDA 將通過解耦 DA 和共識、擦除編碼和直接單播來擴展吞吐量。然而，這是以構建在頂部的 rollups 無法繼承基礎層的抗審查性為代價的。

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總結

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選擇一個堅實的基礎層來構建可能是具有挑戰(zhàn)性的。我們希望這篇文章能幫助讀者更多地了解不同設計選擇的優(yōu)缺點，并選擇適合您的 DA 層。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的全面对比四大 DA 层：Avail、Celestia、以太坊、EigenDA的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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