Введение

С развитием технологии блокчейн появилась децентрализованная доступность данных как одно из важных направлений для решения одной из трех существенных проблем блокчейн. В этой связи появились проекты, такие как Celestia, EigenLayer, Avail DA и NEAR DA. Они нацелены на решение проблем масштабируемости и производительности блокчейн с помощью инновационных технологий и дизайна, тем самым способствуя развитию экосистемы блокчейн.

Проблема доступности данных

Введение в доступность данных

В современной архитектуре блокчейна доступность данных (DA) является важным компонентом. В отличие от традиционных одноблочных настроек, модульные блокчейны разбивают сеть на различные функциональные слои, включая выполнение, доступность данных (DA), согласование и расчетные слои. Из этих слоев слой доступности данных (DA) отвечает за хранение данных, необходимых для проверки достоверности транзакций.

Источник: документы celestia

Проблема доступности данных

В блокчейне и технологии распределенного реестра вопрос доступности данных является критически важным вызовом. В основе этого лежит обеспечение того, что все данные транзакций могут быть открыто доступны и проверены в сети, что является ключевым для поддержания целостности и безопасности блокчейн-систем.

В блокчейн-системах данные транзакций каждого блока должны быть проверены сетевыми узлами. Однако обеспечение надежного распространения этих данных по всей сети и обеспечение равного доступа к ним для всех участников - это критически важный вопрос.

Почему важна доступность данных?

• Внеланцевые транзакции: Решения уровня L2 нацелены на обработку транзакций за пределами основной цепи для улучшения масштабируемости всей системы. Однако этот подход может принести некоторые вызовы, поскольку L2 не немедленно записывает все данные транзакций на блокчейне L1, что может привести к трудностям при проверке целостности и точности всех данных транзакций.
• Зависимость от безопасности уровня 1: Несмотря на способность сетей L2 работать независимо и обрабатывать транзакции, они все равно полагаются на сеть L1 для обеспечения общей безопасности. Обеспечение целостности и точности передачи данных с уровня L2 на L1 имеет решающее значение для поддержания целостности всей сети.
• Зависимость механизмов решения от данных: L2-сети могут применять механизмы, такие как доказательства мошенничества, для урегулирования потенциальных споров. Эффективность этих механизмов зависит от доступности и доступности данных транзакций.
• Прозрачность и проблемы доверия: Прозрачность является ключевым принципом в технологии блокчейн. В сетях L2 любые проблемы, касающиеся доступности данных, могут привести к кризису доверия, поскольку пользователи могут быть не в состоянии независимо проверить подлинность транзакций.
• Увеличение сложности верификации: Введение L2 увеличивает сложность обеспечения точности данных, возвращаемых на основную цепь, что также несет риски проблем доступности данных, что в свою очередь влияет на надежность сети.

DA Solutions

Существует различные решения для уровня DA, широко классифицируемые на ончейн и оффчейн типы.

В решениях L2 доступность данных обычно осуществляется двумя различными подходами:

• Доступность данных на цепочке: Вся транзакционная информация хранится на цепочке L1, обеспечивая более высокий уровень безопасности, но при более высокой стоимости. Это означает, что L2 по-прежнему использует Ethereum в качестве уровня DA и полагается на Ethereum для снижения стоимости доступности данных.
• Доступность данных вне цепи: Данные хранятся вне цепи, и только зашифрованные дайджесты информации (хэш-значения) хранятся в цепи. Такой подход более экономичен, но требует внешних сущностей для извлечения данных. Другими словами, Ethereum больше не используется в качестве уровня DA, и вместо этого ищутся более экономичные методы обеспечения доступности данных. В зависимости от степени децентрализации и безопасности решения вне цепи могут быть разделены на четыре типа: Validium, Комитеты доступности данных (DAC), Volition и общие решения DA.

Обзор проектов DA Track

В области доступности данных (DA) относительно немного участников. Помимо Ethereum, есть несколько ключевых проектов, таких как Celestia, EigenLayer, Avail и NEAR DA, каждый со своими характеристиками в отношении прогресса проекта. В проектах DA такие факторы, как безопасность, настраиваемость, взаимодействие и стоимость, являются ключевыми.

Celestia

Celestia - первый проект, принявший модульную сеть доступности данных (DA), нацеленную на масштабирование безопасного роста числа пользователей. Его модульное исполнение позволяет любому запускать независимую блокчейн.

В качестве лидера в модульных общедоступных цепях Celestia разработан на основе Cosmos SDK и стремится улучшить доступность данных. На основной сети Celestia достигла значительных конкурентных преимуществ.

Технические характеристики

Дизайн Celestia разделяет исполнение, консенсус, расчеты и доступность данных. Эта модульная структура позволяет специализироваться и оптимизировать на каждом уровне, улучшая общую эффективность и масштабируемость сети.

Источник: документы celestia

1. Сэмплирование доступности данных (DAS)

Data Availability Sampling (DAS) - метод, который позволяет легким узлам проверять доступность данных без загрузки всего блока. Случайным образом выбирая блоки данных, легкие узлы могут установить, может ли эти данные быть успешно получены и проверены, тем самым делая вывод о доступности данных для всего блока.

Источник: доки келестия

1. Именованные деревья Меркла (NMTs)

NMTs позволяют разделить блок данных на отдельные пространства имен для различных приложений. Это означает, что каждому приложению нужно загружать и обрабатывать только данные, относящиеся к нему, что значительно снижает требования к обработке данных.

Источник: docs celestia

Анализ функций

• Роллапы в Celestia отличаются от Роллапов Ethereum тем, что их работа на Celestia независимо определяет состояние спецификации, увеличивая автономию узла. Узлы могут свободно выбирать свой режим работы через мягкие и жесткие разделения, снижая зависимость от централизованного управления и способствуя более экспериментам и инновациям.
• В Роллапах Celestia есть характеристики, не связанные с исполнением, что означает, что они не ограничены совместимыми с EVM дизайнами. Эта открытость обеспечивает более широкое пространство для инноваций виртуальной машины, способствуя технологическому прогрессу.
• Celestia упрощает процесс развертывания блокчейнов. Используя инструменты, такие как Optimint, разработчики могут быстро развертывать новые цепочки, не беспокоясь о сложности и высоких затратах механизмов согласования.
• Celestia отделяет активный рост состояния от хранения исторических данных, обеспечивая более эффективный механизм ценообразования ресурсов. Такой подход снижает взаимное влияние между средами выполнения, улучшая опыт пользователей.
• Архитектура Celestia поддерживает создание мостов с минимальным доверием, позволяя различным цепочкам безопасно взаимодействовать, тем самым повышая безопасность и совместимость блокчейн-кластеров.

Celestia - первая модульно построенная сеть DA, цель которой - масштабирование в условиях роста числа пользователей с обеспечением безопасности. Ее модульная структура упрощает запуск независимых блокчейнов. Благодаря своему уникальному подходу и технологическим инновациям Celestia готова сыграть значительную роль в отрасли блокчейн. Она фокусируется на решении проблем, с которыми сталкивается блокчейн, в частности, проблемы масштабируемости, при этом обеспечивая безопасность и децентрализацию, что делает ее важным участником в развивающейся экосистеме блокчейна.

Eigen DA

EigenLayer - это протокол повторного стейкинга, который позволяет пользователям повторно стейкировать ETH, lsdETH и LP-токены на других платформах, таких как сайдчейны и оракулы, и получать вознаграждения за валидацию в качестве узлов. С другой стороны, Eigen DA - это децентрализованная служба доступности данных (DA), построенная на Ethereum с использованием повторного стейкинга EigenLayer, и станет первой службой активной валидации (AVS) на EigenLayer.

Технические особенности

• Расширение возможности доступности данных Ethereum: Eigen DA использует блочные данные Blob и обязательства KZG, улучшая возможность доступности данных Ethereum с обновленными блочными данными Blob и обязательствами KZG после обновления Canquan. Валидаторы выполняют работу по проверке узлов на Ethereum, и весь процесс вращается вокруг существующей инфраструктуры Ethereum.
• Отсутствие автономного консенсуса и P2P-сети: узлы Eigen DA повторно ставят ETH в контракте EigenLayer на Ethereum L1, становясь подмножеством проверяющих Ethereum. Через доказательство хранения каждый оператор должен регулярно вычислять и представлять значение функции, способен вычислить значение функции только тогда, когда он хранит все блоки blob, выделенные для него в течение определенного периода хранения. Если они докажут блобы без вычисления этой функции, кто угодно с доступом к их данным может урезать ETH, удерживаемый узлом, обеспечивая безопасность и надежность сети.
• Механизм консенсуса EigenLayer: держатели ETH могут выбрать проверку сети Eigen DA и принять специфические условия сокращения Eigen DA. Затем они действуют как POS валидаторы, доказывая состояние сети.
• Слой доступности данных: Eigen DA разделяет данные на маленькие фрагменты и выполняет кодирование стирания и коммиты полиномов KCG на этих фрагментах, чтобы облегчить каждому узлу загрузку только небольшой части системы, даже если половина узлов уходит, не влияя на систему. Они могут сделать это, потому что даже если некоторые блоки потеряны, код стирания может восстановить полное состояние данных, а доказательство KZG обеспечивает соответствие полученных блоков объявленным узлом блокам.

Источник: eigenlayer блог

Анализ функций

• Узлы Eigen DA являются подмножеством узлов повторного ставки в сети EigenLayer, и становление узлом Eigen DA не требует дополнительных затрат на ставку.
• Существующие решения DA используют P2P-сети для передачи блобов, где операторы получают блобы от своих сверстников, а затем переотправляют те же блобы другим. Это значительно ограничивает достижимую скорость DA. В EigenDA рассеиватели отправляют блобы непосредственно операторам EigenDA. Распространяя данные через прямое общение, распространение данных больше не ограничивается пропускной способностью протоколов консенсуса и P2P-сетей, тем самым сокращая коммуникации, сетевую задержку и время подтверждения, а также улучшая скорость отправки данных.
• Eigen DA наследует некоторые аспекты безопасности Ethereum и обладает более высоким уровнем безопасности по сравнению с другими решениями DA.
• Eigen DA также поддерживает Rollup для гибкого выбора различных моделей токенов для стейкинга, коэффициентов исправления ошибок и т. д., обеспечивая большую гибкость.
• Поскольку окончательное подтверждение Eigen DA зависит от контракта Eigen DA на основной сети Ethereum, стоимость Eigen DA значительно выше, чем у других решений DA в терминах затрат времени на окончательное подтверждение.

Eigen DA использует передовые технологии, такие как стирающее кодирование, обязательства KZG и ACeD, отделяя доступность данных (DA) от консенсуса. Это позволяет Eigen DA преуспевать в пропускной способности транзакций, нагрузке на узел и затратах на DA, намного превосходя решения DA Ethereum. По сравнению с другими решениями DA, Eigen DA имеет более низкие затраты на запуск и стейкинг, более высокую скорость сетевого взаимодействия и отправки данных, а также большую гибкость. Таким образом, Eigen DA готов стать новым претендентом на рынке DA и имеет потенциал для размещения некоторых DA-сервисов Ethereum.

Доступно DA

Avail DA нацелен на удовлетворение потребностей приложений следующего поколения с минимизацией доверия и суверенной агрегацией. Его выдающейся чертой является инновационный подход к безопасности, который позволяет легким клиентам легко проверять доступность данных через выборочное сетевое сэмплирование. Благодаря непревзойденному интерфейсу доступности данных Avail DA и надежным функциям безопасности разработчики могут создавать блокчейн-приложения на основе технологий нулевого знания или противо-мошенничества более эффективно и без усилий.

Источник: блог availproject

Анализ Avail DA

Avail - блокчейн, совместимый с Ethereum Virtual Machine (EVM), обеспечивающий эффективный порядок выполнения транзакций и записи данных, хранение данных и проверку выполнимости. По сравнению с традиционными смарт-контрактами и зависимостями на нижних уровнях, Avail позволяет Rollups напрямую публиковать данные на нем и проверять их через сеть легких клиентов. Этот модульный дизайн позволяет разработчикам хранить данные на Avail и выбирать другие сети для расчетов, обеспечивая большую гибкость и варианты.

Механизм согласования Avail унаследовал механизмы согласования BABE и GRANDPA из Polkadot SDK и принял механизм выбора ставки Polkadot (NPoS), поддерживающий до 1000 валидаторов. В дополнение к его надежному механизму согласования, Avail также предлагает децентрализацию, обеспечивая эффективные и надежные резервные механизмы через P2P-сети легких клиентов для выборки данных, обеспечивая доступность данных даже во время сбоев.

Avail выделяется в упорядочении транзакций, записи и проверке возможности данных, поддерживая совместимые с EVM блокчейны. Механизм проверки сети легкого клиента позволяет Rollups на Avail проверять состояния через сеть легкого клиента без использования смарт-контрактов и базового уровня. Благодаря своей модульной природе разработчики могут хранить данные на Avail и выбирать другие сети для расчетов.

Тип узлов

• Полные узлы: Эти узлы отвечают за загрузку и проверку правильности блоков, но не участвуют в процессе консенсуса. Их роль крайне важна для обеспечения целостности сети.
• Узлы валидаторов: Эти узлы являются основой механизма консенсуса Avail DA. Они отвечают за создание блоков, определение включенных транзакций и поддержание порядка в сети. Узлы валидаторов стимулируются участием в консенсусе и являются основой операций в слое DA.
• Легкие клиенты: работая с ограниченными ресурсами, легкие клиенты полагаются на заголовки блоков для участия в сети. По мере необходимости они могут запрашивать у полных узлов конкретные данные о транзакциях, что является важным для поддержания децентрализации и доступности сети.

Near DA

8 ноября 2023 года Фонд NEAR объявил о запуске слоя доступности данных NEAR (NEAR DA), обеспечивающего мощную и экономичную доступность данных для роллапов ETH и разработчиков Ethereum. Среди первых пользователей - Madara, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps и Movement Labs от StarkNet.

Источник: близко документы

Техническая архитектура

NEAR DA использует неотъемлемую часть механизма согласования NEAR, называемую Nightshade, которая параллельно разделяет сеть на несколько фрагментов.

Каждый осколок на NEAR генерирует небольшую часть блоков, называемых чанками. Эти чанки аггрегируются для создания блоков. Когда производитель блоков обрабатывает квитанцию, для соответствующей квитанции должно быть достигнуто согласие. После того как блок обработан и включен в блок, квитанция больше не нужна для согласования и может быть удалена из состояния блокчейна. Поэтому NEAR не замедляет скорость своего согласия из-за избыточных данных, но любой пользователь NEAR DA будет иметь достаточно времени для запроса данных о транзакциях. Таким образом, масштабируемая и экономичная доступность данных является ключевой для любого решения Rollup. По мере того как протокол NEAR переходит к бессостоятельной проверке, он дополнительно снизит требования к оборудованию для определенных валидаторов (валидаторов блоков). Храня состояние в памяти, NEAR может поддерживать больше осколков, тем самым увеличивая децентрализацию системы.

Анализ преимуществ

В NEAR DA проверку согласия обеспечивают валидаторы NEAR, которые достигают консенсуса при обработке представлений блобов. В терминах сохранения данных полные узлы хранят функциональные входные данные как минимум три дня, в то время как архивные узлы могут хранить данные в течение более длительного времени.

Дизайн NEAR DA обеспечивает эффективное использование консенсуса без излишнего расхода данных. Кроме того, эти данные уже проиндексированы всеми основными браузерами на NEAR для обеспечения поддержки индексаторов.

Наконец, для обязательства долгосрочной доступности NEAR DA принимает легко развертываемый подход, позволяя любому человеку с ограниченными знаниями и инструментами строить обязательства.

Интеграция NEAR-Polygon CDK позволяет разработчикам создавать свои Rollups и стать частью экосистемы Polygon. Это первая интеграция NEAR DA с нулевыми стеками второго уровня на основе нулевого знания, предоставляющая разработчикам, ищущим масштабируемые решения доступности данных, больше вариантов.

Заключение

В домене блокчейна конкуренция среди проектов DA, таких как Celestia, EigenLayer, Avail DA и NEAR DA, яростная. Несмотря на размножение проектов уровня DA, их основные технологии не являются чрезмерно сложными, при этом каждый проект хвастается уникальными техническими и конкурентными преимуществами. Эти проекты демонстрируют разнообразие и инновации в области технологий блокчейн. В будущем, по мере развития и созревания этих проектов ожидается, что они внесут значительный вклад в дальнейшее развитие и укрепление экосистемы блокчейна.