Introduction

Avec le développement de la technologie blockchain, la disponibilité décentralisée des données a émergé comme l'une des orientations importantes pour aborder l'un des trois défis significatifs de la blockchain. Dans ce contexte, des projets tels que Celestia, EigenLayer, Avail DA et NEAR DA ont émergé. Ils visent à résoudre les problèmes de scalabilité et de performance de la blockchain grâce à des technologies et des conceptions innovantes, favorisant ainsi le développement de l'écosystème blockchain.

Problème de disponibilité des données

Introduction à la disponibilité des données

Dans l'architecture blockchain d'aujourd'hui, la Disponibilité des Données (DA) est un composant crucial. Contrairement aux configurations traditionnelles à blockchain unique, les blockchains modulaires décomposent le réseau en différentes couches fonctionnelles, y compris l'exécution, la Disponibilité des Données (DA), le consensus et les couches de règlement. Parmi ces couches, la couche de Disponibilité des Données (DA) est responsable de stocker les données nécessaires pour vérifier la validité des transactions.

Source: docs celestia

Problème de disponibilité des données

Dans la technologie de la blockchain et du grand livre distribué, la question de la disponibilité des données est un défi crucial. Fondamentalement, il s'agit de garantir que toutes les données de transaction peuvent être librement consultées et vérifiées sur le réseau, ce qui est essentiel pour maintenir l'intégrité et la sécurité des systèmes de blockchain.

Dans les systèmes blockchain, les données de transaction de chaque bloc doivent être vérifiées par les nœuds du réseau. Cependant, garantir que ces données sont distribuées de manière fiable dans l'ensemble du réseau et garantir que tous les participants y ont un accès égal est une question cruciale.

Pourquoi la disponibilité des données est-elle importante ?

• Transactions hors chaîne : les solutions de couche 2 visent à gérer les transactions en dehors de la chaîne principale pour améliorer la scalabilité de tout le système. Cependant, cette approche peut poser certains défis car la couche 2 ne consigne pas immédiatement toutes les données de transaction sur la blockchain L1, ce qui peut entraîner des difficultés pour vérifier l'intégrité et l'exactitude de toutes les données de transaction.
• Dépendance à la sécurité de la Couche 1 : Malgré la capacité des réseaux L2 à fonctionner de manière indépendante et à traiter les transactions, ils dépendent toujours du réseau L1 pour garantir la sécurité globale. Assurer l'intégrité et l'exactitude de la transmission des données de L2 à L1 est crucial pour maintenir l'intégrité de l'ensemble du réseau.
• Dépendance des mécanismes de solution des données : les réseaux L2 peuvent appliquer des mécanismes tels que des preuves de fraude pour résoudre les litiges potentiels. L'efficacité de ces mécanismes dépend de la disponibilité et de l'accessibilité des données de transaction.
• Problèmes de transparence et de confiance : La transparence est un principe crucial dans la technologie de la blockchain. Dans les réseaux de couche 2, tout problème concernant la disponibilité des données peut entraîner une crise de confiance car les utilisateurs peuvent ne pas être en mesure de vérifier indépendamment l'authenticité des transactions.
• Complexification accrue de la vérification : L'introduction de L2 accroît la complexité de garantir l'exactitude des données renvoyées à la chaîne principale, ce qui entraîne également des risques de problèmes de disponibilité des données, affectant ainsi la fiabilité du réseau.

DA Solutions

Il existe diverses solutions pour la couche DA, largement catégorisées en types on-chain et off-chain.

Dans les solutions L2, la disponibilité des données utilise généralement deux approches différentes :

• Disponibilité des données sur chaîne : Toutes les données de transaction sont stockées sur la chaîne L1, offrant une sécurité plus élevée mais à un coût plus élevé. Cela signifie que L2 utilise toujours Ethereum comme couche DA et dépend d'Ethereum pour réduire le coût de disponibilité des données.
• Disponibilité des données hors chaîne : les données sont stockées hors chaîne, seuls les résumés d'informations cryptées (valeurs de hachage) sont stockés sur la chaîne. Cette approche est plus rentable mais nécessite que des entités externes récupèrent les données. En d'autres termes, Ethereum n'est plus utilisé comme couche DA, et plutôt, des méthodes plus économiques sont recherchées pour la disponibilité des données. Selon le degré de décentralisation et de sécurité, les solutions hors chaîne peuvent être divisées en quatre types : Validium, Comités de disponibilité des données (DAC), Volition et solutions DA à usage général.

Aperçu des projets DA Track

Il y a relativement peu de participants dans le domaine de la disponibilité des données (DA). Outre Ethereum, il existe quelques projets clés tels que Celestia, EigenLayer, Avail et NEAR DA, chacun avec ses caractéristiques concernant l'avancement du projet. Dans les projets DA, des facteurs tels que la sécurité, la personnalisabilité, l'interopérabilité et le coût sont cruciaux.

Celestia

Celestia est le premier projet à adopter un réseau de disponibilité de données modulaire (DA), visant à augmenter de manière sécurisée le nombre d'utilisateurs. Sa conception modulaire permet à quiconque de lancer une blockchain indépendante.

En tant que leader des chaînes publiques modulaires, Celestia est développée sur la base du Cosmos SDK et s'engage à améliorer la disponibilité des données. Sur le mainnet, Celestia a acquis des avantages concurrentiels significatifs.

Caractéristiques techniques

La conception de Celestia sépare l'exécution, le consensus, le règlement et la disponibilité des données. Cette structure modulaire permet la spécialisation et l'optimisation à chaque niveau, améliorant ainsi l'efficacité et la scalabilité globales du réseau.

Source: docs celestia

1. Échantillonnage de disponibilité des données (DAS)

L'échantillonnage de la disponibilité des données (DAS) est une méthode qui permet aux nœuds légers de vérifier la disponibilité des données sans télécharger l'intégralité du bloc. En échantillonnant de manière aléatoire des blocs de données, les nœuds légers peuvent déterminer si ces données peuvent être récupérées et validées avec succès, inférant ainsi la disponibilité des données pour l'ensemble du bloc.

Source: docs celestia

1. Arbre de hachage espacé (NMTs)

Les NMT permettent de diviser les données de bloc en différents espaces de noms pour différentes applications. Cela signifie que chaque application doit seulement télécharger et traiter les données qui lui sont liées, réduisant ainsi considérablement les besoins en traitement de données.

Source: docs celestia

Analyse des fonctionnalités

• Les Rollups dans Celestia diffèrent des Rollups Ethereum en ce que leur fonctionnement sur Celestia détermine de manière indépendante l'état de spécification, augmentant l'autonomie des nœuds. Les nœuds peuvent choisir librement leur mode de fonctionnement à travers des forks souples et durs, réduisant la dépendance à la gouvernance centralisée et favorisant davantage l'expérimentation et l'innovation.
• Les Rollups de Celestia présentent des caractéristiques sans lien avec l'exécution, ce qui signifie qu'elles ne se limitent pas aux conceptions compatibles avec l'EVM. Cette ouverture offre un espace plus large pour l'innovation des machines virtuelles, contribuant ainsi à l'avancement technologique.
• Celestia simplifie le processus de déploiement des blockchains. En utilisant des outils comme Optimint, les développeurs peuvent déployer rapidement de nouvelles chaînes sans se soucier de la complexité et du coût élevé des mécanismes de consensus.
• Celestia sépare la croissance de l'état actif du stockage des données historiques, offrant un mécanisme de tarification des ressources plus efficace. Cette approche réduit les interférences mutuelles entre les environnements d'exécution, améliorant l'expérience utilisateur.
• L'architecture de Celestia prend en charge la création de ponts à minimisation de confiance, permettant à différentes chaînes d'interagir de manière sécurisée, renforçant ainsi la sécurité et l'interopérabilité des grappes de blockchain.

Celestia est le premier réseau DA conçu de manière modulaire dont l'objectif principal est de croître en toute sécurité face à l'augmentation des utilisateurs. Sa structure modulaire simplifie le lancement de blockchains indépendantes. Avec son approche unique et ses innovations technologiques, Celestia est prêt à jouer un rôle important dans l'industrie de la blockchain. Il se concentre sur la résolution des défis rencontrés par la blockchain, en particulier les problèmes d'évolutivité, tout en maintenant la sécurité et la décentralisation, ce qui en fait un acteur essentiel dans l'écosystème en évolution de la blockchain.

Eigen DA

EigenLayer est un protocole de restaking qui permet aux utilisateurs de restaker de l'ETH, du lsdETH et des jetons LP sur d'autres plateformes, telles que les sidechains et les oracles, et de recevoir des récompenses de validation en tant que noeuds. D'autre part, Eigen DA est un service de disponibilité de données décentralisé (DA) construit sur Ethereum en utilisant EigenLayer Restaking et deviendra le premier service de validation actif (AVS) sur EigenLayer.

Caractéristiques techniques

• Amélioration de la capacité de disponibilité des données d'Ethereum : Eigen DA exploite les données de blocs Blob et les engagements de KZG, améliorant la capacité de disponibilité des données d'Ethereum avec des données de blocs Blob améliorées et des engagements de KZG après la mise à niveau de Canquan. Les validateurs effectuent un travail de validation des nœuds sur Ethereum, et l'ensemble du processus tourne autour de l'infrastructure existante d'Ethereum.
• Aucun consensus autonome et réseau P2P : les nœuds DA Eigen réinvestissent l'ETH dans le contrat EigenLayer sur Ethereum L1, devenant un sous-ensemble des validateurs d'Ethereum. Grâce à la preuve de garde, chaque opérateur doit régulièrement calculer et soumettre une valeur d'une fonction, ne pouvant calculer la valeur de la fonction que lorsqu'il stocke tous les blocs de données qui leur sont alloués dans la période de stockage spécifiée. S'ils prouvent les blocs sans calculer cette fonction, toute personne ayant accès à leurs éléments de données peut réduire l'ETH détenu par le nœud, assurant la sécurité et la fiabilité du réseau.
• Mécanisme de consensus EigenLayer : les validateurs ETH peuvent choisir de valider le réseau Eigen DA et d'accepter les conditions de réduction spécifiques à Eigen DA. Ils agissent ensuite en tant que validateurs POS, prouvant l'état du réseau.
• La couche de disponibilité des données: Eigen DA divise les données en petits morceaux et effectue un codage par effacement et des engagements polynomiaux KCG sur ces morceaux pour faciliter le téléchargement par chaque nœud d'une petite partie du système, même si la moitié des nœuds partent sans affecter le système. Ils peuvent le faire car même si certains blocs sont perdus, le code d'effacement peut reconstruire l'état complet des données, et la preuve KZG garantit que les blocs reçus correspondent aux blocs déclarés par le nœud.

Source: blog eigenlayer

Analyse des fonctionnalités

• Les nœuds Eigen DA sont un sous-ensemble des nœuds de réextraction dans le réseau EigenLayer, et devenir un nœud Eigen DA ne nécessite pas de coûts de réextraction supplémentaires.
• Les solutions DA existantes utilisent des réseaux P2P pour transmettre des Blobs, où les opérateurs reçoivent des Blobs de leurs pairs puis rediffusent les mêmes Blobs à d'autres. Cela limite considérablement le taux DA réalisable. Dans EigenDA, les disperseurs envoient des blobs directement aux opérateurs EigenDA. En dispersant les données par communication directe, la propagation des données n'est plus limitée par le débit des protocoles de consensus et des réseaux P2P, réduisant ainsi la communication, la latence du réseau et le temps de confirmation et améliorant la vitesse de soumission des données.
• Eigen DA hérite de certaines des sécurités d'Ethereum et offre une sécurité supérieure à d'autres solutions DA.
• Eigen DA prend également en charge Rollup pour sélectionner de manière flexible différents modèles de jetons de mise, des ratios de code d'effacement, etc., offrant ainsi une plus grande flexibilité.
• Puisque la confirmation finale de Eigen DA dépend du contrat Eigen DA sur le réseau principal Ethereum, le coût de Eigen DA est significativement plus élevé que celui d'autres solutions de DA en termes de dépenses de temps de confirmation finale.

Eigen DA adopte des technologies avancées telles que le codage d'effacement, les engagements KZG et ACeD, découplant la disponibilité des données (DA) du consensus. Cela permet à Eigen DA d'exceller dans le débit des transactions, la charge des nœuds et les coûts de DA, dépassant largement les solutions DA d'Ethereum. Par rapport à d'autres solutions DA, Eigen DA présente des coûts de démarrage et de mise en jeu plus faibles, des vitesses de communication réseau et de soumission de données plus rapides, et une plus grande flexibilité. Par conséquent, Eigen DA est sur le point de devenir un nouveau concurrent sur le marché de la DA et a le potentiel d'héberger certains services DA d'Ethereum.

Avail DA

Avail DA vise à répondre aux besoins des applications de confiance de nouvelle génération et de l'agrégation souveraine. Sa caractéristique principale réside dans son approche de sécurité innovante, qui permet aux clients légers de vérifier facilement la disponibilité des données grâce à un échantillonnage en réseau pair à pair. Avec une interface de disponibilité des données inégalée et des fonctionnalités de sécurité robustes d'Avail DA, les développeurs peuvent créer des applications blockchain basées sur des technologies de zéro connaissance ou anti-fraude de manière plus efficace et sans effort.

Source: blog du projet disponproj

Analyse de Avail DA

Avail est une blockchain compatible avec la machine virtuelle Ethereum (EVM), offrant un ordonnancement et un enregistrement efficaces des transactions, un stockage des données et une vérification de la faisabilité. Par rapport aux contrats intelligents traditionnels et aux dépendances de couche sous-jacente, Avail permet aux Rollups de publier directement des données dessus et de les vérifier via un réseau de clients légers. Cette conception modulaire permet aux développeurs de stocker des données sur Avail et de choisir d'autres réseaux pour le règlement, offrant ainsi plus de flexibilité et d'options.

Le mécanisme de consensus d'Avail hérite des mécanismes de consensus BABE et GRANDPA du SDK Polkadot et adopte la Preuve d'Enjeu Nominée (NPoS) de Polkadot, prenant en charge jusqu'à 1000 validateurs. En plus de son mécanisme de consensus robuste, Avail propose également une décentralisation, offrant des mécanismes de sauvegarde efficaces et fiables via des réseaux P2P de clients légers pour l'échantillonnage de données, garantissant la disponibilité des données même en cas de défaillance.

Avail excelle dans l'ordonnancement des transactions, l'enregistrement et la vérification de la faisabilité des données, en prenant en charge les blockchains compatibles avec l'EVM. Son mécanisme de vérification du réseau client léger permet aux Rollups sur Avail de vérifier les états à travers le réseau client léger sans se fier aux contrats intelligents et à la couche sous-jacente. En raison de sa nature modulaire, les développeurs peuvent stocker des données sur Avail et choisir d'autres réseaux pour le règlement.

Type de Noeuds

• Noeuds complets: Ces noeuds sont responsables du téléchargement et de la vérification de la correction des blocs mais ne participent pas au processus de consensus. Leur rôle est crucial pour assurer l'intégrité du réseau.
• Nœuds de validation : Ces nœuds sont le cœur du mécanisme de consensus Avail DA. Ils sont responsables de la génération de blocs, de la détermination des transactions incluses et de la maintenance de l'ordre du réseau. Les nœuds de validation sont incités à travers la participation au consensus et forment la base des opérations dans la couche DA.
• Clients légers : Fonctionnant avec des ressources limitées, les clients légers s'appuient sur les en-têtes de bloc pour participer au réseau. Ils peuvent interroger les nœuds complets pour des données de transaction spécifiques au besoin, ce qui est crucial pour maintenir la décentralisation et l'accessibilité au réseau.

Near DA

Le 8 novembre 2023, la NEAR Foundation a annoncé le lancement de la couche de disponibilité des données NEAR (NEAR DA), offrant une disponibilité des données puissante et rentable pour les rollups ETH et les développeurs d'Ethereum. Les utilisateurs initiaux incluent Madara de StarkNet, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps et Movement Labs.

Source: documents proches

Architecture technique

NEAR DA utilise une partie intégrante du mécanisme de consensus NEAR appelé Nightshade, qui parallélise le réseau en plusieurs shards.

Chaque fragment sur NEAR génère une petite partie de blocs appelés chunks. Ces chunks sont aggreGate.iod pour produire des blocs. Lorsqu'un producteur de blocs traite un reçu, un consensus doit être atteint pour le reçu correspondant. Une fois que le bloc est traité et inclus dans un bloc, le reçu n'est plus nécessaire pour le consensus et peut être supprimé de l'état de la blockchain. Par conséquent, NEAR ne ralentit pas sa vitesse de consensus avec plus de données que nécessaire, mais tout utilisateur de NEAR DA aura suffisamment de temps pour interroger les données de transaction. Par conséquent, la disponibilité des données évolutive et rentable est cruciale pour toute solution Rollup. Alors que le protocole NEAR passe à une validation sans état, il réduira encore plus les exigences matérielles pour certains validateurs (validateurs de blocs). En stockant l'état en mémoire, NEAR peut prendre en charge plus de fragments, augmentant ainsi la décentralisation du système.

Analyse des avantages

En NEAR DA, la validation du consensus est assurée par les validateurs NEAR, qui parviennent à un consensus lors du traitement des soumissions de blob. En termes de persistance des données, les nœuds complets stockent les données d'entrée fonctionnelles pendant au moins trois jours, tandis que les nœuds d'archives peuvent stocker des données pendant des périodes plus longues.

La conception de NEAR DA garantit une utilisation efficace du consensus sans gaspiller de données excessives. De plus, ces données ont déjà été indexées par tous les principaux navigateurs sur NEAR pour fournir un support aux indexeurs.

Enfin, pour l'engagement à long terme en matière de disponibilité, NEAR DA adopte une approche facilement déployable, permettant à toute personne disposant de compétences et d'outils limités de construire des engagements.

L'intégration NEAR-Polygon CDK permet aux développeurs de construire leurs Rollups et de devenir partie prenante de l'écosystème Polygon. Il s'agit de la première intégration du DA NEAR avec des piles de couche 2 basées sur des connaissances nulles, offrant aux développeurs à la recherche de solutions de disponibilité des données évolutives plus d'options.

Conclusion

Dans le domaine de la blockchain, la concurrence entre les projets DA tels que Celestia, EigenLayer, Avail DA et NEAR DA est féroce. Malgré la prolifération des projets de couche DA, leurs technologies de base ne sont pas excessivement complexes, chaque projet vantant des avantages techniques et concurrentiels uniques. Ces projets illustrent la diversité et l'innovation dans le domaine de la technologie blockchain. À l'avenir, à mesure que ces projets continueront de se développer et de mûrir, on s'attend à ce qu'ils apportent une contribution significative à la croissance et au développement ultérieurs de l'écosystème blockchain.