拆解數據可用性層 模塊化未來中被忽視的樂高積木_EST

模塊化區塊鏈中，執行層和共識層已是紅海市場，數據可用性層的價值仍然有待被發掘。原文標題：《IOSGWeeklyBrief｜拆解數據可用性層：模塊化未來中被忽視的樂高積木#136》?

撰文：Jiawei，IOSGVentures

tl;dr

對于輕客戶端的數據可用性，采用糾刪碼來解決該問題幾乎沒有異議，不同點在于如何確保糾刪碼被正確編碼。PolygonAvail和Danksharding中采用了KZG承諾，而Celestia中采用了欺詐證明。

對于Rollup的數據可用性，如果把DAC理解為聯盟鏈，那么PolygonAvail和Celestia所做的就是使數據可用性層更加去中心化——相當于提供「DA-Specific」的公鏈，以此提升信任級別。

未來的3至5年內，區塊鏈的架構必然由單體化向模塊化演變，各層呈現低耦合狀態。未來可能出現Rollup-as-a-Service、DataAvailability-as-a-Service等許多模塊化組件的提供商，實現區塊鏈體系結構的可組合性樂高。模塊化區塊鏈是支撐下一個周期的重要敘事之一。

模塊化區塊鏈中，執行層已經「四分天下」，后來者寥寥；共識層逐鹿中原，Aptos和Sui等嶄露頭角，公鏈競爭格局雖未塵埃落定，但其敘事已是新瓶裝舊酒，難以尋找合理的投資機會。而數據可用性層的價值仍然有待被發掘。

模塊化區塊鏈?ModularBlockchain

在聊數據可用性之前，我們先花點時間對模塊化區塊鏈進行簡要回顧。

加密貨幣每年的總耗電量在120至2400億千瓦時之間:金色財經報道，根據福布斯、哥倫比亞氣候學校、白宮官網等多份報告，加密貨幣每年的總耗電量在 120 至 2400 億千瓦時之間。這超過了阿根廷和澳大利亞等大國的電力需求。從貨幣的角度來看，這個數字代表的 GDP 高于一個小國（例如巴哈馬）。比特幣區塊鏈仍然是最大的消費者，僅在 2022 年就消耗了超過 161 太瓦時。[2023/2/24 12:27:32]

圖片來源：IOSGVentures,據PeterWatts改制

關于模塊化區塊鏈的分層暫無嚴格定義，一些分層方式從以太坊出發，另一些則偏向通用化的視角，主要看在何語境下進行討論。

執行層：兩件事發生在執行層。對單筆交易而言，執行交易并發生狀態更改；對同批次的交易而言，計算該批次的狀態根。當前以太坊執行層的一部分工作分給了Rollup，即我們熟知的StarkNet、zkSync、Arbitrum和Optimism等。

結算層：可以理解為主鏈上的Rollup合約驗證狀態根的有效性或欺詐證明的過程。

共識層：無論采用PoW、PoS或其他共識算法，總之共識層是為了在分布式系統中對某件事達成一致，即對狀態轉換的有效性達成共識。在模塊化的語境下，結算層和共識層的含義有些相近，故也有一些研究者把結算層和共識層統一起來。

歷史狀態層：由Polynya提出。因為在引入Proto-Danksharding之后，以太坊只在一定時間窗口內維護即時數據可用性，之后則進行修剪操作，把這項工作交給其他人。例如PortalNetwork或是其他存儲這些數據的第三方可被歸類于這一層。

Blockchain.com CEO：公司無Genesis風險敞口:11月17日消息，加密交易所Blockchain.com的首席執行官Peter Smith昨日晚間在推特上表示：“Blockchain.com沒有Genesis Lending、Genesis Trading或任何相關實體的交易對手風險敞口。我們希望他們在解決業務面臨的挑戰的同時，努力保護客戶和市場。”[2022/11/17 13:17:21]

數據可用性層：數據可用性存在什么問題？對應的解決方案各自是什么？這是本文要集中討論的問題，在此先不對它進行概括。

?圖片來源：IOSGVentures

以下我們具體來看這些方案。

DAProvidedbyRollup

在最簡單的Validium方案中，由中心化的數據運營商來負責確保數據可用性，用戶需要信任運營商不會作惡。這樣的好處是成本低，但實際上幾乎沒有安全保證。

于是，StarkEx在2020年進一步提出了由數據可用性委員會維護的Validium方案。DAC的成員是知名且在法律管轄區內的個人或組織，信任假設是他們不會串通和作惡。

Arbitrum今年提出了AnyTrust，同樣采用數據委員會來確保數據可用性，并基于AnyTrust構建了ArbitrumNova。

zkPorter則提出由Guardians來維護數據可用性，他們需要質押zkSyncToken，如果發生了數據可用性故障，那么質押的資金將被罰沒。

加密銀行Nu Holdings三季度凈利潤780萬美元:金色財經報道，總部位于圣保羅的新加密銀行Nu Holdings報告三季度凈利潤為780萬美元，超過分析師預期的凈虧損900萬美元。第三季度總收入為13億美元，高于FactSet平均預期的12.4億美元。[2022/11/15 13:05:47]

三者都提供了稱為Volition的選項：用戶按需自由選擇鏈上或鏈下數據可用性，根據具體的使用場景，在安全性和成本之間自行取舍。

圖片來源：https://blog.polygon.technology/from-rollup-to-validium-with-polygon-avail/

GeneralDAScenarios

提出上述方案基于這樣的想法：既然普通運營商的信譽度不夠高，那么就引入更權威的委員會來提高信譽度。

一個小型委員會的安全程度足夠高嗎？以太坊社區早在兩年前就提出了Validium的勒索攻擊問題：如果竊取了足夠的委員會成員的私鑰，使得鏈下數據可用性不可用，那么可以威脅用戶——只有他們支付足夠的贖金才能從Layer2提款。據RoninBridge和HarmonyHorizonBridge被盜的前車之鑒，我們無法忽略這樣的可能性。

既然鏈下的數據可用性委員會并非足夠安全，那么如果引入區塊鏈作為信任主體來保證鏈下數據可用性呢？

如果把前述的DAC理解為聯盟鏈，那么PolygonAvail和Celestia所做的就是使數據可用性層更加去中心化——相當于提供了「DA-Specific」的公鏈，擁有一系列的驗證節點、區塊生產者和共識機制，以此提升信任級別。

馬斯克延遲推特收購案審判時間的要求遭特拉華州法院駁回:9月8日消息，美國特拉華州一家法院拒絕了馬斯克提出的延遲收購推特一案審判時間至 11 月的要求，但同意馬斯克將推特前安全主管近日的公開舉報納入案件。這一決定是在 6 日下午舉行的聽證會后做出的。在聽證會上，雙方就多個問題激烈交鋒。馬斯克方面稱，需要幾周額外的時間來審查信息，所以請求將審判從 10 月 17 日推遲到 11 月。對此，推特方面指責馬斯克試圖故意拖延審判，并通過更多的文件審查請求來“制造混亂”。（reuters.com）[2022/9/8 13:15:45]

除了安全性的提升之外，如果數據可用性層本身就是一條鏈，那么它其實可以不局限于為某個Rollup、或者某個鏈提供數據可用性，而是作為通用化的解決方案。

圖片來源：https://blog.celestia.org/celestiums/

我們以Celestia在以太坊Rollup上的應用QuantumGravityBridge為例進行解釋。以太坊主鏈上的L2Contract像往常一樣驗證有效性證明或欺詐證明，區別在于數據可用性由Celestia提供。Celestia鏈上沒有智能合約、不對數據進行計算，只確保數據可用。

L2Operator把交易數據發布到Celestia主鏈，由Celestia的驗證人對DAAttestation的MerkleRoot進行簽名，并發送給以太坊主鏈上的DABridgeContract進行驗證并存儲。

前Coinbase產品高級總監Will Ruben加入Uniswap任產品副總裁:7月22日消息，前Coinbase產品高級總監Will Ruben加入Uniswap任產品副總裁，Will Ruben在加入Coinbase前曾任Meta產品主管以及Instagram產品管理總監。[2022/7/22 2:30:27]

這樣實際上用DAAttestation的MerkleRoot代替證明了所有的數據可用性，以太坊主鏈上的DABridgeContract只需要驗證并存儲這個MerkleRoot，開銷得到了極大的降低。

小結

圖片來源：IOSGVentures，據CelestiaBlog改制

在逐一討論上述方案后，我們從安全性/去中心化程度、Gas花費的角度來做一個橫向比較。注意，該坐標圖僅代表筆者的個人理解，作為模糊的大致劃分而非定量比較。

左下角的PureValidium安全性/去中心化程度和Gas花費都是最低的。

中間部分是StarkEx和ArbitrumNova的DAC方案、zkPorter的Guardians驗證者集方案，以及通用化的Celestia和PolygonAvail方案。筆者認為采用zkPorter采用Guardians作為驗證者集，對比DAC來說安全性/去中心化程度稍高；而DA-Specific區塊鏈的方案對比一組驗證者集又要稍高。與此同時Gas花費也相應增加。當然這只是極粗略的比較。

右上角的方框內是鏈上數據可用性的方案，有著最高的安全性/去中心化程度和Gas花費。從方框內部來看，由于這三種方案的數據可用性都由以太坊主鏈提供，故它們具有等同的安全性/去中心化程度。純Rollup方案對比單體化的以太坊來說顯然Gas花費更低，而在引入Proto-Danksharding和Danksharding之后，數據可用性的成本將進一步得到降低。

注：本文討論的「數據可用性」語境大多在以太坊之下，需要注意Celestia和PolygonAvail是通用化的方案，并不限于以太坊本身。

最后我們在表格中對上述方案做個總結。

圖片來源：IOSGVentures

ClosingThoughts

在討論完上述數據可用性問題之后，我們發現所有方案本質上是在三難困境的相互制約下做權衡取舍，而方案之間的區別在于權衡的「細粒度」不同。

從用戶角度考慮，協議提供同時鏈上和鏈下數據可用性的選項是合理的。因為在不同的應用場景之下、或者不同的用戶群體之間，用戶對安全性和成本的敏感程度亦各不相同。

上文更多討論了數據可用性層對以太坊和Rollup的支持。在跨鏈通信上，Polkadot的中繼鏈為其他平行鏈提供了數據可用性的原生安全保證；而CosmosIBC依賴于輕客戶端模型，故確保輕客戶端能夠驗證源鏈和目標鏈的數據可用性至關重要。

模塊化的好處在于可插拔和靈活性，能夠按需為協議做適配：例如卸下以太坊的數據可用性包袱，同時確保安全和信任級別；或是在多鏈生態下提升輕客戶端通信模型的安全級別，降低信任假設。不僅限于以太坊，數據可用性還可以在多鏈生態、甚至未來更多的應用場景下發揮作用。

我們認為：未來的3至5年內，區塊鏈的架構必然會由單體化向模塊化演變，各層呈現低耦合狀態。未來可能出現Rollup-as-a-Service、DataAvailability-as-a-Service等許多模塊化組件的提供商，實現區塊鏈體系結構的可組合性樂高。模塊化區塊鏈是支撐下一個周期的重要敘事之一。

其中，執行層的估值巨獸已經「四分天下」，后來者寥寥；共識層逐鹿中原，在Aptos和Sui等公鏈開始嶄露頭角后，公鏈競爭格局雖未塵埃落定，但其敘事已是新瓶裝舊酒，難以尋找合理的投資機會。

而數據可用性層的價值仍然有待被發掘。

Referenceshttps://twitter.com/ptrwtts/status/1509869606906650626https://twitter.com/0xAlec/status/1545176941002575872https://github.com/ethereum/research/wiki/A-note-on-data-availability-and-erasure-codinghttps://vitalik.ca/general/2021/04/07/sharding.htmlhttps://coinmarketcap.com/alexandria/article/what-is-data-availabilityhttps://dankradfeist.de/ethereum/2019/12/20/data-availability-checks.htmlhttps://vitalik.ca/general/2021/04/07/sharding.htmlhttps://www.parity.io/blog/what-is-a-light-client/https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/validium/https://forum.celestia.org/t/ethereum-rollup-call-data-pricing-analysis/141https://ethresear.ch/t/adamantium-power-users/9600https://notes.ethereum.org/DD7GyItYQ02d0ax_X-UbWg?viewhttps://blog.polygon.technology/introducing-avail-by-polygon-a-robust-general-purpose-scalable-data-availability-layer-98bc9814c048/https://blog.polygon.technology/the-data-availability-problem/https://blog.celestia.org/ethereum-off-chain-data-availability-landscape/https://blog.celestia.org/celestiums/來源：金色財經

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