引言

随着区块链技术的发展，去中心化数据可用性成为了解决区块链三大难题之一的重要方向之一。在这一背景下，Celestia、EigenLayer、Avail DA和NEAR DA等项目应运而生，它们试图通过创新的技术和设计来解决区块链的可扩展性和性能问题，进而推动区块链生态系统的发展。

数据可用性问题

数据可用性简介

在当今的区块链架构中，数据可用性（DA）是一个至关重要的组成部分。与传统的单一区块链不同，模块化区块链将网络分解为不同的功能层，包括执行、数据可用性（DA）、共识和结算等层次。在这些层次中，数据可用性（DA）层负责存储验证交易有效性所需的数据。

来源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer

数据可用性问题

在区块链和分布式账本技术中，数据可用性问题是一个至关重要的挑战。其核心在于确保所有交易数据能够在网络上公开访问和验证，这对于维护区块链系统的完整性和安全性至关重要。

在区块链系统中，每个区块的交易数据都需要网络节点进行验证。然而，确保这些数据能够可靠地分发到整个网络，并保证所有参与者能够平等地访问是一个关键问题。

数据可用性为什么重要？

• 链下交易：L2解决方案旨在处理主链之外的交易，以改善整个系统的可扩展性。然而，这种处理方式可能会带来一些挑战，因为L2并不会立即将所有交易数据记录在L1区块链上，这可能导致验证所有交易数据的完整性和准确性方面存在一定困难。
• 对第 1 层的安全依赖：尽管L2网络具有独立运行并处理事务的能力，但它们仍然依赖于L1网络来确保整体安全性。保障从L2到L1的数据传输完整且准确对于维护整个网络的完整性至关重要。
• 解决机制对数据的依赖：L2网络可应用欺诈证明等机制以解决潜在的争议。这些机制的功效性则在于交易数据的可用性和可访问性。
• 透明度和信任问题：在区块链技术中，透明度是至关重要的原则。在L2网络中，任何关于数据可用性的问题都可能引发信任危机，因为用户可能无法自主验证交易的真实性。
• 验证的复杂性增加：L2的引入增加了确保数据准确性返回主链的复杂性，这也带来了数据可用性问题的风险，从而对网络的可靠性产生了影响。

DA 解决方案

DA层的解决方案多种多样，大致来看，可以分为链上和链下两种主要类型。

L2解决方案中的数据可用性通常采用两种不同的方式：

• 链上数据可用性：所有交易数据都储存在L1链上，这种方式具有更高的安全性，但成本也更高。这意味着L2仍然将以太坊作为DA层，并依赖于以太坊来降低数据可用性的成本。
• 链下数据可用性：数据被存储在链外，只在链上存储加密信息的摘要（哈希值）。这种方式成本效益较高，但需要依赖外部实体来检索数据。也就是说，不再将以太坊作为DA层，而是寻找更经济的方法来获取数据可用性。根据去中心化程度和安全性的不同，链下解决方案可以分为四种：Validium、数据可用性委员会（DAC）、Volition和通用型DA方案。

DA 赛道项目梳理

数据可用性（DA）领域的参与者相对较少，除了以太坊外，还有一些关键项目，如Celestia、Eigenlayer、Avail和Near DA等，它们在项目进展方面有着各自的特点。在DA项目中，安全性、可定制性、互操作性和成本等因素至关重要。

Celestia

Celestia 是首个采用模块化数据可用性（DA）网络的项目，旨在以安全的方式扩展用户数量的增长。其模块化设计使得任何人都可以轻松启动独立的区块链。

作为模块化公链的领军者，Celestia基于Cosmos SDK进行开发，并致力于提升数据可用性。在主网上，Celestia已经取得了显著的竞争优势。

技术特点

Celestia 的设计将执行、共识、结算和数据可用性分离。这种模块化结构允许在每个层面上专业化和优化，提高网络的整体效率和可扩展性。

来源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/monolithic-vs-modular

• 数据可用性采样（DAS）

数据可用性采样（DAS）是一种允许轻节点在不下载整个区块的情况下验证数据可用性的方法。通过对数据块进行随机采样，轻节点可以验证这些数据是否可以成功检索和验证，从而推断整个区块的数据是否可用。

来源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer

• 命名空间默克尔树（NMTs）

NMTs使得区块数据可以被划分为不同应用程序的单独命名空间。这意味着每个应用程序只需要下载和处理与其相关的数据，从而显著减少了数据处理需求。

来源：https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer

特点分析

• Celestia 的 Rollups 与以太坊 Rollups 有所不同，它们在 Celestia 上的运行方式独立确定了规范状态，这种独立性增加了节点的自主性。节点可以通过软硬分叉自由选择操作方式，减少了对中心化治理的依赖，从而促进了更多的实验和创新。
• Celestia 的 Rollups 具有与执行无关的特性，这意味着其不受限于 EVM 兼容的设计。这种开放性为虚拟机的创新提供了更广泛的空间，有助于推动技术的发展。
• Celestia 简化了区块链的部署过程。利用诸如 Optimint 等工具，开发人员可以快速部署新链，无需担心共识机制的复杂性和高昂的成本。
• Celestia 将活动状态增长和历史数据存储分开处理，提供了更有效的资源定价机制。这种方法减少了执行环境之间的相互影响，改善了用户的体验。
• Celestia 的架构支持创建信任最小化的桥梁，使不同的链能够安全地互联互通，从而增强了区块链集群的安全性和互操作性。

Celestia 是第一个模块化设计的 DA 网络，其主要目标是在用户数量增长的情况下安全地扩展。通过其模块化的结构，启动独立的区块链变得简单。Celestia 凭借其独特的方法和技术创新，有望在区块链行业发挥重要作用。它专注于解决区块链面临的挑战，特别是可扩展性问题，而同时保持安全性和去中心化，这使其成为不断发展的区块链生态系统中的重要参与者。

Eigen DA

EigenLayer 是一个再质押协议，允许用户将 ETH、lsdETH 以及 LP Token 重新质押在其他侧链、预言机等平台上，并作为节点获得验证奖励。Eigen DA 则是建立在以太坊上的去中心化数据可用性（DA）服务，利用 EigenLayer Restaking 构建，并将成为 EigenLayer 上的首个主动验证服务（AVS）。

技术特点

• 增强以太坊的数据可用性能力：Eigen DA 利用 Blob 区块数据和 KZG 承诺，借助坎昆升级后的 Blob 区块数据和 KZG 承诺，从而增强了以太坊的数据可用性能力。节点验证工作由以太坊的 Validators 参与，整个过程围绕以太坊已有的基础设施完成。
• 无自主共识和 P2P 网络：Eigen DA 节点在以太坊 L1 上的 EigenLayer 合约中重新抵押 ETH，成为以太坊验证器的子集。通过托管证明，每个操作员必须定期计算并提交一个函数的值，只有当他们存储了在指定存储期内分配给他们的所有 blob 块时，才能计算该函数的值。如果他们在不计算此函数的情况下证明 blob，则任何有权访问其数据项的人都可以削减该节点持有的 ETH，从而确保网络的安全性和可靠性。
• EigenLayer 共识机制：ETH 质押者可以选择验证 Eigen DA 网络并接受 Eigen DA 特定的削减条件。然后充当 POS 验证器，证明网络状态。
• 数据可用性层：Eigen DA 将调用数据分解为小块，并对这些块执行擦除编码和 KCG 多项式承诺，以促进每个节点仅下载一小部分的系统即使一半的节点离开，也不会影响系统。他们可以做到这一点，因为即使某些块丢失，纠删码也可以重建完整的数据状态，并且 KZG 证明确保他们收到的块与节点声明的块相同。

来源：https://www.blog.eigenlayer.xyz/intro-to-eigenda-hyperscale-data-availability-for-rollups/

特点分析

• Eigen DA 的节点是 EigenLayer 网络中再质押节点的子集，成为 Eigen DA 节点不需要额外的质押成本。
• 现有的 DA 解决方案使用P2P网络来传输 Blob，其中操作人员从其对等方接收 Blob，然后将相同的 Blob 重新广播给其他人。这极大地限制了可实现的 DA 率。 EigenDA 中，分散器将 blob 直接发送到 EigenDA 的操作人员。通过依靠直接通信来分散数据，使得数据传播不再受限于共识协议和 P2P 网络吞吐量的限制，从而能够缩短通讯、网络延迟和确认时间，提高数据提交速度。
• Eigen DA 继承了部分以太坊的安全性，相对其他 DA 解决方案来说，具有更高的安全性。
• Eigen DA 还支持 Rollup 灵活地选择不同的质押代币模型、纠删码比率等，提供了更高的灵活性。
• 由于 Eigen DA 的最终确认依赖于以太坊主网上的 Eigen DA 合约，因此，在最终确认性的时间开销上，Eigen DA 的成本会显著高于其他 DA 解决方案。

Eigen DA 采用了纠删码、KZG 承诺、ACeD 等先进技术，并将数据可用性（DA）与共识解耦，从而使得其在交易吞吐量、节点负载和 DA 成本方面表现优异，远超过以太坊 DA 方案。相较于其他 DA 方案，Eigen DA 具有更低的启动和质押成本、更快的网络通讯和数据提交速度，以及更高的灵活性。因此，Eigen DA 有望成为 DA 市场的新兴竞争者，并有望承载以太坊的一部分 DA 服务。

Avail DA

Avail DA 旨在应对下一代信任最小化应用程序和主权汇总的需求。其突出优势在于采用了创新的安全方法，允许轻客户端通过对等网络采样来轻松验证数据可用性。凭借 Avail DA 提供的无与伦比的数据可用性接口和强大的安全功能，开发人员能够更高效、更轻松地创建基于零知识或防欺诈技术的区块链应用程序。

来源：https://blog.availproject.org/the-avail-vision-reshaping-the-blockchain-landscape/

Avail DA 分析

Avail 是与以太坊虚拟机（EVM）兼容的区块链，特点包括高效地交易排序和记录，并提供数据的存储和可行性验证。相较于传统的智能合约和基础层依赖，Avail 允许 Rollup 直接将数据发布到其上，并通过轻客户端网络进行验证。这种模块化设计使得开发者可以在 Avail 上存储数据，并选择其他网络进行结算，提供了更多的灵活性和选择性。

Avail 的共识机制继承自 Polkadot SDK 的 BABE 和 GRANDPA 共识机制，并采用了 Polkadot 的提名权益证明（NPoS），支持多达 1000 个验证节点。除了强大的共识机制外，Avail 还具有去中心化的特性，通过轻客户端的 P2P 网络进行数据抽样，提供高效且可靠的备份机制，确保数据的可用性，即使在出现故障的情况下。

Avail 在交易排序、记录和数据可行性验证方面表现出色，支持与以太坊虚拟机（EVM）兼容的区块链。其轻客户端网络验证机制使得 Avail 上的 Rollup 可以通过轻客户端网络验证状态，无需依赖智能合约和基础层。由于其模块化性质，开发者可以在 Avail 存储数据并选择其他网络进行结算。

节点类型

全节点：这些节点负责下载和验证区块的正确性，但不参与共识过程。它们的角色对于确保网络的完整性至关重要。

验证节点：这些节点是 Avail DA 共识机制的核心。它们负责生成区块、确定包含的交易，并维护网络的顺序。验证者节点通过共识参与来获得激励，是 DA 层操作的基础。

轻客户端：在资源有限的情况下运行，轻客户端依赖块头来参与网络。它们可以根据需要查询完整节点以获取特定的交易数据，对于维护去中心化和网络的可访问性至关重要。

Near DA

2023 年 11 月 8 日，NEAR 基金会宣布推出 NEAR 数据可用性（NEAR DA）层，为 ETH rollup 和以太坊开发者提供了强大、高性价比的数据可用性。首批用户包括 StarkNet 的 Madara、Caldera、Fluent、Vistara、Dymension RollApps 和 Movement Labs。

来源：https://docs.near.org/zh-CN/concepts/basics/protocol

技术架构

NEAR DA 利用 NEAR 共识机制的一个重要部分，即 Nightshade，它将网络并行化为多个分片。

NEAR 上的每个分片都会生成区块的一小部分，称为 chunk。这些 chunk 被聚合以产生区块。当一个区块生产者处理一份收据时，需要针对对应收据达成共识。一旦该区块被处理并包含在区块中后，该收据就不再需要用于共识，并且可以从区块链的状态中删除。因此，NEAR 不会在数据多于所需的情况下减慢其共识速度，但 NEAR DA 的任何用户都将有充足的时间来查询交易数据。因此，对于任何 Rollup 方案来说，可扩展且具有成本效益的数据可用性都至关重要。随着 NEAR 协议转向无状态验证，它将进一步降低某些类型验证器（区块验证器）的硬件需求。通过将状态存储在内存中，NEAR 可以支持更多的分片，从而提升系统的去中心化程度。

优势分析

在 NEAR DA 中，共识验证由 NEAR 验证者提供，这些验证者在处理 blob 提交时达成共识。数据持久性方面，全节点至少存储功能输入数据三天，而存档节点则可以将数据存储更长时间。

NEAR DA 的设计确保了共识的高效利用，不会浪费过多的数据。此外，这些数据已经被 NEAR 上的所有主要浏览器索引，以提供索引器的支持。

最后，对于长期可用性的承诺，NEAR DA 采用了易于创建的方法，任何人都可以利用有限的专业知识和工具来构建承诺。

NEAR-Polygon CDK 集成允许开发人员构建自己的 Rollup，并成为 Polygon 生态的一部分。

这是 NEAR DA 与基于零知识的 Layer 2 堆栈的首次融合，为寻求可扩展的数据可用性解决方案的开发人员提供了更多选择。

总结

在区块链领域，Celestia、EigenLayer、Avail DA和NEAR DA等DA项目之间的竞争十分激烈。尽管DA层项目如雨后春笋般涌现，但其核心技术并不复杂，每个项目都有其独特的技术和竞争优势。这些项目展现了区块链技术领域的多样性和创新性。未来，随着这些项目的不断发展和成熟，它们有望为区块链生态系统的进一步壮大和发展做出重要贡献。