NFT:拆解数据可用性层 模块化未来中被忽视的乐高积木_INT

模块化区块链中，执行层和共识层已是红海市场，数据可用性层的价值仍然有待被发掘。原文标题：《IOSGWeeklyBrief｜拆解数据可用性层：模块化未来中被忽视的乐高积木#136》?

撰文：Jiawei，IOSGVentures

tl;dr

对于轻客户端的数据可用性，采用纠删码来解决该问题几乎没有异议，不同点在于如何确保纠删码被正确编码。PolygonAvail和Danksharding中采用了KZG承诺，而Celestia中采用了欺诈证明。

对于Rollup的数据可用性，如果把DAC理解为联盟链，那么PolygonAvail和Celestia所做的就是使数据可用性层更加去中心化——相当于提供「DA-Specific」的公链，以此提升信任级别。

未来的3至5年内，区块链的架构必然由单体化向模块化演变，各层呈现低耦合状态。未来可能出现Rollup-as-a-Service、DataAvailability-as-a-Service等许多模块化组件的提供商，实现区块链体系结构的可组合性乐高。模块化区块链是支撑下一个周期的重要叙事之一。

模块化区块链中，执行层已经「四分天下」，后来者寥寥；共识层逐鹿中原，Aptos和Sui等崭露头角，公链竞争格局虽未尘埃落定，但其叙事已是新瓶装旧酒，难以寻找合理的投资机会。而数据可用性层的价值仍然有待被发掘。

模块化区块链?ModularBlockchain

在聊数据可用性之前，我们先花点时间对模块化区块链进行简要回顾。

调查：64%消费者认可比特币:数字支付解决方案服务商Skrill展示了最近在七个国家进行的有关加密可见性和感知的调查结果。数据显示，总计84％的受访者知道至少一种加密货币，64%或几乎三分之二的消费者声称，他们认可比特币（BTC）。该调查是由Sapio Research在2021年3月至4月之间的，8,000名受访者接受了调查。（U.today）[2021/5/27 22:50:31]

图片来源：IOSGVentures,据PeterWatts改制

关于模块化区块链的分层暂无严格定义，一些分层方式从以太坊出发，另一些则偏向通用化的视角，主要看在何语境下进行讨论。

执行层：两件事发生在执行层。对单笔交易而言，执行交易并发生状态更改；对同批次的交易而言，计算该批次的状态根。当前以太坊执行层的一部分工作分给了Rollup，即我们熟知的StarkNet、zkSync、Arbitrum和Optimism等。

结算层：可以理解为主链上的Rollup合约验证状态根的有效性或欺诈证明的过程。

共识层：无论采用PoW、PoS或其他共识算法，总之共识层是为了在分布式系统中对某件事达成一致，即对状态转换的有效性达成共识。在模块化的语境下，结算层和共识层的含义有些相近，故也有一些研究者把结算层和共识层统一起来。

历史状态层：由Polynya提出。因为在引入Proto-Danksharding之后，以太坊只在一定时间窗口内维护即时数据可用性，之后则进行修剪操作，把这项工作交给其他人。例如PortalNetwork或是其他存储这些数据的第三方可被归类于这一层。

数据：过去24小时巨鲸累计转移价值2.094亿美元比特币:加密市场的大幅上涨引发了比特币和XRP巨鲸的活跃度上升。在过去24小时内，比特币巨鲸累计转移了26018个比特币，价值2.094亿美元，而XRP的最大持有者转移了3720万美元。（TheDailyHODL）[2020/4/30]

数据可用性层：数据可用性存在什么问题？对应的解决方案各自是什么？这是本文要集中讨论的问题，在此先不对它进行概括。

?图片来源：IOSGVentures

以下我们具体来看这些方案。

DAProvidedbyRollup

在最简单的Validium方案中，由中心化的数据运营商来负责确保数据可用性，用户需要信任运营商不会作恶。这样的好处是成本低，但实际上几乎没有安全保证。

于是，StarkEx在2020年进一步提出了由数据可用性委员会维护的Validium方案。DAC的成员是知名且在法律管辖区内的个人或组织，信任假设是他们不会串通和作恶。

Arbitrum今年提出了AnyTrust，同样采用数据委员会来确保数据可用性，并基于AnyTrust构建了ArbitrumNova。

zkPorter则提出由Guardians来维护数据可用性，他们需要质押zkSyncToken，如果发生了数据可用性故障，那么质押的资金将被罚没。

三者都提供了称为Volition的选项：用户按需自由选择链上或链下数据可用性，根据具体的使用场景，在安全性和成本之间自行取舍。

分析 | 在不到300天的时间里，比特币的通胀率将降至央行目标通胀率以下:加密货币分析师Rhythm发推称，在不到300天的时间里，金融史上将迎来一个重要时刻：比特币的通胀率将降至1.8%。为什么这很重要？因为这将低于央行2%的目标通胀率，即使黄金供应率上升。（比特币的）稀缺性即将撼动世界。[2019/7/28]

图片来源：https://blog.polygon.technology/from-rollup-to-validium-with-polygon-avail/

GeneralDAScenarios

提出上述方案基于这样的想法：既然普通运营商的信誉度不够高，那么就引入更权威的委员会来提高信誉度。

一个小型委员会的安全程度足够高吗？以太坊社区早在两年前就提出了Validium的勒索攻击问题：如果窃取了足够的委员会成员的私钥，使得链下数据可用性不可用，那么可以威胁用户——只有他们支付足够的赎金才能从Layer2提款。据RoninBridge和HarmonyHorizonBridge被盗的前车之鉴，我们无法忽略这样的可能性。

既然链下的数据可用性委员会并非足够安全，那么如果引入区块链作为信任主体来保证链下数据可用性呢？

如果把前述的DAC理解为联盟链，那么PolygonAvail和Celestia所做的就是使数据可用性层更加去中心化——相当于提供了「DA-Specific」的公链，拥有一系列的验证节点、区块生产者和共识机制，以此提升信任级别。

除了安全性的提升之外，如果数据可用性层本身就是一条链，那么它其实可以不局限于为某个Rollup、或者某个链提供数据可用性，而是作为通用化的解决方案。

图片来源：https://blog.celestia.org/celestiums/

我们以Celestia在以太坊Rollup上的应用QuantumGravityBridge为例进行解释。以太坊主链上的L2Contract像往常一样验证有效性证明或欺诈证明，区别在于数据可用性由Celestia提供。Celestia链上没有智能合约、不对数据进行计算，只确保数据可用。

L2Operator把交易数据发布到Celestia主链，由Celestia的验证人对DAAttestation的MerkleRoot进行签名，并发送给以太坊主链上的DABridgeContract进行验证并存储。

这样实际上用DAAttestation的MerkleRoot代替证明了所有的数据可用性，以太坊主链上的DABridgeContract只需要验证并存储这个MerkleRoot，开销得到了极大的降低。

小结

图片来源：IOSGVentures，据CelestiaBlog改制

在逐一讨论上述方案后，我们从安全性/去中心化程度、Gas花费的角度来做一个横向比较。注意，该坐标图仅代表笔者的个人理解，作为模糊的大致划分而非定量比较。

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

中间部分是StarkEx和ArbitrumNova的DAC方案、zkPorter的Guardians验证者集方案，以及通用化的Celestia和PolygonAvail方案。笔者认为采用zkPorter采用Guardians作为验证者集，对比DAC来说安全性/去中心化程度稍高；而DA-Specific区块链的方案对比一组验证者集又要稍高。与此同时Gas花费也相应增加。当然这只是极粗略的比较。

右上角的方框内是链上数据可用性的方案，有着最高的安全性/去中心化程度和Gas花费。从方框内部来看，由于这三种方案的数据可用性都由以太坊主链提供，故它们具有等同的安全性/去中心化程度。纯Rollup方案对比单体化的以太坊来说显然Gas花费更低，而在引入Proto-Danksharding和Danksharding之后，数据可用性的成本将进一步得到降低。

注：本文讨论的「数据可用性」语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。

最后我们在表格中对上述方案做个总结。

图片来源：IOSGVentures

ClosingThoughts

在讨论完上述数据可用性问题之后，我们发现所有方案本质上是在三难困境的相互制约下做权衡取舍，而方案之间的区别在于权衡的「细粒度」不同。

从用户角度考虑，协议提供同时链上和链下数据可用性的选项是合理的。因为在不同的应用场景之下、或者不同的用户群体之间，用户对安全性和成本的敏感程度亦各不相同。

上文更多讨论了数据可用性层对以太坊和Rollup的支持。在跨链通信上，Polkadot的中继链为其他平行链提供了数据可用性的原生安全保证；而CosmosIBC依赖于轻客户端模型，故确保轻客户端能够验证源链和目标链的数据可用性至关重要。

模块化的好处在于可插拔和灵活性，能够按需为协议做适配：例如卸下以太坊的数据可用性包袱，同时确保安全和信任级别；或是在多链生态下提升轻客户端通信模型的安全级别，降低信任假设。不仅限于以太坊，数据可用性还可以在多链生态、甚至未来更多的应用场景下发挥作用。

我们认为：未来的3至5年内，区块链的架构必然会由单体化向模块化演变，各层呈现低耦合状态。未来可能出现Rollup-as-a-Service、DataAvailability-as-a-Service等许多模块化组件的提供商，实现区块链体系结构的可组合性乐高。模块化区块链是支撑下一个周期的重要叙事之一。

其中，执行层的估值巨兽已经「四分天下」，后来者寥寥；共识层逐鹿中原，在Aptos和Sui等公链开始崭露头角后，公链竞争格局虽未尘埃落定，但其叙事已是新瓶装旧酒，难以寻找合理的投资机会。

而数据可用性层的价值仍然有待被发掘。

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/来源：金色财经

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