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数据可用性解决方案全景:从链上到链下的权衡与创新
数据可用性解决方案概览
在探讨Layer2(L2)面临的数据可用性(DA)问题时,我们需要权衡安全性与成本。目前主要存在链上和链下两种DA解决方案,下面将对它们进行详细介绍。
链上解决方案:Proto-Danksharding
链上解决方案指L2继续使用以太坊作为DA层,并通过以太坊自身降低DA成本。Proto-Danksharding(EIP-4844)是以太坊降低DA成本的主要方案。它引入了名为Blob的新交易格式,L2上传的交易数据将以Blob形式在以太坊共识层进行非永久存储,为L2提供更经济的DA选择。
这意味着以太坊未来将成为一个实时公告板,公告板上的数据会在一段时间后删除,L2需自行存储所有数据备份。Proto-Danksharding预计将在以太坊今年底的坎昆升级中上线。
链下解决方案
链下解决方案是指不再将以太坊作为DA层,而是寻找更经济的DA方式。根据去中心化和安全性的不同,可将链下解决方案分为四种:
Validium
Validium是一种高度中心化的DA方案。在这种模式下,交易数据由中心化运营商管理并发布到链下。虽然交易方隐私得到极大保护,DA成本降至最低,但风险也最高。如果链下运营商出现故障或作恶,用户资金将无法找回。
数据可用性委员会(DAC)
为减少单一运营商带来的单点故障风险,Validium通常配套DAC使用。DAC类似联盟链,由多个可信节点组成,它们会保存交易数据副本,并在运营商出现问题时公开数据,方便用户提取资金。
DAC运行成本较低,但从安全角度看,小型DAC(8-10人)仍易发生私钥被盗或集体恶意行为,可能导致链上资金被冻结或窃取。
Volition
Volition是一种混合模式,允许用户自行选择单个交易的数据是发布在链上还是链下。例如,在采用此模式的DEX中,用户可控制多个账户,需要交易时将资产转移到链下数据账户进行频繁且廉价的交易,交易结束后再将资产转回链上数据账户。
相比单纯的Validium,Volition可以继承以太坊部分安全性。
通用型DA方案
除了以太坊语境下的DA链下解决方案,还有一类通用型DA方案,不仅可为以太坊L2提供DA,还能服务更多链与项目。这类方案的总体思路是增强DA安全性,以达到公链级安全。它们具有自己的验证节点、区块生产者和共识机制,但没有智能合约功能。
DA层项目介绍
在模块化区块链思路下,以太坊几乎占据了共识层和结算层90%份额,执行层经过激烈竞争后初步形成"四足鼎立"格局。而DA层仍处于起步阶段,以下介绍几个较热门的DA层项目供参考。
StarkEx
StarkEx是StarkWare团队研发的,为特定应用程序提供扩容解决方案的框架。它提供三种DA模式:链上、Validium及Volition。StarkEx的Validium方案融合了DAC以提高安全性。目前使用StarkEx提供DA的项目包括dYdX v3、Immutable、Sorare、DeversiFi等。
zkPorter
zkPorter是zkSync研发团队Matter Labs在2021年4月提出的链下DA解决方案。它是专门供L2发布交易数据的独立链,通过PoS共识机制维护安全。zkSync代币持有者可质押代币成为zkPorter的守护者来验证和签名区块。
在Matter Labs设想中,zkPorter上的账户可与ZK Rollup(zkSync Era)上的账户或合约无缝交互,用户可能只会注意到zkPorter账户的费用更低。不过,zkPorter虽然几年前就提出,但目前尚无进展,Matter Labs也未披露任何相关测试网及开发进度信息。
EigenDA
EigenDA是基于EigenLayer开发的DA层项目。与通用型DA项目不同,EigenDA是中间件,没有自己的共识机制,其安全性通过EigenLayer的以太坊验证者再质押模式获得。
EigenDA是EigenLayer上首个主动验证服务(AVS),再质押者将ETH重新质押进EigenDA执行数据验证服务以获得报酬,买方(L2)将数据发布到EigenDA从而获得更低交易成本和更高TPS。
虽然EigenDA尚未上线测试网,但已有多个团队计划将其集成到L2中,如Mantle、Layer N、Offshore等。
Celestia
Celestia是通用型DA公链,拥有自己的验证节点、PoS共识机制。虽然相比其他链下DA解决方案更昂贵,但安全性显著更高。
Celestium是使用Celestia作为DA层,并将以太坊作为结算与共识层的以太坊L2链。Celestium将证明数据上传到以太坊,但将交易数据发布到Celestia。Celestia验证节点对DA证明签名后发送到以太坊上的DA Bridge Contract进行验证并存储,以太坊上的L2合约可随时访问。
Celestia曾完成两轮融资,在2021年3月种子轮融资150万美元,2022年10月第二轮融资5500万美元,多个知名VC参投。今年9月,Celestia宣布向开发者和链上地址空投TIA代币,引发了人们对模块化区块链和DA层赛道的关注。
Avail
Avail原为Polygon Labs在2020年创立的解决DA问题项目,今年3月从Polygon独立出来,作为独立DA公链运行,不再局限于Polygon或以太坰。在技术上,Avail较Celestia更复杂,主网预计2024年第一季度上线,目前只有测试网。
Avail测试网已进行到第二阶段,用户可通过多种方式参与:获取测试网代币探索质押和提名功能;开发与Avail集成的模块化区块链应用或链;作为验证者或轻客户端加入测试网。
相比L2交互,DA层项目交互门槛更高。考虑到Celestia已宣布空投,有条件的用户可以探索交互。Avail目前有测试网激励活动,但普通用户可能需要等待新任务。
总结思考
以太坊未来路线图显示,The Surge阶段将通过EIP-4844为L2进一步降低发布数据成本。这表明以太坊希望保持DA层、结算层及共识层功能,只分离执行层。
这解释了为何EIP-4844提案者及L2BEAT不倾向于承认使用链下DA解决方案的扩容项目为L2。坎昆升级完成后,链下DA层项目(特别是DA公链)可能直接面临与以太坊的业务竞争。届时,除了主打更低成本外,它们如何提升竞争力值得关注。
Celestia选择此时发币激励开发者和链上活跃地址,可能有抢占先机、笼络人心的战略考量。对用户而言,DA层竞争中是否会出现类似Optimism、Arbitrum的大型项目也值得期待。