TPS:拆解数据可用性层 模块化未来中被忽视的乐高积木_STILTON价格

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。

数据：2023年共有620万枚BTC回归盈利，占供应量32.3%:金色财经报道，区块链分析公司Glassnode数据显示，在过去的12个月里，我们发现了一个有趣的现象：比特币价格的表现与黄金（传统的稳健货币的避风港）之间的相关性增加。在30天、90天和365天的基础上，这两种资产之间展现出高度的正相关性，在几周前最近的美国银行业危机期间仍然保持高涨。在2023年，总共有620万枚BTC回归盈利（占供应量的32.3%）。[2023/4/22 14:19:52]

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：隆领资本从Compound提取约2.85万枚ETH，并将1.6万枚转入币安:1月10日消息，据Lookonchain数据监测，美图董事长蔡文胜旗下隆领资本（Longling Capital）的地址（0x716034C25D9Fb4b38c837aFe417B7f2b9af3E9AE）于2小时前在Compound偿还了所有借款，提取了28,515枚ETH（约合3770万美元），并将1.6万枚ETH转入币安（约合2110万美元）。与此同时，另一个0x930d开头地址从币安提取9,500枚ETH。

今天早些时候消息，推特用户@Bit余烬发推表示，美图创始人蔡文胜相关地址昨晚从Compound赎回1.8万枚ETH。[2023/1/10 11:03:49]

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。

Binance的比特币储备接近600,000个，约占2100万上限的2.77%:金色财经报道，Binance的比特币储备接近600,000，公司的比特币缓存现在是交易所持有的最大尽管有很多关于储备证明、自我保管以及2022年11月7日至11月14日之间超过50亿美元的比特币和以太坊离开交易所的讨论，但自11月以来，Binance的比特币储备显着增长，事实上，cryptoquant的数据表明，币安的比特币储备在2022年11月19日创下历史新高，因为该交易平台持有大约582,054个比特币，价值96.2亿美元（按2022年11月20日的比特币汇率计算），币安今天持有近600,000比特币，约占2100万上限供应量的2.77%。（news.bitcoin）[2022/11/21 22:11:40]

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。

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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