数据可用性战争:背景、生态与展望分析

概述

数据可用性(DA)项目正在快速涌现,其中有竞争力的包括Celestia、EigenLayer、Avail、NearDA和Covalent等。

据分析,DA的核心并不复杂。最简单的方案可以用单机实现,最复杂如Celestia采用抽样模式实现去中心化。DA本质是存储,成本高昂。如果不要求以太坊级别的安全性,选择DA方案就是在成本和安全之间权衡。

使用DA层的关键原则是:价值越高的服务,DA应该越安全。

本报告分析了DA赛道的背景、生态和展望,包括V神对DA的看法、主要DA项目的梳理等。基于全面分析,未来DA可能是分散的,市场上7-8家主要DA提供商可能就足够了。

1. 数据可用性问题的出现

1.1 什么是DA

数据可用性指区块生产者将区块的全部交易数据发布到网络中,使验证者可以下载。如果区块生产者发布完整数据并允许验证者下载,则数据可用;如果隐瞒部分数据导致验证者无法下载完整数据,则数据不可用。

1.2 DA问题的两个关键点:安全与成本

DA包含两个方面:

一是确保验证机制安全进行,二是降低发布数据的成本。

• 确保验证机制安全进行的问题

为确保验证安全,目前L2排序器通常将L2状态数据和交易数据发布在安全性较强的以太坊上,依靠以太坊结算并获得数据可用性。

数据可用性层实际是L2发布交易数据的地方,主流L2都将以太坊作为数据可用性层。

• 降低发布数据的成本问题

L2将数据可用性和结算都放在以太坊上虽然安全,但成本巨大。这是L2面临的第二个问题,即如何降低发布数据的成本。

2. DA中的成本构成与降本增效方向

DA关注的一个重要问题是如何降低成本。

要让L2整体更便宜就需降低发布数据的成本。主要有两种方法:

• 降低在L1上发布数据的成本,例如以太坊即将的EIP-4844升级。

• 仿照Rollup将交易执行从L1中剥离,数据可用性也可从L1中剥离以降低成本,即不使用以太坊作为数据可用性层

目前各方都在努力降低成本。从现有DA方案看,NearDA成本最低,约$0.0016/block。其次是Celestia、EigenLayer、EIP4844等。

3. V神眼中的DA

3.1 不使用以太坊DA的方案不是真正的Layer2

Celestia火爆后,V神暗示"以太坊layer2项目必须在ETH上使用data availability"。以太坊基金会成员也表示,不采用ETH作DA层的不是Rollup,也不是以太坊Layer2。

这意味着Arbitrum Nova和Mantle要从Layer2名单"除名",因为它们只在ETH之外披露交易数据。

Plasmas和状态通道这类不需要链上DA来确保安全的方案仍算Layer2,但Validium不算Layer2。

3.2 使用非以太坊作为DA,那么它就是以太坊Validium

随后V神表示"作为validium对许多应用来说是正确选择,使用好的分布式DA保证系统可以是增加validium实际安全性的好方法"

他认为rollup的核心是无条件的安全保证:即使所有人都与你为敌,你也能取出资产。如果DA依赖外部系统,就无法得到这种保证。

3.3 关于ENS与Data availability

V神想通过ENS来收拢DA的控制力。ENS域名服务会定义一套交互逻辑,用户只需输入短域名就可自动连接ENS智能合约对应的关联长地址,解决了EOA地址复杂难记且不易辨识的痛点。

V神认为若ENS域名解析方案不能覆盖layer2,只停留在以太坊主网层面,很难打开想象空间。V神表示ENS的重要性,"it needs to be affordable!"。ENS自然会考虑面向layer2提供一整套数据解析方案,使用户可直接在layer2上进行域名解析和数据查找,减少对各自layer2偏中心化网关的依赖。

用户在layer2上要正常使用ENS域名,前提需要调用且验证以太坊主网上的全局数据。这意味着要享受ENS服务必须采用正统的以太坊DA能力,那些基于OP Stack走发链捷径且把DA放在Celestia等第三方DA平台上的layer2就无法兼容ENS了。V神的深层意思是用ENS给layer2平台定一套可交互操作性规范标准,同时收拢DA控制力。

3.4 V神谈Plasma回归

1. Vitalik文章说,以太坊的2层扩容方案原本有:Plasma、Rollup、Validium、Parallel等多种,Vitalik期待扩容方向应该均衡发展,适配各类场景进行多样化layer2构建,但现实市场格局是,Rollup方案一家独大,且日益内卷。

2. Plasma相当于侧链解决方案,会定期向主网同步默克尔状态数据,是数据和计算依赖主网的扩容方案。2层可用非常中心化方式,且设计非常复杂的账本模型来高效扩展,还能复用主网validator系统能力。Vitalik新文章重新搬出Plasma,引导ZK+Plasma扩容方案,显然又是一次事关layer2政治摇旗。

3.5 小结

V神的各种操作,总结起来就是:

DA需求过旺,但又不想把市场分给Celestia。先说安全性,又祭出ENS,发现市场不买单,还是有很多人用第三方DA,干脆说使用Validium也算,过几天又翻出Plasma有意引导市场往ZK+Plasma探索。其本意就是要不断把DA市场往以太坊上拉。

4. DA解决方案和各DA项目梳理

4.1 DA解决方案

DA层方案有很多。大方向上分为链上和链下两部分。

• 链上解决方案

指L2依然将以太坊作为DA层,并依靠以太坊降低数据可用性成本。意味着以太坊未来将作为实时公告板,板上数据公告一段时间后删除,L2必须自己储存所有数据备份。

• 链下解决方案

不再将以太坊当做DA层,寻找更经济的方式获得数据可用性。根据去中心化和安全性不同,可分为:Validium、数据可用性委员会(DAC)、Volition、通用型DA方案。

4.2 Celestia

Celestia是模块化公链开山鼻祖,基于Cosmos SDK开发,专注数据可用性。是已主网上线的有竞争力DA龙头项目。

技术特点

• 数据可用性采样(DAS)

DAS使轻节点无需下载整个区块就能验证数据可用性。Celestia使用二维RS纠删码编码方案对区块数据重新编码实现轻节点DAS。轻节点对小部分块数据进行多轮随机采样,完成更多采样增加数据可用的信心。达到预定置信水平(如99%)就认为数据可用。

• 命名空间默克尔树(NMT)

NMT使Celestia上的执行层和结算层仅下载相关交易。Celestia将区块数据划分多个命名空间,每个对应构建在Celestia上的rollup等应用,每个应用仅需下载相关数据提高网络效率。

• Celestia主要通过两种方式从应用程序获得收入:

• 支付blob space费用:Rollup使用$TIA付费,将数据发布到Celestia的blob space。

• 支付gas费用:开发人员使用$TIA作为Rollup的gas代币,类似基于以太坊Rollup的ETH。

发展潜力

• 项目已上线,技术成熟度较高

• 潜在丰富空投,来自$TIA质押,如Dymension、Altlayer空投对象选择$TIA质押者,未来更多以太坊Layer2项目、模块化公链、Cosmos生态项目可能走类似空投路线。

• 生态丰富性:与跨链桥、结算层方案、defi项目、游戏、排序器等合作。

• DA合作项目方不断增加,包括Manta、Eclipse、Caldera、Snapchain。同时与Arbitrum Orbit集成、与Polygon CDK集成、与Aevo衍生品交易平台集成等。

4.3 EigenDA

EigenLayer是基于以太坊的再质押协议,允许用户将ETH、lsdETH及LP Token重新质押在其他侧链、预言机、中间件等,作为节点并得验证奖励,第三方项目可享受ETH主网安全性,ETH质押者也能得更多收益,实现双赢。

EigenDA是建立在以太坊上利用EigenLayer Restaking构建的去中心化DA服务,是EigenLayer上首个主动验证服务(AVS)。与Celestia或Avail不同,EigenDA不需引导新验证器集,以太坊验证者可自由选择加入。

技术特点

• 增强以太坊DA能力:Blob区块数据+KZG承诺

EigenDA调动坎昆升级后Blob区块数据+KZG承诺,Rollup链可对Blob Data进行纠删码生成KZG承诺然后发布到EigenDA合约,由EigenDA节点给后续链DA能力保证,相当于增强以太坊DA能力。关键是,EigenDA整个过程围绕Blob、KZG这些以太坊既有基础设施完成,其节点验证工作也由以太坊Validators参与。

• 无自主共识和P2P网络

EigenDA节点必须在以太坊L1上EigenLayer合约中重新抵押ETH(或ETH衍生品)。EigenDA节点是以太坊验证器子集。随后,DA购买者(如rollup,也称分散者)收到数据blob后,用纠删码编码,生成KZG承诺,发布并分发供节点确认。之后,分散者收集这些签名,生成聚合签名,发布到EigenDA智能合约,EigenDA智能合约验证签名。

• 采用托管证明方式

EigenDA没采用数据可用性采样验证节点是否真正存储数据,而用托管证明方法实现。任何人都可向EigenDA智能合约提交证明,由智能合约验证。如验证成功,惰性验证器将被削减。

发展潜力

• 多个合作项目方,与Celestia竞争:已集成Celo、Mantle、Fluent、Offshore、OP stack等多个L2项目;

• 背靠Eigenlayer多样生态,包括排序器、跨链桥、预言机等。

4.4 其他DA项目

4.4.1 Avail

Avail可对交易进行高效排序和记录,提供对数据存储和数据可行性验证,支持与EVM兼容的区块链,允许Rollup将数据直接发布到Avail,且其轻客户端网络验证机制使Avail上Rollup可通过轻客户端网络而无需依赖智能合约和基础层来验证状态。由于其模块化性质,开发人可在Avail存储数据