Вступ

Доступність даних є важливим концепцією в технології блокчейну. Вона забезпечує, що інформація, необхідна для полегшення перевірки, доступна всім вузлам, забезпечуючи всім учасникам мережі доступ до критичних даних про транзакції, необхідних для підтвердження блоку. Вона відіграє важливу роль в підтримці цілісності та надійності всієї децентралізованої системи.

Що таке доступність даних в блокчейнах?

Наявність даних в блокчейні стосується доступності та надійності даних про транзакції, збережених в мережі блокчейн. Це забезпечує, що всі учасники в мережі мають доступ до даних, необхідних для підтвердження транзакцій та збереження цілісності системи, в основному забезпечуючи, що інформація, необхідна для підтвердження, доступна всім вузлам мережі, навіть в умовах обмежень ресурсів або проблем масштабованості.

У більш простих термінах доступність даних гарантує, що кожен учасник екосистеми блокчейн має доступ до повної та точної інформації, необхідної для підтвердження транзакцій та забезпечення послідовності та надійності мережі.

Роль доступності даних в мережах блокчейну

У децентралізованих мережах, таких як блокчейн, жодне окреме сутність не контролює весь набір даних. Замість цього дані розподіляються по різних вузлах, і кожен вузол незалежно перевіряє достовірність транзакцій на підставі доступних даних.

Без механізмів доступності даних цілісність всього екосистеми блокчейну порушується, і учасники не можуть точно перевірити транзакції, що призводить до розпаду довіри та надійності всередині мережі.

Забезпечуючи доступ до своїх основних даних, мережі блокчейн дозволяють учасникам незалежно перевіряти транзакції без покладанняся на центральний орган для регулювання процесів. Ця децентралізація сприяє довірі серед учасників мережі, оскільки вони можуть бути впевнені, що дані транзакцій є прозорими та незмінними.

Наявність даних також підвищує безпеку мереж блокчейн, запобігаючи шахрайським діям, таким як подвійні витрати або маніпулювання даними. За допомогою доступу до повної історії транзакцій учасники можуть виявити та відхилити недійсні транзакції, забезпечуючи цілісність та надійність мережі.

Які виклики пов'язані з доступністю даних в блокчейні?

Зберігання даних

Збереження даних становить значний виклик для доступності даних в мережах блокчейн, оскільки в розподіленому середовищі від кожного учасника очікується внесок у загальне здоров'я мережі шляхом прозорого обміну даними про транзакції. Однак завжди існує ризик того, що учасник, чи то ненавмисно через відмову системи, чи то свідомо з злочинними мотивами, може утримувати критичні дані. Це може призвести до неузгодженостей у стані блокчейну та підірвати довіру до мережі.

У компроміс між масштабованістю та безпекою становить складний виклик у забезпеченні доступності. Мережі блокчейн часто мають на меті покращити масштабованість для вирішення зростаючих обсягів транзакцій та підвищення пропускної здатності. Однак рішення щодо масштабування можуть ненавмисно вводити вразливості, які компрометують безпеку мережі.

Наприклад, збільшення розмірів блоків або пропускна здатність транзакцій може зменшити час, доступний вузлам для ретельної перевірки транзакцій, що, в свою чергу, може потенційно вразити та дозволити зловживання зловмисникам змінювати стан блокчейну. Знаходження балансу між масштабованістю та безпекою є важливою річчю для підтримки надійної доступності даних, забезпечуючи при цьому зростання мережі.

Технічні та інфраструктурні обмеження

Технічні та інфраструктурні обмеження можуть унеможливити досягнення оптимальної доступності даних в блокчейнах. Наприклад, ємність окремих вузлів для зберігання та передавання великих обсягів даних визначається проблемою масштабованості мережі. Це означає, що якщо мережа та апаратне забезпечення не можуть підтримувати легкі та швидкі передачі даних, це може бути проблемою.

Деякі питання у цій справі - це обмеження пропускної здатності, обмежена потужність сховища і обчислювальна потужність вузлів, особливо в мережах з високим обсягом транзакцій.

По мірі накопичення даних про транзакції з часом забезпечення їх доступності стає все складніше, особливо для вузлів з обмеженими ресурсами. Вирішення цих технічних та інфраструктурних обмежень є важливим для покращення надійності та доступності даних блокчейну.

Модулярні підходи та проблеми взаємодії

Прийняття модульних підходів у проектуванні блокчейну вводить деякі додаткові складнощі щодо доступності даних. Це трапляється тому, що модулярні архітектури роз'єднують доступність даних від інших функцій блокчейну, таких як виконання та консенсус, для покращення гнучкості та масштабованості. Однак ця роздільність ускладнює проектування та експлуатацію системи, вимагаючи ретельної інтеграції різних модулів для збереження загальної злагодженості та ефективності.

Проблеми взаємодії виникають все частіше, оскільки розвивається технологія блокчейну, що призводить до зростання інших мереж та рішень з різними підходами до доступності даних. Хоча різноманітність сприяє інноваціям, вона також ставить під сумнів забезпечення безшовної взаємодії та обміну даними між системами. З цим уважно кажучи, стандартизація є необхідною для вирішення проблем взаємодії, а також встановлення стандартних протоколів для доступності даних на різних блокчейнах.

Забезпечення доступності даних

Шари доступності даних (DALs) дуже важливі, особливо коли мова йде про забезпечення доступності та надійності даних в мережах блокчейну. Ці рішення призначені для вирішення проблем, пов'язаних з доступністю, шляхом надання механізмів для зберігання та отримання даних блокчейну.

DALs працюють або on-chain, або off-chain і відповідають за відокремлення завдання забезпечення доступності даних від інших функцій блокчейну, таких як виконання та консенсус. Розділяючи доступність даних, вони можуть підвищити масштабованість та ефективність мереж, зберігаючи цілісність даних.

DALs забезпечують надійне зберігання та доступність даних блокчейну, навіть у випадку відмов вузлів або мережевих розривів. Ці рішення використовують передові техніки, такі як кодування стирання, розщеплення даних та інші форми розділення даних, для розподілу та зберігання даних на кількох вузлах.

Кодування стирання та вибіркове визначення доступності даних

Кодування стирання використовується в рішеннях доступності даних для підвищення стійкості та доступності даних. Це включає розбиття даних на менші фрагменти, додавання зайвості через дані паритету та розподіл цих фрагментів по вузлах сховища. У випадку відмов вузла або втрати даних кодування стирання дозволяє відновлювати початкові дані з наявних частин, забезпечуючи доступність та цілісність даних.

DAS дозволяє вузлам вибірково вибирати частини даних блокчейну замість перевірки всього набору даних. Аналізуючи ці зразки, вузли можуть ймовірнісно перевірити доступність та достовірність всього набору даних, знижуючи обчислювальні та пропускні потреби для перевірки даних.

Комітети доступності даних (DACs)

Комітети доступності даних (DACs) - це спеціалізовані групи довірених вузлів, відповідальні за забезпечення доступності та доступності даних блокчейну, особливо в рішеннях масштабування поза ланцюжком. Ці комітети відіграють важливу роль у перевірці того, що дані - такі як транзакції або зміни стану - правильно зберігаються і можуть бути доступні учасникам мережі.

DACs працюють незалежно від основної мережі блокчейну. Вони зазвичай складаються з децентралізованої групи учасників, відібраних на підставі певних критеріїв надійності або через децентралізований вибір, щоб запобігти центральним точкам відмови або контролю.

Ці учасники особливо корисні в рішеннях масштабування другого рівня, таких як rollups, де вони допомагають управляти даними, пов'язаними з обчисленнями поза ланцюжком. Забезпечуючи доступність даних на різних рівнях мережі блокчейн, DACs сприяють збереженню ефективності, швидкості та загальної надійності мережі.

Застосування в реальному світі та наслідки

Щодо перевірки блоків у мережах блокчейнів, доступність даних надзвичайно важлива для перевірки блоків, що включає кілька етапів, включаючи поширення блоків, перевірку транзакцій, перевірку заголовка блоку, відповідність механізму консенсусу та оновлення блокчейну.

Поширення блоків

Під час розповсюдження блоку нові створені блоки транслюються в мережу, роблячи їх легкодоступними для всіх участих вузлів для перевірки. Кожен вузол перевіряє транзакції в новому блоку, забезпечуючи їх відповідність правилам мережі та наявність відповідних даних транзакцій.

Щодо доступності даних, коли нові створені блоки транслюються в мережу. Якщо дані не миттєво доступні всім учасникам вузлів, це може затримати поширення блоку та ускладнити процес перевірки. Вузли повинні мати доступ до повних даних блоку для запуску процесу перевірки негайно.

Без наявних даних для перевірки вузли мають труднощі з синхронізацією мережі, що призводить до непослідовностей та потенційних розладів в роботі блокчейну.

Перевірка транзакції

Під час перевірки транзакцій кожен вузол перевіряє валідність транзакцій у блоках. Доступність даних забезпечує, що всі відповідні дані транзакцій, включаючи адреси відправників, цифрові підписи та суми транзакцій, доступні для перевірки.

Без повної доступності даних вузли можуть не вдало проводити перевірку транзакцій, що може призвести до потенційних помилок або неузгодженостей в історії транзакцій блокчейну. Надійні механізми доступності даних є важливими для забезпечення цілісності та надійності процесів перевірки транзакцій.

Перевірка заголовка блоку

Перевірка заголовка блока включає перевірку інформації у заголовку блока, такої як хеш попереднього блока, відмітка часу та номер. Вузли перевіряють, що блок відповідає протоколу блокчейну, підтверджуючи його хронологічну послідовність та цілісність.

Дотримання механізму консенсусу вимагає, щоб вузли переконалися, що блок задовольняє правила механізму консенсусу, які використовуються у мережі блокчейн. Наприклад, у системі Proof of Work вузли перевіряють, чи відповідає хеш блоку вимогам цільової складності.

Нарешті, після успішної перевірки блок додається до ланцюжка блоків, і кожен вузол оновлює свою копію рахунку. Протягом цілого цього процесу доступність даних є важливою для того, щоб забезпечити доступність усієї необхідної інформації для перевірки, запобігаючи маніпулюванню даними, шахрайству або втратам.

Синергія між Roll Ups та Шари Доступності Даних

Ролапи - це рішення для масштабування блокчейнів, таких як Ethereum, і вони сильно покладаються на інфраструктуру доступності даних для ефективної роботи. Їхня мета - збільшити потужність обробки транзакцій, виконуючи їх поза ланцюжком і надсилаючи дані про транзакції на головний ланцюжок для підтвердження.

Синергія між rollups та шарами доступності даних забезпечує доступність даних транзакцій, необхідних для валідації. Шари доступності даних, такі як Шари Доступності Даних (DALs), забезпечують необхідну інфраструктуру для ефективного зберігання та отримання даних транзакцій.

Для модульного шляхування Ethereum, яке вивантажує виконання на rollups, шари доступності даних відіграють важливу роль у забезпеченні прозорості та перевірки транзакційних даних. Ця зв'язок між rollups та шарами доступності даних є ключовою для візії масштабування Ethereum, де rollups сприяють пропускній здатності транзакцій. Натомість, шари доступності даних гарантують доступність та цілісність транзакційних даних.

Рішення та протоколи доступності даних

У блокчейн мережах використовуються кілька рішень та протоколів доступності даних для вирішення проблем, пов'язаних з доступністю даних. Ці рішення включають у себе Celestia, Near DA, EigenLayer, Avail та KYVE, серед інших.

Celestia це блокчейн, спеціально розроблений для використання як шар доступності даних (DAL), з фокусом на упорядкування транзакцій та забезпечення їх доступності. Near DA пропонує рішення для координації доступності даних між фрагментами в середовищі фрагментованого блокчейну. EigenLayer дозволяє користувачам знову стейкати Ethereum для надання додаткових послуг, включаючи покращену доступність даних.

Avail, в екосистемі Polygon використовує кодування стирання та Комітет доступності даних, щоб гарантувати ефективне відновлення даних. KYVE, хоча й не є блокчейном, надає децентралізоване сховище даних, спеціалізоване на забезпеченні легкості відновлення перевірених даних.

Ці рішення доступності даних та протоколи покращують масштабованість, ефективність та надійність блокчейн мереж, забезпечуючи доступність та цілісність даних транзакцій. Їх прийняття та впровадження відіграють важливу роль в підтримці широкого поширення та стійкості технології блокчейн в різних галузях та сценаріях використання.

Висновок

Наявність даних допомагає сприяти незалежній перевірці, збереженню децентралізації та сприяє довірі між учасниками мережі.

Доступність даних в блокчейні зазнала значного прогресу поряд з постійними викликами. Хоча рішення, такі як DALs, кодування стирання та DACs, сприяли поліпшенню доступності даних, виклики, такі як утримання даних, компроміси між масштабованістю та безпекою та проблеми взаємодії, продовжують створювати обурення.