數據可用性解決方案全景:鏈上Proto-danksharding與四類鏈下方案對比

數據可用性解決方案概覽

在探討區塊鏈擴容時,數據可用性(DA)問題成爲Layer2面臨的重要挑戰,主要涉及安全性與成本的權衡。目前已產生鏈上和鏈下兩類DA解決方案,下面將詳細介紹這些方案。

鏈上解決方案:Proto-danksharding

鏈上解決方案指L2仍將以太坊作爲DA層,並依托以太坊降低數據可用性成本。

Proto-danksharding(EIP-4844)是以太坊降低DA成本的方案。它引入新的交易格式Blob,L2上傳的交易數據將以Blob格式在以太坊共識層非永久存儲,爲L2提供更經濟的數據可用性。

這意味着以太坊未來將成爲一個實時公告板,公告一段時間後數據會被刪除,L2需自行存儲所有數據備份。

Proto-danksharding預計將在今年年底以太坊坎昆升級中上線。

鏈下解決方案

鏈下解決方案不再將以太坊作爲DA層,而是尋求更經濟的數據可用性方式。根據去中心化和安全性的差異,可分爲四類:Validium、數據可用性委員會(DAC)、Volition和通用型DA方案。

Validium

Validium是一種高度中心化的DA方案。交易數據由單一中心化運營商管理,雖然極大保護了交易方隱私並將DA成本降至最低,但風險也最高。如果運營商出現故障或作惡,用戶資金將無法找回。

數據可用性委員會(DAC)

爲降低單一運營商帶來的風險,目前Validium通常配套DAC使用。DAC類似聯盟鏈,由多個可信節點組成,它們保存交易數據副本,並在運營商出現問題時公開數據,便於用戶提取資金。

DAC運行成本相對較低,但從安全角度看,小型DAC(8-10人)仍易發生私鑰被盜或集體惡意行爲,導致鏈上資金被凍結或竊取。

Volition

Volition是一種混合模式,允許用戶自行選擇單個交易的數據發布在鏈上還是鏈下。例如,在採用此模式的DEX中,用戶可控制多個帳戶,需要交易時將資產轉移到鏈下數據帳戶進行頻繁且低成本的交易,交易結束後再將資產轉回鏈上數據帳戶。

相比單純的Validium,Volition可繼承部分以太坊安全性。

通用型DA方案

除了以太坊語境下的鏈下DA解決方案,還有一類通用型DA方案,不僅可爲以太坊L2提供數據可用性,還能服務更多鏈和項目。例如EigenDA、Celestia、Avail等。

這些方案的技術實現各不相同,但總體思路是增強數據可用性的安全性,以達到公鏈級安全。它們具有自己的驗證節點、區塊生產者和共識機制,但沒有智能合約功能。

DA層項目介紹

在模塊化區塊鏈思路下,以太坊幾乎佔據了共識層和結算層90%的份額,執行層經過激烈競爭後初步形成"四足鼎立"格局。而數據可用性(DA)層仍處於起步階段,以下介紹幾個較熱門的DA層項目。

StarkEx

StarkEx是一個爲特定應用程序提供擴容解決方案的框架,因爲也爲應用提供DA方案,故歸爲DA層項目。StarkEx具有鏈上、Validium及Volition三種數據可用性模式,其Validium方案融合了DAC以提高安全性。

目前使用StarkEx提供數據可用性的項目包括dYdX v3、Immutable、Sorare、DeversiFi等。

zkPorter

zkPorter是由zkSync研發團隊Matter Labs在2021年4月提出的鏈下DA解決方案。zkPorter是專門供L2發布交易數據的獨立鏈,通過PoS共識機制維護安全,zkSync代幣持有者可質押代幣成爲zkPorter的守護者(Guardians)來驗證和籤名區塊。

Matter Labs設想中,zkPorter上的帳戶可與ZK Rollup(zkSync Era)上的帳戶或合約無縫交互,用戶可能唯一明顯的區別是zkPorter帳戶費用會便宜很多。

值得注意的是,zkPorter雖然幾年前就提出,但目前仍無動靜,Matter Labs也未披露任何關於zkPorter測試網及開發進度的信息。

EigenDA

EigenDA是基於EigenLayer開發的DA層項目。與通用型DA項目Celestia、Avail不同,EigenDA是中間件,沒有自己的共識機制,其安全性通過EigenLayer的以太坊驗證者再質押模式獲得。

EigenDA是EigenLayer上的首個主動驗證服務(AVS),再質押者將ETH重新質押進EigenDA執行數據驗證服務以獲得報酬,買方(L2)將數據發布到EigenDA從而獲得更低交易成本和更高TPS。

雖然EigenDA還未上線測試網,但已有多個團隊計劃將其集成到L2中,如Mantle、Layer N、Offshore等。

Celestia

Celestia是通用型DA公鏈,擁有自己的驗證節點、PoS共識機制,雖然相比其他鏈下DA解決方案更昂貴,但安全性顯著更高。

Celestium是使用Celestia作爲DA層,並將以太坊作爲結算與共識層的以太坊L2鏈。

Celestia先後完成兩輪融資,2021年3月種子輪融資150萬美元,2022年10月第二輪融資5500萬美元,多個知名VC參投。

Celestia近期發布空投消息,將向7579名開發者和576653個鏈上地址空投TIA(Celestia原生資產)。開發者包括公共產品和關鍵協議基礎設施、Eth Research、DA層項目的公共貢獻者,鏈上地址包括以太坊Rollup活躍用戶與Cosmos Hub和Osmosis的質押者及IBC中繼器。

Avail

Avail原本是Polygon Labs在2020年創立的解決數據可用性問題項目,今年3月從Polygon獨立,作爲獨立DA公鏈運行,不再局限於Polygon或以太坊。

技術上較Celestia更復雜,主網預計2024年第一季度上線,目前只有測試網。Avail測試網已進行到第二階段,用戶可通過多種方式參與:

• 獲取AVL測試網代幣探索質押和提名功能
• 開發與Avail集成的模塊化區塊鏈應用或鏈
• 作爲驗證者或輕客戶端加入測試網,促進數據驗證

Avail目前有測試網激勵活動"Clash of Nodes Challenges",但僅運行節點無法獲得積分,需申請成爲Validator才能獲得積分,申請難度較大。普通用戶可等待新任務發布。

總結與思考

以太坊未來路線圖顯示,繼The Merge後,下一階段The Surge將通過EIP-4844爲L2進一步降低發布數據成本。這表明以太坊希望保持DA層、結算層及共識層功能,僅分離執行層。

待坎昆升級完成後,鏈下DA層項目(尤其是DA公鏈)可能直接面臨與以太坊的業務競爭。除了主打更低成本外,它們如何提升競爭力值得關注。

Celestia選擇在此時發幣激勵開發者和鏈上活躍地址,可能有搶佔先機、籠絡人心的戰略考量。對用戶而言,DA層競爭中是否會出現如Optimism、Arbitrum般的大型項目也值得期待。