数据可用性:Layer 2扩容的关键挑战

以太坊生态系统中,数据可用性问题正引发广泛讨论。某知名研究员曾表示,不使用以太坊获得数据可用性就不应被视为L2。若按此标准,许多当前被认为是L2的项目可能需要重新定义。那么,数据可用性究竟是什么?L2面临哪些数据可用性挑战?为何这个话题存在如此多争议?本文将聚焦这些问题,试图揭开数据可用性的神秘面纱。

数据可用性的本质

简而言之,数据可用性指区块生产者将区块的所有交易数据发布到网络中,使验证者能够下载。如果区块生产者发布了完整数据并允许验证者下载,则数据被认为是可用的;如果隐瞒部分数据导致验证者无法下载完整信息,则数据被视为不可用。

值得注意的是,数据可用性与数据可检索性是两个不同的概念:

• 数据可用性关注的是新区块生产后、尚未通过共识添加到区块链之前的阶段。它与新发布数据能否通过共识有关,而非历史数据。

• 数据可检索性则涉及数据已通过共识并永久存储在区块链后的阶段,即检索历史数据的能力。在以太坊网络中,存储所有历史数据的节点被称为归档节点。

有观点认为,"数据可用性"这一术语容易引起误解,建议改为"数据发布"可能更准确。

L2的数据可用性挑战

虽然数据可用性概念源自以太坊,但当前我们更关注L2层面的数据可用性问题。在L2中,排序器(Sequencer)作为区块生产者,需要发布足够的交易数据,以便验证者能够检查交易有效性。

这一过程面临两大挑战:

1. 确保验证机制安全进行
2. 降低发布数据的成本

验证机制安全性

不同类型的L2采用不同验证方式:

• OP Rollup使用欺诈证明:如果排序器不发布完整可重溯的数据,挑战者将无法发起有效挑战。

• ZK Rollup使用有效性证明:虽然证明本身不需要数据可用性,但ZK Rollup整体仍需要数据可用性。缺乏可重溯数据,用户将无法知晓余额,可能导致资产损失。

为确保验证安全,目前L2排序器通常将状态数据和交易数据发布在以太坊上,依靠其进行结算并获得数据可用性。因此,数据可用性层实际上是L2发布交易数据的地方,主流L2大多将以太坊作为数据可用性层。

降低数据发布成本

当前L2将数据可用性和结算都依赖以太坊,虽然安全性有保障,但成本巨大。用户支付给L2的Gas费主要由两部分组成:L2执行交易的Gas和L2向L1提交数据的Gas。后者占据主要部分,其中保证数据可用性的交易数据发布成本最高。

降低成本的方法主要有两种:

1. 降低在L1上发布数据的成本,如以太坊即将进行的EIP-4844升级。

2. 将数据可用性从L1中剥离,不再使用以太坊作为数据可用性层。

数据可用性层之争

模块化区块链的兴起为数据可用性层带来了新的思路。模块化区块链将区块链的核心功能解耦,形成相对独立的部分,通过专用网络组合来扩展性能。

目前普遍将模块化区块链分为四层:执行层、结算层、共识层和数据可用性层。现有L2仅将执行层从以太坊分离,其他功能仍在以太坊上进行。但出于成本考虑,许多L2正准备将数据可用性层也从以太坊剥离。

这一趋势引发争议。有观点认为,不使用以太坊作为数据可用性层就不应被视为Rollup或L2。某知名平台甚至明确表示,不在L1发布数据的扩容方案都不是L2,因为使用链下数据可用性解决方案无法保证运营商会提供发布的数据。

这些观点表面上是出于安全性考虑,但也可能反映了对以太坊地位可能受到威胁的担忧。如果L2将数据可用性层也从以太坊剥离,本质上削弱了对以太坊安全性的依赖,可能逐渐远离以太坊生态系统。

尽管存在争议,但数据可用性层相关项目仍在蓬勃发展。未来,我们将看到更多创新的数据可用性解决方案涌现,为区块链扩容提供新的可能性。