数据可用性解决方案全景:链上Proto-Danksharding与四类链下方案对比

数据可用性解决方案概览

在探讨区块链扩容时,数据可用性(DA)问题成为Layer2面临的重要挑战,主要涉及安全性与成本的权衡。目前已产生链上和链下两类DA解决方案,下面将详细介绍这些方案。

链上解决方案:Proto-Danksharding

链上解决方案指L2仍将以太坊作为DA层,并依托以太坊降低数据可用性成本。

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上传的交易数据将以Blob格式在以太坊共识层非永久存储,为L2提供更经济的数据可用性。

这意味着以太坊未来将成为一个实时公告板,公告一段时间后数据会被删除,L2需自行存储所有数据备份。

Proto-Danksharding预计将在今年年底以太坊坎昆升级中上线。

链下解决方案

链下解决方案不再将以太坊作为DA层,而是寻求更经济的数据可用性方式。根据去中心化和安全性的差异,可分为四类:Validium、数据可用性委员会(DAC)、Volition和通用型DA方案。

Validium

Validium是一种高度中心化的DA方案。交易数据由单一中心化运营商管理,虽然极大保护了交易方隐私并将DA成本降至最低,但风险也最高。如果运营商出现故障或作恶,用户资金将无法找回。

数据可用性委员会(DAC)

为降低单一运营商带来的风险,目前Validium通常配套DAC使用。DAC类似联盟链,由多个可信节点组成,它们保存交易数据副本,并在运营商出现问题时公开数据,便于用户提取资金。

DAC运行成本相对较低,但从安全角度看,小型DAC(8-10人)仍易发生私钥被盗或集体恶意行为,导致链上资金被冻结或窃取。

Volition

Volition是一种混合模式,允许用户自行选择单个交易的数据发布在链上还是链下。例如,在采用此模式的DEX中,用户可控制多个账户,需要交易时将资产转移到链下数据账户进行频繁且低成本的交易,交易结束后再将资产转回链上数据账户。

相比单纯的Validium,Volition可继承部分以太坊安全性。

通用型DA方案

除了以太坊语境下的链下DA解决方案,还有一类通用型DA方案,不仅可为以太坊L2提供数据可用性,还能服务更多链和项目。例如EigenDA、Celestia、Avail等。

这些方案的技术实现各不相同,但总体思路是增强数据可用性的安全性,以达到公链级安全。它们具有自己的验证节点、区块生产者和共识机制,但没有智能合约功能。

DA层项目介绍

在模块化区块链思路下,以太坊几乎占据了共识层和结算层90%的份额,执行层经过激烈竞争后初步形成"四足鼎立"格局。而数据可用性(DA)层仍处于起步阶段,以下介绍几个较热门的DA层项目。

StarkEx

StarkEx是一个为特定应用程序提供扩容解决方案的框架,因为也为应用提供DA方案,故归为DA层项目。StarkEx具有链上、Validium及Volition三种数据可用性模式,其Validium方案融合了DAC以提高安全性。

目前使用StarkEx提供数据可用性的项目包括dYdX v3、Immutable、Sorare、DeversiFi等。

zkPorter

zkPorter是由zkSync研发团队Matter Labs在2021年4月提出的链下DA解决方案。zkPorter是专门供L2发布交易数据的独立链,通过PoS共识机制维护安全,zkSync代币持有者可质押代币成为zkPorter的守护者(Guardians)来验证和签名区块。

Matter Labs设想中,zkPorter上的账户可与ZK Rollup(zkSync Era)上的账户或合约无缝交互,用户可能唯一明显的区别是zkPorter账户费用会便宜很多。

值得注意的是,zkPorter虽然几年前就提出,但目前仍无动静,Matter Labs也未披露任何关于zkPorter测试网及开发进度的信息。

EigenDA

EigenDA是基于EigenLayer开发的DA层项目。与通用型DA项目Celestia、Avail不同,EigenDA是中间件,没有自己的共识机制,其安全性通过EigenLayer的以太坊验证者再质押模式获得。

EigenDA是EigenLayer上的首个主动验证服务(AVS),再质押者将ETH重新质押进EigenDA执行数据验证服务以获得报酬,买方(L2)将数据发布到EigenDA从而获得更低交易成本和更高TPS。

虽然EigenDA还未上线测试网,但已有多个团队计划将其集成到L2中,如Mantle、Layer N、Offshore等。

Celestia

Celestia是通用型DA公链,拥有自己的验证节点、PoS共识机制,虽然相比其他链下DA解决方案更昂贵,但安全性显著更高。

Celestium是使用Celestia作为DA层,并将以太坊作为结算与共识层的以太坊L2链。

Celestia先后完成两轮融资,2021年3月种子轮融资150万美元,2022年10月第二轮融资5500万美元,多个知名VC参投。

Celestia近期发布空投消息,将向7579名开发者和576653个链上地址空投TIA(Celestia原生资产)。开发者包括公共产品和关键协议基础设施、Eth Research、DA层项目的公共贡献者,链上地址包括以太坊Rollup活跃用户与Cosmos Hub和Osmosis的质押者及IBC中继器。

Avail

Avail原本是Polygon Labs在2020年创立的解决数据可用性问题项目,今年3月从Polygon独立,作为独立DA公链运行,不再局限于Polygon或以太坊。

技术上较Celestia更复杂,主网预计2024年第一季度上线,目前只有测试网。Avail测试网已进行到第二阶段,用户可通过多种方式参与:

• 获取AVL测试网代币探索质押和提名功能
• 开发与Avail集成的模块化区块链应用或链
• 作为验证者或轻客户端加入测试网,促进数据验证

Avail目前有测试网激励活动"Clash of Nodes Challenges",但仅运行节点无法获得积分,需申请成为Validator才能获得积分,申请难度较大。普通用户可等待新任务发布。

总结与思考

以太坊未来路线图显示,继The Merge后,下一阶段The Surge将通过EIP-4844为L2进一步降低发布数据成本。这表明以太坊希望保持DA层、结算层及共识层功能,仅分离执行层。

待坎昆升级完成后,链下DA层项目(尤其是DA公链)可能直接面临与以太坊的业务竞争。除了主打更低成本外,它们如何提升竞争力值得关注。

Celestia选择在此时发币激励开发者和链上活跃地址,可能有抢占先机、笼络人心的战略考量。对用户而言,DA层竞争中是否会出现如Optimism、Arbitrum般的大型项目也值得期待。