HTT:拆解数据可用性层 模块化未来中被忽视的乐高积木

模块化区块链中，执行层和共识层已是红海市场，数据可用性层的价值仍然有待被发掘。原文标题：《IOSGWeeklyBrief｜拆解数据可用性层：模块化未来中被忽视的乐高积木#136》?

撰文：Jiawei，IOSGVentures

tl;dr

对于轻客户端的数据可用性，采用纠删码来解决该问题几乎没有异议，不同点在于如何确保纠删码被正确编码。PolygonAvail和Danksharding中采用了KZG承诺，而Celestia中采用了欺诈证明。

对于Rollup的数据可用性，如果把DAC理解为联盟链，那么PolygonAvail和Celestia所做的就是使数据可用性层更加去中心化——相当于提供「DA-Specific」的公链，以此提升信任级别。

未来的3至5年内，区块链的架构必然由单体化向模块化演变，各层呈现低耦合状态。未来可能出现Rollup-as-a-Service、DataAvailability-as-a-Service等许多模块化组件的提供商，实现区块链体系结构的可组合性乐高。模块化区块链是支撑下一个周期的重要叙事之一。

模块化区块链中，执行层已经「四分天下」，后来者寥寥；共识层逐鹿中原，Aptos和Sui等崭露头角，公链竞争格局虽未尘埃落定，但其叙事已是新瓶装旧酒，难以寻找合理的投资机会。而数据可用性层的价值仍然有待被发掘。

模块化区块链?ModularBlockchain

在聊数据可用性之前，我们先花点时间对模块化区块链进行简要回顾。

Spencer Schiff：人工智能的发展导致比特币未来几年可能跌至接近零:金色财经报道，黄金支持者彼得·希夫（Peter Schiff）的儿子Spencer Schiff表示，比特币不会对世界产生重大影响，未来几年其价格可能会跌至接近零。Spencer Schiff多年来一直认为比特币是一种出色的长期投资和通胀对冲工具，而他的父亲是比特币的批评者。

Schiff解释称：我观点的转变与熊市无关。去年年底比特币触底那天，我仍然非常看好比特币。我甚至说服母亲抄底，我不再关心比特币的唯一原因是人工智能。如果没有人工智能，我仍然认为比特币的价格将达到每枚数千万美元”。[2023/7/20 11:05:41]

图片来源：IOSGVentures,据PeterWatts改制

关于模块化区块链的分层暂无严格定义，一些分层方式从以太坊出发，另一些则偏向通用化的视角，主要看在何语境下进行讨论。

执行层：两件事发生在执行层。对单笔交易而言，执行交易并发生状态更改；对同批次的交易而言，计算该批次的状态根。当前以太坊执行层的一部分工作分给了Rollup，即我们熟知的StarkNet、zkSync、Arbitrum和Optimism等。

结算层：可以理解为主链上的Rollup合约验证状态根的有效性或欺诈证明的过程。

共识层：无论采用PoW、PoS或其他共识算法，总之共识层是为了在分布式系统中对某件事达成一致，即对状态转换的有效性达成共识。在模块化的语境下，结算层和共识层的含义有些相近，故也有一些研究者把结算层和共识层统一起来。

历史状态层：由Polynya提出。因为在引入Proto-Danksharding之后，以太坊只在一定时间窗口内维护即时数据可用性，之后则进行修剪操作，把这项工作交给其他人。例如PortalNetwork或是其他存储这些数据的第三方可被归类于这一层。

数据：比特币交易所提款额达5.8万枚超过存款额，系FTX崩盘后首次:金色财经报道，根据截至6月16日Glassnode数据显示，当前比特币交易所提款额达到约58,000 BTC，而存款额为49,000 BTC，这是过去六个月中第二次出现此情况，第一次发生在2022年FTX崩盘期间，当时大量投资者将持有的BTC从交易所转出，分析认为本次情况或与美国证券交易委员会对币安和Coinbase提起诉讼有关。[2023/6/17 21:44:06]

数据可用性层：数据可用性存在什么问题？对应的解决方案各自是什么？这是本文要集中讨论的问题，在此先不对它进行概括。

?图片来源：IOSGVentures

以下我们具体来看这些方案。

DAProvidedbyRollup

在最简单的Validium方案中，由中心化的数据运营商来负责确保数据可用性，用户需要信任运营商不会作恶。这样的好处是成本低，但实际上几乎没有安全保证。

于是，StarkEx在2020年进一步提出了由数据可用性委员会维护的Validium方案。DAC的成员是知名且在法律管辖区内的个人或组织，信任假设是他们不会串通和作恶。

Arbitrum今年提出了AnyTrust，同样采用数据委员会来确保数据可用性，并基于AnyTrust构建了ArbitrumNova。

zkPorter则提出由Guardians来维护数据可用性，他们需要质押zkSyncToken，如果发生了数据可用性故障，那么质押的资金将被罚没。

CZ：Binance将实施V神新想法并为行业开源:11月20日消息，在Vitalik Buterin发布新文章《拥有一个安全的CEX：证明偿付能力及其他》后，Binance首席执行官CZ在社交媒体上表示将致力于Vitalik的新想法，并坦言自己不太明白Vitalik Buterin文章里的所有方程式，但Binance团队会实施其想法并为行业开源。

此前报道，Vitalik Buterin分析了交易平台进行去中心化资产证明的尝试历史、技术局限性，以及如何使用ZK-SNARK和其他先进技术来极大地简化和改进目前Merkle tree资产证明协议中的隐私问题和稳健性。[2022/11/20 22:09:32]

三者都提供了称为Volition的选项：用户按需自由选择链上或链下数据可用性，根据具体的使用场景，在安全性和成本之间自行取舍。

图片来源：https://blog.polygon.technology/from-rollup-to-validium-with-polygon-avail/

GeneralDAScenarios

提出上述方案基于这样的想法：既然普通运营商的信誉度不够高，那么就引入更权威的委员会来提高信誉度。

一个小型委员会的安全程度足够高吗？以太坊社区早在两年前就提出了Validium的勒索攻击问题：如果窃取了足够的委员会成员的私钥，使得链下数据可用性不可用，那么可以威胁用户——只有他们支付足够的赎金才能从Layer2提款。据RoninBridge和HarmonyHorizonBridge被盗的前车之鉴，我们无法忽略这样的可能性。

FTX US总法律顾问：未收到创始人明确信息，FTX US或能继续发薪:11月11日消息，FTX US总法律顾问Ryne Miller在一份内部备忘录中表示，他正在与外部顾问合作，保护平台任何可以保存的东西。此外，他表示人们应该做好准备，在下一步的行动中根据自己的情况做出适当的选择。FTX US看起来至少有能力在下一个周期发工资。

据一位知情人士透露，Miller的邮件于周三晚间通过Slack频道发送给员工，后来被创始团队的一名成员删除。总法律顾问表示，他没有从创始人那里收到太多明确的信息，并已告知美国监管机构，他已指示创始人关闭美国和全球平台的功能。（彭博社）[2022/11/11 12:50:42]

既然链下的数据可用性委员会并非足够安全，那么如果引入区块链作为信任主体来保证链下数据可用性呢？

如果把前述的DAC理解为联盟链，那么PolygonAvail和Celestia所做的就是使数据可用性层更加去中心化——相当于提供了「DA-Specific」的公链，拥有一系列的验证节点、区块生产者和共识机制，以此提升信任级别。

除了安全性的提升之外，如果数据可用性层本身就是一条链，那么它其实可以不局限于为某个Rollup、或者某个链提供数据可用性，而是作为通用化的解决方案。

图片来源：https://blog.celestia.org/celestiums/

我们以Celestia在以太坊Rollup上的应用QuantumGravityBridge为例进行解释。以太坊主链上的L2Contract像往常一样验证有效性证明或欺诈证明，区别在于数据可用性由Celestia提供。Celestia链上没有智能合约、不对数据进行计算，只确保数据可用。

今日恐慌与贪婪指数为30，等级由极度恐慌转为恐慌:金色财经消息，今日恐慌与贪婪指数为30（昨日为20），恐慌程度较昨日大幅下降，等级由极度恐慌转为恐慌。

注：恐慌指数阈值为0-100，包含指标：波动性（25%）＋市场交易量（25%）＋社交媒体热度（15%）＋市场调查（15%）＋比特币在整个市场中的比例（10%）＋谷歌热词分析（10%）。[2022/7/19 2:22:18]

L2Operator把交易数据发布到Celestia主链，由Celestia的验证人对DAAttestation的MerkleRoot进行签名，并发送给以太坊主链上的DABridgeContract进行验证并存储。

这样实际上用DAAttestation的MerkleRoot代替证明了所有的数据可用性，以太坊主链上的DABridgeContract只需要验证并存储这个MerkleRoot，开销得到了极大的降低。

小结

图片来源：IOSGVentures，据CelestiaBlog改制

在逐一讨论上述方案后，我们从安全性/去中心化程度、Gas花费的角度来做一个横向比较。注意，该坐标图仅代表笔者的个人理解，作为模糊的大致划分而非定量比较。

左下角的PureValidium安全性/去中心化程度和Gas花费都是最低的。

中间部分是StarkEx和ArbitrumNova的DAC方案、zkPorter的Guardians验证者集方案，以及通用化的Celestia和PolygonAvail方案。笔者认为采用zkPorter采用Guardians作为验证者集，对比DAC来说安全性/去中心化程度稍高；而DA-Specific区块链的方案对比一组验证者集又要稍高。与此同时Gas花费也相应增加。当然这只是极粗略的比较。

右上角的方框内是链上数据可用性的方案，有着最高的安全性/去中心化程度和Gas花费。从方框内部来看，由于这三种方案的数据可用性都由以太坊主链提供，故它们具有等同的安全性/去中心化程度。纯Rollup方案对比单体化的以太坊来说显然Gas花费更低，而在引入Proto-Danksharding和Danksharding之后，数据可用性的成本将进一步得到降低。

注：本文讨论的「数据可用性」语境大多在以太坊之下，需要注意Celestia和PolygonAvail是通用化的方案，并不限于以太坊本身。

最后我们在表格中对上述方案做个总结。

图片来源：IOSGVentures

ClosingThoughts

在讨论完上述数据可用性问题之后，我们发现所有方案本质上是在三难困境的相互制约下做权衡取舍，而方案之间的区别在于权衡的「细粒度」不同。

从用户角度考虑，协议提供同时链上和链下数据可用性的选项是合理的。因为在不同的应用场景之下、或者不同的用户群体之间，用户对安全性和成本的敏感程度亦各不相同。

上文更多讨论了数据可用性层对以太坊和Rollup的支持。在跨链通信上，Polkadot的中继链为其他平行链提供了数据可用性的原生安全保证；而CosmosIBC依赖于轻客户端模型，故确保轻客户端能够验证源链和目标链的数据可用性至关重要。

模块化的好处在于可插拔和灵活性，能够按需为协议做适配：例如卸下以太坊的数据可用性包袱，同时确保安全和信任级别；或是在多链生态下提升轻客户端通信模型的安全级别，降低信任假设。不仅限于以太坊，数据可用性还可以在多链生态、甚至未来更多的应用场景下发挥作用。

我们认为：未来的3至5年内，区块链的架构必然会由单体化向模块化演变，各层呈现低耦合状态。未来可能出现Rollup-as-a-Service、DataAvailability-as-a-Service等许多模块化组件的提供商，实现区块链体系结构的可组合性乐高。模块化区块链是支撑下一个周期的重要叙事之一。

其中，执行层的估值巨兽已经「四分天下」，后来者寥寥；共识层逐鹿中原，在Aptos和Sui等公链开始崭露头角后，公链竞争格局虽未尘埃落定，但其叙事已是新瓶装旧酒，难以寻找合理的投资机会。

而数据可用性层的价值仍然有待被发掘。

Referenceshttps://twitter.com/ptrwtts/status/1509869606906650626https://twitter.com/0xAlec/status/1545176941002575872https://github.com/ethereum/research/wiki/A-note-on-data-availability-and-erasure-codinghttps://vitalik.ca/general/2021/04/07/sharding.htmlhttps://coinmarketcap.com/alexandria/article/what-is-data-availabilityhttps://dankradfeist.de/ethereum/2019/12/20/data-availability-checks.htmlhttps://vitalik.ca/general/2021/04/07/sharding.htmlhttps://www.parity.io/blog/what-is-a-light-client/https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/validium/https://forum.celestia.org/t/ethereum-rollup-call-data-pricing-analysis/141https://ethresear.ch/t/adamantium-power-users/9600https://notes.ethereum.org/DD7GyItYQ02d0ax_X-UbWg?viewhttps://blog.polygon.technology/introducing-avail-by-polygon-a-robust-general-purpose-scalable-data-availability-layer-98bc9814c048/https://blog.polygon.technology/the-data-availability-problem/https://blog.celestia.org/ethereum-off-chain-data-availability-landscape/https://blog.celestia.org/celestiums/来源：金色财经

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