深入探讨数据可用性 (DA) 战争：背景、生态系统和未来发展

　　主要DA项目采用DAS和KZG技术有效实现低成本的数据长期可访问性。

　　1、DA问题的出现

　　简单来说，数据可用性（DA）指的是区块生产者将区块的所有交易数据发布到网络，使验证者能够下载它。如果区块生产者发布完整的数据并允许验证者下载，我们称该数据是可用的。然而，如果区块生产者保留了一些数据，以至于验证者无法下载完整的数据，我们称该数据是不可用的。

　　在审视了DA的定义之后，可以清楚地看出它包含两个关键方面：

　　首先，确保验证机制的安全性；其次，降低数据发布的成本。

　　A、确保验证机制的安全性

　　为了确保安全验证，当前的L2序列器通常在高度安全的以太坊网络上发布L2状态数据和交易数据，并依赖以太坊进行结算和数据可用性。

　　因此，DA层实际上是L2发布交易数据的地方。目前，主流的L2解决方案利用以太坊作为DA层。

　　B、降低数据发布的成本

　　目前，L2仅依赖以太坊进行数据可用性和结算。虽然这种方法提供了足够的安全性，但也产生了大量的成本。这给L2带来了第二个挑战：如何降低数据发布的成本。

　　2、减少成本和提高效率的DA成本结构和方法

　　从第一章的介绍中，我们可以看出，在DA中一个重要的关注点是如何降低成本。

　　因此，如果您的目标是使L2总体更便宜，那么必须降低数据发布的成本。那么，如何降低成本呢？主要有两种方法：

　　A、降低在L1上发布数据的成本，比如即将推出的以太坊的EIP-4844升级。

　　B、借鉴Rollup的做法，将事务执行与L1分离，DA也可以与L1解耦，以降低成本。换句话说，以太坊不再作为DA层的使用方式。

　　因此，各方都在努力降低成本。在比较当前可用的方案后，Near DA的成本最低，约为每个区块0.0016美元，其次是Celestia、EngenLayer、EIP4844等。

　　3、Vitalik对DA的观点

　　在Celestia走红之后，以太坊的联合创始人Vitalik Buterin暗示以太坊的L2项目必须在以太坊区块链上利用DA。随后，以太坊基金会的研究员Dankrad Feist在一条推文中表示，如果不将以太坊作为DA层使用，那就不是以太坊的Rollup，因此也不是L2。

　　在这种情况下，Arbitrum Nova和Mantle应该被“撤销”作为L2项目，因为它们只在DAC（资源分配控制器）上披露交易数据，而不是在以太坊区块链上。

　　同时，Dankrad还提到，像Plasma和状态通道这样的解决方案，不需要依赖链上数据可用性（DA）来确保安全性，仍然被认为是L2，但不使用以太坊作为DA层的Validium（ZKRollup）则不被视为L2。

　　后来，在他的X上回应中，Vitalik Buterin表示：“成为Validium对许多应用来说是正确的选择，使用良好的分布式DA保证系统可以是增加Validium实际安全性的好方法。”

　　此外，他认为成为Rollup的核心是无条件的安全保证：即使其他人共谋对抗你，你仍然可以取回你的资产，而如果DA依赖于外部系统，你将无法获得这种保证。

　　ENS（域名服务）将定义一套交互逻辑。用户只需输入一个简短的域名，就能自动连接到与ENS智能合约相对应的长地址，从而解决了复杂、难以记忆和难以识别的EOA地址的问题。值得注意的是，ENS的这套域名服务指向了未来的扩展市场，具有更大的用户流量，尤其是一些大规模采用的用户群体。L2是以太坊未来扩展和吸引大流量的方向。

　　Vitalik认为，如果ENS的域名解析解决方案不扩展到L2，而仅限于以太坊主网级别，将很难为想象空间打开空间。基于这一背景，他在X上强调了ENS的重要性，“它需要经济实惠！”ENS自然会考虑为L2提供一套完整的数据解析解决方案，允许用户直接在L2上进行域名解析和数据搜索。这减少了对各自L2中心化网关的依赖。

　　不难看出，用户在L2上正常使用ENS域名的前提是访问和验证以太坊主网上的全局数据。这意味着要享受ENS的一套服务，必须使用正统的以太坊DA能力，而基于OP Stack的捷径和将DA放置在Celestia等第三方平台上的L2解决方案与ENS不兼容。话虽如此，理解Vitalik的意图并不困难。简而言之，Vitalik正努力利用ENS为L2平台定义一套标准化的互操作性规范，同时加强对DA的控制。

　　A、在Vitalik Buterin的文章中，他讨论了最初为以太坊提出的各种L2扩容解决方案，包括Plasma、Rollup、Validium和Parallel。Vitalik对扩容的愿景包括对这些解决方案的平衡发展，以适应不同的应用场景。然而，当前市场格局主要由Rollup解决方案塑造，而且竞争日益激烈。

　　B、Plasma是一种侧链解决方案，定期将Merkle状态数据与主网络同步。它是一种依赖于主网络数据和计算的扩容解决方案。通过高度集中化的方法和复杂的账本模型设计，它使得第二层能够高效扩展，并利用主网络验证者的系统能力。Vitalik在他的新文章中重新审视了Plasma，并介绍了一种ZK+Plasma扩容解决方案，显然这是L2领域的另一项战略举措。

　　Vitalik的所有行动可以概括如下：

　　Vitalik Buterin承认了对DA的高需求，但他不愿将市场份额让给Celestia。起初，他关注了安全问题，并强调了ENS的重要性，但遭遇了市场的抵制。尽管他努力推动，但许多用户仍然更喜欢第一方的DA。随后，他提出Validium可能是一个可行的选择，但在几天后又重新审视了较旧的Plasma解决方案，旨在引导市场探索ZK+Plasma的方向。从本质上讲，Vitalik的战略行动反映了不断努力将DA市场锚定在以太坊生态系统内。

　　4、DA解决方案和各种DA项目概述

　　根据提供的内容，我们可以看到DA层有许多解决方案。大体上，这些解决方案可以分为两个主要部分：链上和链下。

　　• 链上解决方案

　　指的是仍然将以太坊作为DA层的L2解决方案，利用以太坊来减轻DA成本。这意味着以太坊将在未来发展成为一个实时的公告板，公告板上的数据在一定期限后被删除。L2解决方案必须开发独立存储所有数据备份的方法。

　　• 链下解决方案

　　指的是不再依赖以太坊作为DA层的策略，寻求更具成本效益的方法来确保DA。根据去中心化和安全性的差异，链下解决方案可以分为四种类型：Validium、数据可用性委员会（DAC）、Volition和通用的DA解决方案。

　　作为模块化公链的先驱，Celestia是基于Cosmos SDK构建的，主要关注DA。它是已经在主网上线的DA项目中具有竞争力的领导者。

　　A、技术特点

　　• 数据可用性采样（DAS）

　　DAS允许轻节点在无需下载整个区块的情况下验证DA。轻节点只下载区块头，这限制了它们验证区块的DA能力，因为它们无法访问完整的区块数据。Celestia使用二维Reed-Solomon（RS）编码方案来重新编码区块数据，以使轻节点能够进行DAS。DAS通过让轻节点随机采样区块数据的一小部分来工作。随着轻节点完成更多轮的区块数据采样，对数据可用性的信心增加。一旦轻节点成功达到预定的信心水平（例如，99%），数据被视为可用。

　　• 命名空间默克尔树（NMT）

　　NMT允许Celestia上的执行层和结算层仅下载与它们相关的交易。Celestia将区块中的数据划分为多个命名空间。每个命名空间对应于在Celestia上构建的一个应用程序，例如rollup。每个应用程序只需下载与其相关的数据，提高了网络的效率。

　　B、Celestia的主要收入来自应用程序，主要通过两种方法实现：

　　• Blob空间费用：Rollup应用程序使用$TIA支付将其数据存储在Celestia的Blob空间中的费用。

　　• Gas费用：开发者将$TIA用作Rollup交易的燃料Token，类似于以太坊基于Rollup中使用ETH作为燃料的方式。

　　C、发展潜力

　　• 该项目已成功上线，并达到了较高的技术成熟度。

　　• 它具有令人兴奋的前景，可以通过空投奖励来回馈那些抵押了$TIAToken的参与者。例如，Dymension和Altlayer等项目专门选择$TIAToken持有者作为空投的接收者。很可能，更多的以太坊L2项目、模块化区块链解决方案以及Cosmos生态系统内的项目将采用类似的空投策略。

　　• 通过与跨链桥接、结算层解决方案、DeFi项目、游戏平台和预言机的合作，该生态系统得到了丰富。

　　• 在DA领域，合作伙伴的列表不断扩大，其中一些知名的合作伙伴包括Manta、Eclipse、Caldera和Snapchain。此外，它还与Arbitrum Orbit、Polygon的CDK以及Aevo衍生品交易平台等进行了集成。

　　EigenLayer是一个基于以太坊的再抵押协议，允许用户将他们的ETH、lsdETH和LPToken重新抵押到其他侧链、预言机、中间件等作为节点，并获得验证奖励。这使得第三方项目可以利用以太坊主网的安全性，而ETH的持有者可以获得额外的收入，创造双赢的局面。

　　EigenDA是基于以太坊构建的去中心化DA服务，使用EigenLayer的再抵押框架。它作为EigenLayer平台上的首个主动验证服务（AVS）而存在。与Celestia或Avail不同，EigenDA不需要引导新的一组验证者。以太坊的验证者可以自行选择加入EigenDA。

　　技术特点

　　• 增强以太坊的DA能力：Blob块数据和KZG承诺

　　EigenDA利用了Cancun升级中引入的升级的Blob块数据和KZG承诺。Rollup链可以为Blob数据生成纠删码和KZG承诺，然后将其发布到EigenDA合约中。EigenDA内的节点确保链的后续DA能力。这极大地提升了以太坊的DA能力。值得注意的是，EigenDA的整个操作都是建立在现有的以太坊基础设施（如Blob和KZG）之上的。此外，EigenDA节点的验证任务由以太坊验证者执行。

　　• 无中心化权威的P2P网络

　　EigenDA节点必须在以太坊第一层的EigenLayer合约中重新抵押ETH（或更准确地说，抵押ETH衍生品）。EigenDA节点是以太坊验证者的一个子集。然后，DA买方（例如rollup，也称为分散器）在接收到数据块后，使用纠删码对其进行编码，并生成KZG承诺，然后将其发布和分发给节点进行确认。然后，分散器逐个收集这些签名，生成一个聚合签名，并将其发布到EigenDA智能合约中，由合约进行验证。

　　• 采用委托权益证明（DPoS）

　　EigenDA不使用DA采样，而是采用DPoS共识机制来验证节点是否真正存储数据。任何人都可以向EigenDA智能合约提交证据，合约本身将对其进行验证。如果验证成功，则惰性验证者将被削减。

　　发展潜力

　　• EigenDA正在与Celestia竞争，并与Celo、Mantle、Fluent、Offshore、OP stack等多个L2项目进行了集成，作为合作伙伴。

　　• 得益于Eigenlayer的多样化生态系统，其中包括排序器、跨链桥接、预言机等。

　　A、Avail

　　Avail能够高效地对交易进行排序和记录，提供DA的存储和验证，支持与EVM兼容的区块链，并使Rollups能够直接将数据发布到Avail上。此外，它的轻客户端网络验证机制（将在下文介绍）使得Avail上的Rollups能够通过轻客户端网络验证状态，而无需依赖智能合约和底层。由于其模块化的特性，开发者可以将数据存储在Avail上，并选择其他网络进行结算。

　　• 使用继承自Polkadot SDK的BABE和GRANDPA共识机制。

　　• 去中心化。

　　￮ Avail采用了提名权益证明（NPoS），使其能够支持多达1,000个验证者（在主网上）。这个机制以及有效的奖励分配机制最大程度地减少了权益集中的风险。

　　￮ Avail在所有DA解决方案中独特之处在于它能够从其轻客户端P2P网络中对数据进行采样。由于这个特性，Avail提供了一个高效可靠的备份机制，确保即使出现故障，也能保证DA的正常运行。

　　• 有效性证明：Avail利用了KZG多项式承诺。

　　当前状态：Avail主网尚未启动。

　　B、Near DA

　　在2023年11月8日，NEAR Foundation宣布推出NEAR DA Layer，为ETH Rollup和以太坊开发者提供强大而具有成本效益的DA解决方案。首批使用者包括StarkNet的Madara、Caldera、Fluent、Vistara、Dymension RollApps和Movement Labs。

　　• 安全性：继承了NEAR网络的安全性。

　　• 成本优势：NEAR上的100kB calldata成本为0.0033美元。

　　• 当前状态：NEAR DA已与Polygon CDK集成，使开发者能够构建以太坊的ZK Rollups。

　　C、Covalent

　　Covalent是一个区块链数据查询服务平台，可以标准化多个区块链的数据。其统一的API使开发者能够在支持的网络上重复使用查询，解决了获取区块链数据困难的问题。

　　在Cancun升级之后，以太坊主网仅会存储L2提交的状态数据一个月，之后将被丢弃。为了保持网络的去中心化并建立DAS轻节点机制，Celestia也会定期丢弃L2提交的状态数据。然而，去年11月，Covalent推出了“Ethereum Wayback Machine（EWM）”，用于长期存储被Blob丢弃的L2状态数据。Covalent负责读取L2状态数据。

　　Covalent不仅仅局限于简单的存储，还将L2数据整合到其平台的链上数据API服务中。Covalent为用户提供无缝访问区块链数据的便利，为区块链数据网站、政府监管部门、人工智能研究人员等特定用户群体提供数据服务支持。

　　• 当前状态：截至2023年12月，Covalent支持超过210个区块链，并计划在2024年底支持超过1000个区块链。根据Messari最近发布的Covalent DA报告，显然Covalent拥有数十亿条数据，使其成为需要广泛应用和普遍相关数据的应用程序的最佳选择。

　　D、zkPorter

　　zkPorter是由以太坊扩容解决方案zkSync推出的优化去中心化的链下DA解决方案。它通过将zkRollup和分片思想相结合的混合方法来处理DA。zkPorter引入了可选的验证者机制，其中zkSyncToken持有者抵押Token以后来验证和签署区块。尽管没有最新的更新，但zkPorter的发展一直受到密切关注。GRVT链作为zkSync平台上的Layer3应用链，计划在今年第一季度启动其主网。鉴于该项目对zkPorter进行数据存储的依赖，有人猜测zkPorter的推出可能会先于GRVT。

　　技术方面：

　　Celestia

　　它采用DAS方案，采用二维RS纠删码编码方案以确保数据可恢复性，使轻节点能够通过随机采样访问区块数据，并采用乐观的方式提交DA证明。

　　以太坊（Proto-Danksharding）

　　它也采用DAS方案，并采用二维RS纠删码编码方案以确保数据可恢复性。然而，与之相反，以太坊计划使用KZG承诺方案进行DA证明。KZG（Kate Zaverucha Goldberg）多项式承诺代表了零知识证明系统。类似于乐观Rollup和ZK Rollup之间的区别，乐观证明具有更低的技术门槛，而KZG多项式承诺要求更高的技术标准，但提供更快的证明提交速度。

　　Avail

　　它也采用DAS方案，并且与Proto-Danksharding类似，利用RS纠删码编码方案以及KZG多项式承诺进行特定实现。

　　EigenDA

　　它是EigenLayer的旗舰产品，其解决方案与以太坊的Proto-Danksharding相似，利用RS纠删码编码方案以及KZG多项式承诺。

　　Arbitrum Nova

　　在DA实现方面，它与前面提到的四个项目完全不同。它采用了数据可用性委员会（DAC）模式，其中交易数据由外部DAC存储和提供。至少七个委员会成员中的六个提交BLS签名以确保数据的可靠性。与DAS方案相比，DAC方法的成本较低，但在一定程度上牺牲了去中心化和安全性。然而，它与上述项目没有竞争关系，只代表了一种DA解决方案。

　　zkPorter

　　它在设计中集成了ZK Rollup和分片，以解决DA问题。它具有支持任意数量的分片的能力，每个分片都能选择并建立自己的DA方案。这确保了智能合约开发的更大灵活性。

　　性能方面：

　　总结

　　• 在上述DA项目中，最具竞争力的项目包括Celestia、EigenLayer、Avail和NearDA。而Covalent则采用了非传统的方法，满足了对其DA应用的独特需求。

　　• 在所有DA解决方案中，采用DAS与KZG多项式承诺的组合是最主流的方法。它在确保DA的同时，降低了节点成本并提高了证明效率。

　　• 从技术角度来看，以太坊的Danksharding和Celestia是最为去中心化的解决方案。它们采用采样技术，有效降低了节点性能要求并实现了高带宽。EigenDA紧随其后，也采用了采样技术，但它作为以太坊的寄生系统，节点数量是以太坊的一个子集。其他项目，如NearDA，则不使用采样技术。例如，NearDA的去中心化水平与Near Protocol相当。

　　• Celestia选择了乐观证明，与KZG多项式承诺相比，乐观证明具有更低的门槛和更高的技术成熟度。然而，它的未来技术潜力可能不及KZG多项式承诺。与Avail和EigenDA等类似项目相比，Celestia的开发进展目前较快，定位更早地推出其主网。然而，Celestia在Cancun升级后还将面临来自以太坊的直接竞争。

　　• 作为L2开发者，DA的真实性和链发行成本之间的权衡始终是一个关键考虑因素。在商业市场上，DA的真实性往往相对被动，适用于优先考虑安全共识问题、具有一定品牌背景和市场基础的综合性L2项目。然而，新的和小型L2项目，特别是那些基于OP Stack进行一键链发行的项目，努力将成本最小化。对于它们来说，像Celestia这样的第三方DA自然是更好的选择。而EigenLayer仍在努力降低L2项目开发者的实际开发成本。

　　• 然而，对于DA Layer项目而言，它们的场景往往是独特的，专注于商务对商务（B2B）模型。与综合性公链如Solana相比，这些项目很难吸引大量流动性，后者可以通过消费者对消费者（C2C）场景吸引去中心化应用（DApps）。如果没有被许多Rollup项目成功采用，它们的生态系统建设仍然薄弱。此外，Celestia似乎缺乏重要的资本支持。虽然Celestia的技术方面看起来合理且可行，但其最终的成功取决于其在以太坊生态系统中的整合和发展。否则，其雄心勃勃的计划可能无法实现，变成空中楼阁。

　　5、区块链中的DA层和模块化

　　无论是比特币、以太坊还是Solana区块链，DA层一直存在。例如，在比特币网络中，数据直接存储在区块链上。十五年前，中本聪发表了比特币白皮书，并将区块大小限制为1MB。区块大小决定了每个区块可以容纳的最大交易数据量。随后，SegWit、Taproot和Ordinal协议也被引入以增强比特币网络上的DA。

　　在Pre-4844以太坊网络中，从L2到第1层的所有数据传输都存储在Calldata中。虽然Rollup将计算安全性转移到了L2，但存储仍然在第1层。由于第1层的存储容量有限，以太坊上Rollup的容量受到限制。以太坊的区块大小约为150K-250K。即使将所有空间分配给Rollup，存储空间仍然有限，从而限制了L2的吞吐量。因此，以太坊需要采用Proto-Danksharding，通过引入包含blob的新事务类型来增强DA。

　　因此，可以说DA层实际上是一个抽象的层，以满足各种区块链的扩展需求和对DA的增加要求。它反映了区块链技术的演变和发展，类似于人类发展过程中劳动分工的细化。值得注意的是，模块化的区块链将特定的功能层与单一的区块链解耦，将其外包给其他区块链网络，从而在一定程度上实现了劳动分工的进一步细化，提高了效率。

　　Celestia提出了区块链中的模块化概念，传统的单体式区块链架构通常由四个功能层组成：

• 　　执行层：执行层主要负责处理交易和执行智能合约。它包括交易验证、执行和状态更新等功能。

• 　　DA层：模块化区块链中的DA层负责确保网络中的数据可访问和可验证。它通常包括数据存储、传输和验证等功能，以确保区块链网络的透明性和信任性。

• 　　共识层：共识层负责节点之间的协议，以实现网络中数据和交易的一致性。它通过特定的共识算法（如PoW或PoS）验证交易并创建新的区块。

• 　　结算层：结算层负责完成交易的最终结算，确保资产的转移，在区块链上存储永久记录，并确定区块链的最终状态。

　　Celestia首次引入了区块链中的模块化概念，它将不同的功能层从单体式区块链中解耦。这种方法使得区块链能够专注于每个层的具体功能，并有效地分配工作负载，以最大程度地提高整体可用性。

　　该论述并不断言模块化区块链必然优于单体式区块链，而是表达了一种希望从模块化的角度审视区块链未来发展的愿望。这种方法能够探索更广泛的可能性和猜测。

　　6、对未来的猜测

　　在前面的段落中，我们注意到从模块化的角度来看，区块链可以分为四个层次：执行层、DA层、共识层和结算层。

　　以以太坊生态系统为例。在这个背景下，共识层指的是以太坊的主链。

　　在以太坊生态系统中，未来模块化区块链的潜在可能性可以使用以下公式确定：可能性的数量 = 执行层解决方案的数量 * 结算层解决方案的数量 * DA层解决方案的数量。

　　由于DA并不是过于困难的技术，DA层可以像春雨后的蘑菇一样迅速出现。实施DA的最简单方法是在单台计算机上进行。最复杂的方法则涉及分散抽样，就像Celestia所展示的那样。通过抽样实现去中心化意味着节点越多，带宽就越大（想象一下点对点的电影下载网络）。这也产生了网络效应，这意味着最终不会有太多这种“去中心化抽样DA”。然而，对于其他形式的DA，并没有限制，它们的潜力是无限的。

　　让我们使用一个类比：DA类似于存储，可能会产生一定的成本。如果您不需要以太坊级别的安全性，选择一个DA提供商将成为成本和安全性之间的权衡。

　　原则是，服务的价值越高，DA的安全性就应该越高。

　　因此，未来的DA可能会是去中心化的。即便如此，也许7-8个主要的DA可能已经足够了。

　　以太坊从1.0升级到2.0时将以太坊划分为执行层和共识层。新引入的blob也将纳入信标链的共识层。

　　未来，可能在下一个以太坊升级中，受到技术进步和增加的DA的推动，以太坊可能在执行层和共识层之上引入一个专用的DA层。或者，在下一个升级中可能会出现类似分片链的专用数据存储链。这些都是推测性的情景，实际的发展方向还有待观察。