Autor: Avail; Tłumaczenie: kryptonatywne Golden Finance

W ostatnich latach skupienie się na skalowaniu możliwości wykonawczych spowodowało nową falę adopcji w warstwie 2. Jednocześnie, w obliczu wyzwań związanych z rozwojem ze względu na ograniczoną przestrzeń blokową i wysokie koszty, coraz więcej graczy zdaje sobie sprawę, że skalowalna warstwa dostępności danych ma kluczowe znaczenie dla skutecznego skalowania łańcuchów bloków. Zdali sobie sprawę, że istnieje zapotrzebowanie na ekonomiczną warstwę bazową ze skalowalną przestrzenią blokową, która może obsługiwać różne typy rollupów.

Avail i kilka innych zespołów budują od podstaw skalowalne rozwiązania w zakresie dostępności danych, podczas gdy inne, takie jak Ethereum, próbują zwiększyć dostępność danych do istniejących łańcuchów bloków. Niezależnie od podejścia, jeden fakt pozostaje niezmienny. Warstwa bazowa, którą deweloperzy wybiorą dzisiaj, określi ich przewagę konkurencyjną na długie lata.

Avail jest częścią rozwijającego się modułowego ekosystemu, którego zadaniem jest zwiększanie dostępności danych w łańcuchu bloków. Inne rozwiązania DA, takie jak Celestia i EigenDA, pracują nad podobnymi rzeczami. Każde rozwiązanie wybrało inną ścieżkę na drodze do skalowalności blockchain, w tym Ethereum, które obecnie wdraża Proto-Danksharding, znany również jako EIP-4844, w ramach swojego długoterminowego celu, jakim jest kompleksowa odskocznia Danksharding.

W tym artykule zostaną ocenione zalety i wady każdego rozwiązania. Podkreślimy różne opcje projektowania, a dzięki wiedzy, jaką przynosi to porównanie, mamy nadzieję, że czytelnicy znajdą warstwę DA, która będzie dla nich najlepsza.

Zanim zagłębimy się w każdą kategorię, zróbmy mały przegląd:

bezpieczeństwo cybernetyczne

Rozważając warstwę podstawową, w pierwszej kolejności należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo i odporność sieci. Poniżej przedstawiono kluczowe czynniki sprawdzające niezawodność sieci.

mechanizm konsensusu

W mechanizmach konsensusu istnieje podstawowy dylemat pomiędzy przetrwaniem a bezpieczeństwem. Survival zapewnia szybkie przetwarzanie transakcji i prawidłowe działanie sieci, a bezpieczeństwo zapewnia dokładność i bezpieczeństwo transakcji. Różne systemy blockchain znajdują właściwą równowagę opcji dla swoich unikalnych przypadków użycia.

Avail wykorzystuje mechanizmy konsensusu BABE i GRANDPA odziedziczone z pakietu Polkadot SDK. Jako silnik generowania bloków, BABE identyfikuje nowe generatory bloków poprzez koordynację z węzłami weryfikacyjnymi i nadaje priorytet przetrwaniu. GRANDPA pełni funkcję ostateczności, która umożliwia jednoczesne zakończenie wszystkich bloków prowadzących do określonego bloku, jeśli więcej niż dwie trzecie walidatorów podpisze łańcuch zawierający ten blok. Ta hybrydowa księga sprawia, że ​​sieć Avail jest odporna i pozwala jej wytrzymać krótkotrwałe partycje sieciowe i masowe awarie węzłów.

Opcje projektowe Avail są podobne do rozwiązań Casper i LMD GHOST stosowanych w Ethereum. LMD GHOST to silnik generowania bloków Ethereum, który opiera się na probabilistycznej finalności podobnej do BABE, podczas gdy Casper FFG, podobnie jak GRANDPA, zapewnia gwarancje finalności.

Celestia wybrała projekt Tendermint, który umożliwia finalizowanie bloków w miarę ich generowania. Jednak kompromisem tej opcji jest to, że łańcuch może utknąć w sytuacji, gdy ponad jedna trzecia jego operatorów lub walidatorów ulegnie awarii. Należy również pamiętać, że ostateczność bloku nie gwarantuje dostępności danych. Konstrukcja odporna na oszustwa, taka jak Celestia, oznacza, że ​​użytkownicy muszą czekać na gwarancje DA, nawet jeśli bloki osiągnęły natychmiastową ostateczność.

Komitet ds. Dostępności Danych (DAC) jest podmiotem odpowiedzialnym za zapewnienie lub poświadczenie dostępności danych. Używają podpisów kryptograficznych, aby wskazać, że jeden lub większość członków komisji zgadza się, że dane są dostępne. EigenDA to DAC poza łańcuchem, do którego mogą dołączyć walidatorzy Ethereum. Członkowie DAC dostarczają dowód weryfikacji inteligentnej umowy i polegają na niezależnej usłudze zewnętrznej w zakresie sortowania danych.

Decentralizacja

Rozważając bezpieczeństwo sieci, należy wziąć pod uwagę dwa kluczowe czynniki: całkowitą postawioną kwotę i rozkład tej stawki. Stopień decentralizacji, czyli równomierność podziału zadeklarowanych kwot, bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo sieci. Jest to miernik służący do oceny bezpieczeństwa sieci, biorąc pod uwagę koszt potencjalnego ataku. Ponieważ przeciwnik próbujący zaatakować sieć musiałby skompromitować więcej węzłów, aby przejąć tę samą stawkę, koszt ataku byłby wyższy, gdyby stawki były równomiernie rozłożone pomiędzy większy zestaw walidatorów.

Avail dziedziczy Nominate Proof of Stake (NPoS) od Polkadot, dzięki czemu może obsługiwać do 1000 walidatorów. NPoS zapewnia efektywną dystrybucję nagród dzięki sekwencyjnej metodzie Phragmén, metodzie wyborów z udziałem wielu zwycięzców, która zmniejsza ryzyko centralizacji ze względu na dystrybucję stawek.

Ponadto Avail to jedyna warstwa DA, która może pobierać próbki z sieci P2P typu „light-client” bez konieczności polegania na pełnych węzłach w zakresie przesyłania danych podczas przerw w działaniu sieci lub wąskich gardeł. Ta unikalna funkcja odróżnia Avail od wszystkich obecnych i przyszłych rozwiązań w zakresie dostępności danych, zapewniając solidny mechanizm przełączania awaryjnego i zwiększając odporność sieci dostępności danych Avail.

Celestia używa Tendermint jako protokołu konsensusu, a liczba jego zestawów walidatorów może sięgać nawet kilkuset.

Chociaż Ethereum jako całość blockchain osiąga złoty standard pod względem bezpieczeństwa, z ponad 900 000 węzłami walidującymi, poziom dystrybucji sieci nie jest w pełni odzwierciedlony w liczbach.

Natomiast komisja ds. dostępności danych składa się zwykle z kilku węzłów odpowiedzialnych za potwierdzanie dostępności danych w blockchainie.

Należy zauważyć, że stakowanie nie pożycza bezpieczeństwa od Ethereum. Jego bezpieczeństwo opiera się na całkowitej kwocie ponownego stakowania Ethereum na jego platformie. Innymi słowy, ponowne stakowanie nie poprawia jego bezpieczeństwa, poza wykorzystaniem ułamka istniejącej stawki zablokowanej w Ethereum.

Jako DAC, EigenDA oparta na Ethereum agreguje sygnatury ze swoich pełnych węzłów. Przeprowadzona przez nią weryfikacja inteligentnych kontraktów okazuje się nie być w stanie zapewnić podobnego poziomu pewności DA w przypadku próbkowania dostępności danych. EigenLayer wykorzystuje restaking, który obejmuje zablokowane Ethereum, do wsparcia swojej sieci, co również spotkało się z krytyką ze względu na ryzyko ponownego wykorzystania walidatorów i przeciążenia konsensusu Ethereum.​

Narzut związany ze środowiskiem wykonawczym

Monolityczne blockchainy z inteligentnymi kontraktami wprowadziły w ciągu ostatniej dekady przełomowe innowacje. Jednak nawet wówczas najnowocześniejsze technologie, takie jak Ethereum, gdzie dostępność danych, realizacja i rozliczenie zostały połączone w jedno, wprowadziły istotne ograniczenia skalowalności. Ograniczenia te dały początek warstwie 2, która przeniosła wykonywanie poza łańcuch i doprowadziła do rozwoju inicjatyw udoskonalających, takich jak EIP-4844, znanych również jako Proto-danksharding i Danksharding.

Ustalone inteligentne kontrakty definiują stan i działają jako pomost dla pakietów zbiorczych. W tym podejściu Ethereum pełni rolę organu weryfikującego poprawność rollupów.

Avail oddziela wykonanie i rozliczenie od warstwy bazowej i umożliwia rollupom publikację danych bezpośrednio w Avail. Siła tego modułowego podejścia polega na tym, że zbudowane na nim pakiety zbiorcze mogą weryfikować stan za pomocą lekkiej sieci klienckiej P2P Avail, a jeśli są wykorzystywane do propagowania dowodów wykonania, mają elastyczność w aktualizowaniu swoich pakietów zbiorczych bez konieczności polegania na kontraktach wywiadowczych i bazie warstwy w celu zdefiniowania stanu. To nowe podejście zapewnia programistom warstwę podstawową, którą można rozszerzać w zależności od potrzeb, dając im możliwość wyboru dowolnej obsługiwanej warstwy wykonawczej w zakresie rozliczeń.

Celestia ma podobne podejście do Avail. Jedyna różnica polega na tym, że jego lekki klient nie jest obecnie w stanie obsługiwać sieci w przypadku całkowitej awarii węzła.

EigenDA nie posiada również stałej warstwy osadniczej.

potencjał wzrostu

Oprócz bezpieczeństwa i odporności warstwy DA, kluczowa dla ich sukcesu jest zdolność dostosowywania się do rosnących wymagań stawianych przez rollupy i zbudowane na niej łańcuchy bloków. Przyjrzyjmy się kilku kluczowym rozważaniom.

Dowód skuteczności

Omawiając dowody ważności, istotne jest zrozumienie kompromisu pomiędzy dowodami oszustwa a dowodami ważności w warstwie DA. Zobowiązanie KZG stosowane przez Avail to rodzaj dowodu ważności stosowanego w celu zapewnienia ważności DA, który zmniejsza wymagania dotyczące pamięci, przepustowości i przechowywania oraz zapewnia prostotę, co oznacza, że ​​rozmiar dowodu jest stały i nie ma na niego wpływu stopień wielomianu Wpływ. To sprawia, że ​​KZG Promise idealnie nadaje się do blockchainów o zerowej wiedzy, gdzie wydajność, prywatność i skalowalność są najważniejsze.

Dodatkowo, w porównaniu do zabezpieczeń odpornych na oszustwa, lekki klient Avail może szybko uzyskiwać dostęp do danych i próbkować je oraz zapewniać prawidłowe kodowanie bloków po sfinalizowaniu nowych bloków, zapewniając gwarancję dostępności danych bez konieczności czekania na koniec okresu wyzwania. Połączenie zobowiązań KZG i lekkiego klienta Avail przyspiesza proces weryfikacji w Avail, umożliwiając firmom zbiorczym lub zbudowanym na nim niezależnym łańcuchom skorzystanie z szybkiego procesu weryfikacji, zapewniając skalowalność i elastyczność projektów blockchain w nadchodzących latach. Ta metoda weryfikacji jest kluczowym czynnikiem wyróżniającym Avail na tle takich aplikacji jak Celestia.

Celestia korzysta z bezpiecznej funkcji skrótu, która generuje dane znacznie szybciej, niż obiecuje KZG. Jednak kompromisem związanym z tą opcją jest to, że muszą polegać na dowodach oszustwa, aby potwierdzić dokładność kodowania usuwającego, co może prowadzić do potencjalnych opóźnień w zapewnieniu gwarancji dostępności danych.

Węzły świetlne Celestii nie są w stanie określić, czy dane są dostępne ani czy otrzymano oczekujące dowody oszustwa. Innymi słowy, stosowanie zabezpieczeń przed oszustwami ogranicza zdolność lekkich węzłów sieci do jednoznacznego potwierdzania dostępności danych po pobraniu próbek ze względu na okres wymagający optymistycznej weryfikacji.

Jeśli chodzi o EigenDA, wykorzystuje zobowiązania KZG i pobiera tylko niewielkie ilości danych zamiast pełnych bloków i przyjmuje dowód ważności. Jego podejście polega na użyciu kodowania kasującego w celu podzielenia danych na mniejsze fragmenty i wymaganiu od operatorów pobierania i przechowywania tylko pojedynczych fragmentów, które stanowią ułamek rozmiaru obiektu blob pełnego bloku danych.

Jeśli chodzi o Ethereum, chociaż aktualna wersja nie wykorzystuje dowodu ważności, EIP-4844 i kompleksowy Danksharding będą używać dowodu ważności po wdrożeniu.

Skalowalność

Drogie koszty i powolne ograniczenia transakcji w Ethereum spowodowały rozprzestrzenianie się L2. Stały się warstwą wykonawczą przyszłości, napędzającą wzrost popytu na powierzchnie blokowe. Obecnie szacuje się, że koszt publikacji danych w Ethereum stanowi od 70% do 90% całkowitego kosztu rollupów. Poszerzenie przestrzeni blokowej będzie wiązać się z dodatkowymi kosztami dla walidatorów i aplikacji tworzonych na Ethereum.

Warstwy podstawowe, takie jak Avail i Celestia, zostały zaprojektowane, aby rozwiązać ten problem. Są zoptymalizowane pod kątem dostępności danych i mają możliwość dynamicznego zwiększania rozmiarów bloków. Łącząc lekkich klientów z próbkowaniem dostępności danych (DAS), mają oni możliwość skalowania rozmiaru bloku dostępności danych w zależności od zapotrzebowania w sieci. Oznacza to, że wraz ze wzrostem miejsca na bloku aplikacje zbudowane na nim pozostają niezmienione, ponieważ lżejsi klienci w tych sieciach mogą wykonywać DAS bez konieczności pobierania całego bloku. Ta wyjątkowa funkcja odróżnia je od monolitycznych łańcuchów bloków.

Ethereum ma wartość rynkową wynoszącą 191 miliardów dolarów i ma największą społeczność. Chociaż protokoły zbudowane na Ethereum korzystają z korzyści skali, wiążą się one również z wysokimi kosztami transakcyjnymi ze względu na ograniczoną przestrzeń blokową w ciągu ostatnich kilku lat. W miarę wzrostu liczby użytkowników i transakcji, rollup stał się najlepszym wyborem do realizacji. W miarę jak technologia blockchain staje się coraz bardziej popularna, zapotrzebowanie na przestrzeń blokową będzie nadal rosło.

Chociaż DAC można skalować przy użyciu uproszczonego, scentralizowanego podejścia, niektóre pakiety zbiorcze używają DAC jako środka tymczasowego, dopóki nie znajdą zdecentralizowanego rozwiązania DA.

Próbkowanie dostępności danych

Zarówno Avail, jak i Celestia obsługują lekkie klienty za pomocą funkcji Data Availability Sampling (DAS), umożliwiając lekkim klientom zapewnienie bezpieczeństwa o minimalnym poziomie zaufania. Jak wspomniano wcześniej, główna różnica polega na sposobie przeprowadzania weryfikacji i sposobie, w jaki sieć P2P lekkiego klienta Avail zastępuje pełne węzły w celu obsługi sieci w przypadku awarii sieci lub wąskich gardeł.

Natomiast Ethereum po EIP-4844 nie będzie wyposażone w DAS. Oznacza to, że jego lżejsi klienci nie będą mieli tej ulepszonej, minimalizującej zaufanie funkcji zabezpieczeń. Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, rozwiązanie DA Ethereum musi dostosować się do środowiska inteligentnych kontraktów. DAS zostanie wykorzystany do rozszerzenia przestrzeni typu blob za pomocą pełnego dankshardingu, który ma być dostępny za kilka lat.

Bezpieczeństwo EigenDA opiera się na zaufaniu do niewielkiej liczby pełnych węzłów lub innych jednostek, ponieważ brakuje w niej próbkowania dostępności danych (DAS). Integralność protokołu polega na tym, że ponad połowa komisji jest uczciwa i co najmniej jeden dodatkowy podmiot posiada kopię danych, podobnie jak w optymistycznej konstrukcji. Chociaż podejście oparte na podwójnym kworum poprawia bezpieczeństwo w porównaniu z pojedynczym kworum, nie spełnia idealnego scenariusza, w którym można je niezależnie zweryfikować za pomocą DAS.

koszt

Ethereum jest najdroższym rozwiązaniem pod względem przeciążenia i popytu. Nawet w przypadku EIP-4844 koszty Ethereum pozostają wysokie, ponieważ może zwiększyć przestrzeń blokową tylko raz. DAC jest najtańszy, ale dzieje się to kosztem bardziej scentralizowanego podejścia.

Bez warstwy wykonawczej Avail i Celestia będą w stanie utrzymać koszty operacyjne na niskim poziomie. Mogą także łatwo powiększać przestrzeń blokową, czego Ethereum nie może dziś zrobić bez DAS

Jeśli chodzi o EigenDA, zapowiedziano, że wprowadzi elastyczny model kosztów zarówno w przypadku opłat zmiennych, jak i stałych, ale rzeczywiste koszty nie zostały jeszcze ujawnione.

Najważniejsze cechy wydajności

Teraz, gdy dokonaliśmy przeglądu potencjału wzrostu, przyjrzymy się wydajności tych łańcuchów bloków.

czas bloku

Informacje na temat czasu potrzebnego na wyprodukowanie każdego bloku znajdują się w powyższej tabeli.

Pomiar wydajności łańcucha bloków na podstawie czasu potrzebnego do wytworzenia bloku zapewnia jedynie ograniczony wgląd, ponieważ metryka ta dotyczy tylko jednego aspektu procesu, od potwierdzenia bloku do zakończenia weryfikacji. Nawet jeśli istnieje mechanizm konsensusu, który zapewnia natychmiastową ostateczność, w przypadku przyjęcia metody weryfikacji DA opartej na oszustwach, weryfikacja może zająć trochę czasu.

Ethereum używa Caspera do finalizowania bloków pomiędzy 64-95 slotami, co oznacza, że ​​sfinalizowanie bloków Ethereum zajmuje około 12-15 minut.

EigenLayer nie jest blockchainem, ale zestawem inteligentnych kontraktów działających na Ethereum. Oznacza to, że dziedziczy ten sam czas ostateczny co Ethereum. Dlatego też, jeśli użytkownik wyśle ​​transakcję do podsumowania, pakiet zbiorczy musi przekazać dane transakcji do EigenLayer, aby udowodnić, że dane są dostępne. Jednak nawet jeśli pakiet zaakceptował transakcję, transakcja nie zostanie uznana za zakończoną do czasu sfinalizowania bloku Ethereum, co może powodować opóźnienia. Trwają już dyskusje na temat sposobów zapewnienia szybszych gwarancji DA poprzez podjęcie działań kryptoekonomicznych.

przestrzeń blokowa

Ponieważ rollupy staną się warstwą wykonawczą przyszłości, zapotrzebowanie na przestrzeń blokową będzie nadal rosło. Warstwy DA, takie jak Avail i Celestia, będą mogły dostosować się do popytu ze względu na swoją modułową konstrukcję, podczas gdy wzrost przestrzeni bloków Ethereum będzie ograniczony. Sieć testowa Kate firmy Avail została skonfigurowana z blokiem o rozmiarze 2 MB, zreplikowana i zakodowana do 4 MB. Avail jest wyjątkowy, ponieważ może zwiększać rozmiary bloków przy użyciu wydajnej technologii weryfikacji po stronie klienta. Dzięki wewnętrznym testom Avail bez trudu przetestował rozmiary bloków do 128 MB. Celestia może również zwiększać rozmiar bloku w miarę wzrostu zapotrzebowania firmy DAS na przestrzeń blokową.

EigenDA będzie skalować przepustowość poprzez oddzielenie DA od konsensusu, usuwanie kodowania i bezpośrednią transmisję pojedynczą. Dzieje się to jednak kosztem tworzenia rollupów, a także braku możliwości odziedziczenia odporności warstwy podstawowej na cenzurę.

Podsumować

Wybór mocnej warstwy bazowej, na której można budować, może być wyzwaniem. Mamy nadzieję, że ten artykuł pomoże czytelnikom lepiej zrozumieć zalety i wady różnych wyborów projektowych i wybrać odpowiednią dla nich warstwę DA.