Полное руководство по пяти решениям DA Avail, Celestia, Ethereum, EigenDA и DAC.

Автор: Доступен Перевод: Golden Finance cryptonaitive
В последние годы акцент на масштабировании возможностей выполнения привел к новой волне внедрения уровня 2. В то же время, столкнувшись с проблемами роста из-за ограниченного пространства блоков и высоких затрат, все больше и больше игроков осознают, что масштабируемый уровень доступности данных имеет решающее значение для эффективного масштабирования блокчейнов. Они поняли, что существует потребность в экономическом базовом уровне с масштабируемым пространством блоков, который может поддерживать различные типы накопительных пакетов.
Avail и несколько других команд создают масштабируемые решения по обеспечению доступности данных с нуля, в то время как другие, такие как Ethereum, пытаются добавить возможности доступности данных к существующим блокчейнам. Каким бы ни был подход, остается один факт. Выбор разработчиков базового уровня сегодня определит их конкурентное преимущество на долгие годы вперед.
Avail является частью растущей модульной экосистемы, призванной повысить доступность данных в блокчейне. Другие решения DA, такие как Celestia и EigenDA, работают над аналогичными вещами. Каждое решение выбрало свой путь к масштабируемости блокчейна, включая Ethereum, который в настоящее время реализует Proto-Danksharding, также известный как EIP-4844, в рамках своей долгосрочной цели — комплексного трамплина Danksharding.
В этой статье будут оценены преимущества и недостатки каждого решения. Мы выделим различные варианты дизайна и надеемся, что благодаря знаниям, которые дает это сравнение, читатели смогут найти тот уровень DA, который им подходит лучше всего.
Прежде чем мы углубимся в каждую категорию, давайте дадим небольшой обзор:
информационная безопасность
При рассмотрении базового уровня в первую очередь следует учитывать безопасность и отказоустойчивость сети. Ниже приведены ключевые факторы для проверки надежности вашей сети.
механизм консенсуса
В механизмах консенсуса существует основная дилемма между выживанием и безопасностью. Survival гарантирует быструю обработку транзакций и правильное функционирование сети, а безопасность гарантирует точность и безопасность транзакций. Различные системы блокчейна находят правильный баланс вариантов для своих уникальных вариантов использования.
Avail использует механизмы консенсуса BABE и GRANDPA, унаследованные от Polkadot SDK. В качестве механизма генерации блоков BABE идентифицирует новые генераторы блоков, координируя свои действия с узлами проверки и отдавая приоритет выживанию. GRANDPA действует как окончательность, которая позволяет одновременно завершить финализацию всех блоков, ведущих к определенному блоку, если более двух третей валидаторов подписывают цепочку, содержащую этот блок. Этот гибридный реестр делает сеть Avail устойчивой и позволяет ей выдерживать кратковременные сетевые разделы и массовые сбои узлов.
Варианты дизайна Avail аналогичны Casper и LMD GHOST, используемым в Ethereum. LMD GHOST — это механизм генерации блоков Ethereum, который опирается на вероятностную окончательность, аналогичную BABE, в то время как Casper FFG, как и GRANDPA, обеспечивает гарантии окончательности.
Дизайнерский выбор Celestia — использовать Tendermint, который позволяет завершать блоки по мере их создания. Однако недостатком этого варианта является то, что цепочка может остановиться, когда более трети ее операторов или валидаторов выйдут из строя. Также важно отметить, что завершенность блока не гарантирует доступность данных. Конструкция, основанная на защите от мошенничества, такая как Celestia, означает, что пользователям придется ждать гарантий DA, даже если блоки достигли мгновенной окончательности.
Комитет по доступности данных или DAC — это организация, ответственная за предоставление или сертификацию доступности данных. Они используют криптографические подписи, чтобы указать, что один или большинство членов комитета согласны с доступностью данных. EigenDA — это оффчейн ЦАП, к которому могут присоединиться валидаторы Ethereum. Члены DAC предоставляют подтверждение проверки смарт-контракта и полагаются на независимую внешнюю службу для сортировки данных.
Децентрализация
При рассмотрении сетевой безопасности следует учитывать два ключевых фактора: общую сумму ставки и ее распределение. Степень децентрализации, то есть равномерность распределения заложенных сумм, напрямую влияет на безопасность сети. Это показатель для оценки безопасности сети с учетом стоимости потенциальной атаки. Поскольку злоумышленнику, пытающемуся атаковать сеть, потребуется скомпрометировать больше узлов, чтобы захватить одну и ту же долю, стоимость атаки будет выше, если ставки будут равномерно распределены между большим набором валидаторов.
Avail унаследовал Nomination Proof of Stake (NPoS) от Polkadot, что позволяет ему поддерживать до 1000 валидаторов. NPoS имеет эффективное распределение вознаграждений благодаря последовательному методу Phragmén, методу выборов с несколькими победителями, который снижает риски централизации благодаря распределению ставок.
Кроме того, Avail — единственный уровень DA, который может осуществлять выборку данных из своей P2P-сети с легким клиентом, не полагаясь на полные узлы для получения данных во время сбоев в сети или узких мест. Эта уникальная функция отличает Avail от всех текущих и будущих решений по обеспечению доступности данных, обеспечивая надежный механизм аварийного переключения и повышая отказоустойчивость сети доступности данных Avail.
Celestia использует Tendermint в качестве протокола консенсуса, а набор ее валидаторов может насчитывать до нескольких сотен.
Хотя блокчейн Ethereum в целом достигает золотого стандарта с точки зрения безопасности, имея более 900 000 проверяющих узлов, уровень распределения сети не полностью отражается в цифрах.
Напротив, комитет по доступности данных обычно состоит из нескольких узлов, отвечающих за подтверждение доступности данных в блокчейне.
Важно отметить, что стейкинг не заимствует безопасность у Ethereum. Его безопасность зависит от общего количества рестейкинга Ethereum на его платформе. Другими словами, повторная ставка не приносит никакой пользы безопасности, кроме использования части существующей ставки, заблокированной в Ethereum.
В качестве ЦАП EigenDA на базе Ethereum объединяет подписи со своих полных узлов. Проверка смарт-контракта оказывается неспособной обеспечить аналогичный уровень гарантии DA для выборки доступности данных. EigenLayer использует рестейкинг, который предполагает блокировку Ethereum, для поддержки своей сети, шаг, который также вызвал критику по поводу рисков повторного использования валидаторов и перегрузки консенсуса Ethereum.​
Накладные расходы на среду выполнения
Монолитные блокчейны со смарт-контрактами привнесли революционные инновации за последнее десятилетие. Однако даже передовые на тот момент технологии, такие как Ethereum, где доступность данных, исполнение и расчеты были объединены в одно целое, вводили значительные ограничения масштабируемости. Эти ограничения привели к появлению уровня 2, который перенес исполнение за пределы цепочки, и привел к разработке инициатив по улучшению, таких как EIP-4844, также известный как Proto-danksharding и Danksharding.
Установленные смарт-контракты определяют состояние и служат мостом для объединений. В этом подходе Ethereum выступает в качестве органа, проверяющего точность объединений.
Avail отделяет исполнение и расчет от базового уровня и позволяет сводным отчетам публиковать данные непосредственно в Avail. Сила этого модульного подхода заключается в том, что накопительные пакеты, построенные на его основе, могут проверять состояние с помощью легкой клиентской сети P2P Avail и, если они используются для распространения доказательств выполнения, имеют гибкость для обновления своих накопительных пакетов без необходимости полагаться на интеллектуальные контракты и базу данных. слои для определения состояния. Этот новый подход предоставляет разработчикам базовый уровень, который можно расширять в зависимости от потребностей, давая им возможность выбирать любой поддерживаемый уровень выполнения, когда дело доходит до выставления счетов.
Селестия придерживается аналогичного подхода к Эвейлу. Единственное отличие состоит в том, что его легкий клиент в настоящее время не может поддерживать сеть в случае отказа полного узла.
EigenDA также не имеет фиксированного расчетного уровня.
Потенциал роста
Помимо безопасности и отказоустойчивости уровня DA, решающее значение для их успеха имеет способность адаптироваться к растущим требованиям накопительных пакетов и построенных на его основе блокчейнов. Давайте рассмотрим некоторые ключевые соображения.
Доказательство эффективности
При обсуждении доказательств достоверности крайне важно понимать компромисс между доказательствами мошенничества и доказательствами достоверности на уровне DA. Обязательство KZG, используемое Avail, представляет собой тип доказательства достоверности, используемый для обеспечения достоверности DA, что снижает требования к памяти, пропускной способности и хранилищу и обеспечивает простоту, то есть размер доказательства фиксирован и на него не влияет влияние полиномиальной степени. Это делает KZG Promise идеально подходящим для блокчейнов с нулевым разглашением, где эффективность, конфиденциальность и масштабируемость имеют первостепенное значение.
Кроме того, по сравнению с доказательствами мошенничества, легкий клиент Avail может быстро получить доступ к данным и выполнить их выборку, а также обеспечить правильное кодирование блоков после завершения новых блоков, обеспечивая гарантии доступности данных без необходимости ждать окончания периода проверки. Сочетание обязательств KZG и легкого клиента Avail ускоряет процесс проверки на Avail, позволяя объединенным банкам или независимым цепочкам, построенным на нем, воспользоваться преимуществами быстрого процесса проверки, обеспечивая масштабируемость и гибкость для проектов блокчейнов в ближайшие годы. Этот метод проверки является ключевым фактором, который выделяет Avail среди подобных Celestia.
Celestia использует безопасную хэш-функцию, которая генерирует данные гораздо быстрее, чем обещает KZG. Однако недостатком этого варианта является то, что им придется полагаться на доказательства мошенничества для подтверждения точности стирающего кодирования, что может привести к потенциальным задержкам в обеспечении гарантий доступности данных.
Легкие узлы Celestia не могут определить, доступны ли данные или получены ли ожидающие доказательства мошенничества. Другими словами, использование доказательств мошенничества снижает способность легких узлов сети однозначно подтверждать доступность данных после выборки из-за сложного периода оптимистической проверки.
Что касается EigenDA, он использует обязательства KZG, загружает только небольшие объемы данных вместо полных блоков и принимает подтверждение достоверности. Его подход заключается в использовании стирающего кодирования для разделения данных на более мелкие фрагменты и требует от операторов загружать и сохранять только отдельные фрагменты, которые составляют часть полного размера BLOB-объекта блока данных.
Что касается Ethereum, хотя текущая версия не использует доказательство действительности, EIP-4844 и комплексный Danksharding будут использовать доказательство действительности при реализации.
Масштабируемость
Высокие затраты и ограничения медленных транзакций в Ethereum привели к распространению L2. Они стали исполнительным слоем будущего, стимулируя рост спроса на блочное пространство. В настоящее время стоимость публикации данных в Ethereum, по оценкам, составляет от 70% до 90% общей стоимости объединений. Расширение пространства блоков приведет к дополнительным затратам на валидаторов и приложения, разработанные на Ethereum.
Базовые слои, такие как Avail и Celestia, созданы для решения этой проблемы. Они оптимизированы для доступности данных и имеют возможность динамически увеличивать размеры блоков. Объединив легкие клиенты с выборкой доступности данных (DAS), они получают возможность масштабировать размер блока доступности данных в зависимости от спроса в сети. Это означает, что по мере увеличения пространства блока приложения, созданные на его основе, остаются незатронутыми, поскольку легкие клиенты в этих сетях могут выполнять DAS без необходимости загрузки всего блока. Эта уникальная возможность отличает их от монолитных блокчейнов.
Рыночная стоимость Ethereum составляет 191 миллиард долларов, и у него самое большое сообщество. Хотя протоколы, построенные на Ethereum, обладают преимуществами экономии за счет масштаба, они также сталкиваются с высокими транзакционными издержками из-за ограниченного пространства блоков в последние несколько лет. Поскольку объединение разрослось, а количество пользователей и транзакций достигло пика, объединение стало лучшим выбором для выполнения. Поскольку технология блокчейна становится все более популярной, спрос на пространство блоков будет только расти.
Хотя DAC можно масштабировать с помощью упрощенного централизованного подхода, некоторые Rollup используют DAC в качестве временной меры, пока не найдут децентрализованное решение DA.
Выборка доступности данных
И Avail, и Celestia поддерживают легкие клиенты с помощью выборки доступности данных (DAS), что позволяет легким клиентам обеспечивать безопасность с минимальным доверием. Как упоминалось ранее, основное отличие заключается в том, как осуществляется проверка и как P2P-сеть Avail с легким клиентом заменяет полные узлы для поддержки сети в случае сбоев в сети или узких мест.
Напротив, Ethereum после EIP-4844 не будет оснащен DAS. Это означает, что его легкие клиенты не будут иметь этой обновленной функции безопасности, минимизирующей доверие. Еще больше усложняет ситуацию то, что решение DA Ethereum должно адаптироваться к среде смарт-контрактов. DAS будет использоваться для расширения пространства больших двоичных объектов с помощью полного данксардинга, который, как ожидается, станет доступен через несколько лет.
Безопасность EigenDA построена на доверии небольшому количеству полных узлов или других объектов, поскольку в нем отсутствует выборка доступности данных (DAS). Целостность протокола зависит от честности более половины членов комитета и от наличия хотя бы одного дополнительного субъекта, хранящего копию данных, что аналогично оптимистическому подходу. Хотя подход с двойным кворумом повышает безопасность по сравнению с подходом с одним кворумом, он не соответствует идеальному сценарию, при котором его можно проверить независимо через DAS.
расходы
Ethereum — самое дорогое решение с точки зрения перегрузки и спроса. Даже с EIP-4844 стоимость Ethereum остается высокой, поскольку он может увеличить пространство блока только один раз. DAC — самый дешевый вариант, но за это приходится платить более централизованным подходом.
Без уровня исполнения Avail и Celestia смогут поддерживать низкие эксплуатационные расходы. Они также могут легко увеличивать пространство блоков, чего Ethereum сегодня не может сделать без DAS.
Что касается EigenDA, она заявила, что введет гибкую модель затрат как для переменных, так и для фиксированных комиссий, но ее фактические затраты еще не раскрыты.
Основные характеристики производительности
Теперь, когда мы рассмотрели потенциал роста, мы посмотрим на производительность этих блокчейнов.
блокировать время
В таблице выше приведена информация о том, сколько времени занимает производство каждого блока.
Измерение производительности блокчейна по времени, необходимому для создания блока, дает лишь ограниченное представление, поскольку этот показатель учитывает только один аспект процесса — от подтверждения блока до завершения проверки. Даже если существует механизм консенсуса, обеспечивающий мгновенную окончательность, при использовании метода проверки DA, основанного на доказательстве мошенничества, проверка может занять некоторое время.
Ethereum использует Casper для финализации блоков между 64–95 слотами, а это означает, что финализация блоков Ethereum занимает примерно 12–15 минут.
EigenLayer — это не блокчейн, а набор смарт-контрактов, работающих на Ethereum. Это означает, что он наследует то же время окончательности, что и Ethereum. Таким образом, если пользователь отправляет транзакцию в сводный пакет, накопительный пакет должен переслать данные транзакции в EigenLayer, чтобы доказать, что данные доступны. Однако даже если накопительный пакет принял транзакцию, транзакция не будет считаться завершенной до тех пор, пока блок Ethereum не будет завершен, что может вызвать задержки. Уже ведутся дискуссии о способах предоставления более быстрых гарантий DA путем принятия криптоэкономических мер.
блокировать пространство
Поскольку накопительные пакеты станут будущим уровнем исполнения, потребность в блочном пространстве будет продолжать расти. Уровни DA, такие как Avail и Celestia, смогут адаптироваться к спросу благодаря своей модульной конструкции, в то время как рост пространства блоков Ethereum будет ограничен. Тестовая сеть Kate компании Avail настроена с размером блока 2 МБ, реплицирована и закодирована стиранием до 4 МБ. Уникальность Avail заключается в том, что он может увеличивать размеры блоков, используя эффективную технологию проверки на стороне клиента. С помощью внутренних тестов Avail без труда протестировал размеры блоков до 128 МБ. Celestia также может увеличивать размер блока по мере увеличения потребности DAS в блочном пространстве.
EigenDA будет масштабировать пропускную способность за счет разделения DA и консенсуса, стирающего кодирования и прямой одноадресной передачи. Однако это происходит за счет того, что накопительные пакеты создаются поверх невозможности унаследовать устойчивость базового уровня к цензуре.
Подведем итог
Выбор прочного базового слоя для строительства может оказаться непростой задачей. Мы надеемся, что эта статья поможет читателям лучше понять плюсы и минусы различных вариантов дизайна и выбрать подходящий для них уровень DA.