模块化区块链：数据可用的重要性

此外，模块化区块链具有以下几点优势：

去怀疑化是区块链思想的前提，经过考证而不是怀疑来传递数据。假定我们不能用现有的数据重现某些东西，从区块链的角度来看，那么它就不具有。用部分数据恢复部分数据，这一进程被称为数据可用性证明。单体区块链完成数据可用性的方式，是将部分数据下载到全节点(full-node)，这种方式扩展性较差，对节点的央求也很高。模块化扩容处理计划，则是将数据可用性跟共识和执行层兼并。这也被以为是最梦想化的方案，由于这不央求对节点升级。

数据可用性分为链上和链下两种方式：

精细完成方式：区块建议者(Block Proposer) 需求将每一个区块的音讯公布，节点(Validator) 依据可用数据恢绝交易消息，并考证 block proposer 发布的消息与节点下载局部数据时恢复的消息相同。由于区块建议者只发布部分数据，不清扫其隐藏或窜改数据，而对交易发起攻击。这种攻击被称为“data withholding attacks”。

目前，有以下 4 种方式来防止 “data withholding attacks”：

纠删码是一种允许经过添加冗余片段（erasure code）将数据集加倍的技术，可用于重建原始数据。从 CD-ROM 到卫星通讯再到二维码，它在消息技术中无处不在。 Mustafa Al-Bassam 在什么是数据可用一文注释，纠删码答使用户获取一个块，例如 1MB 大，然后将其“增加”到 2MB 大，其中额外的 1MB 是称为纠删码的特地数据。 假设块中的任何字节丧失，用户可以通过代码冷静恢复这些字节。 即使多达 1MB 的块丧失，您也可以复原整个块。 相同的技术可以让计算机读取 CD-ROM 中的一切数据，即使它已受损。

目前最常用的是 Reed-Solomon 编码。完成方式是，从 k 个信息块末尾，结构相关的多项式，并在不同的 x 坐标处对其停止评价，以取得编码块。 使用 RS 纠删码，随机采样丧失大块数据的能够性十分小。KZG 多项式许愿(KZG Polynomial Commitment )容许基于对未编码信息块的许愿直接验证 Reed-Solomon 编码块，因此不会为无效编码留下空间。

Reed-Solomon 编码进程如下：

下面我们将通过比拟数据可用性，对模块化处理方案停止剖析。

Danksharding 是以太坊模块化解决方案。不同于冗杂的 Sharding，Danksharding 运用 DAS 验证数据可用性，解决了 Sharding 的单个分片上验证者隐藏数据作恶的成果。Sharding 将区块和区块建议者聚集在不同的分片上，而 Danksharding 引入兼并市场费用 (Merge Fee Market) 的概念，独一的区块建议者将处理一切的交易数据。同时，将区块树立者和区块建议者区分 (PBS)，避免了提升节点恳求的问题。

Proto-danksharding (EIP-4844) 是实现完整分片路途图的路途。其提出了一种新的交易类型 “Blob 照应交易” (Blob-carrying Transaction)。Blob 的特性是相同数据大小，比 calldata 要廉价很多，且数据容量大于 calldata。

不同于使用冗杂的 KZG 多项式许愿，Proto-danksharding 采用的是哈希后的 KZG 多项式承诺，以实现 EVM 兼容和未来容量兼容。

不同于 EIP-4488 试图大幅降低 gas 利息，Blob 并不会降低 gas 费用，但会降低 layer2 协议的交易费用。手腕不同，EIP-4488 只是作为暂时解决方案，分片将是最终的扩容解决方案。

冗杂来说，Validium 是以以太坊为中心的 L2 扩容方案，Validium 相似 zkRollup，独一的区别是它会把数据可用性放在链下。由此，Validium 极大程度的实现扩容 - 到达每秒 9000 笔交易的速度。

为了更好地了解 Validium，不得不提采用 Validium 实现数据可用性方案的项目 - StarkEX。StarkEX 是由 开拓的、 STARK 支持的可扩展性引擎，可被使用于加密。StarkEx 于 2019 年夏公开线，它采用 zk-STARK 无效性证明的独立式定制化扩容解决方案。目前有 、Sorare、Immutable 和 Deversifi四款产品。

StarkEX 的数据可用性有三种可选择的方式：zk-Rollup，Validium 和 Volition。其中 Validium 是一种链下的数据可用性方案。在这个方案里，数据的安全性由数据可用委员会（DAC）的八个节点来维护。

这个方案的益处是降低的交易费用和隐私性：首先用户不再需要为数据上链而付费，由于大部分的 gas 费用都用在更新链上的形状性上。此外，Validum 把用户的账户额度信息放在链下，由DAC 来保管维护保证了隐私性。

但是用户需要权衡的是固然 Validium 使交易费用降低且具有相对的隐私性，但是他们需要疑心 DAC 成员。这也是 Validium 方案中最大的弱点。

首先，DAC 的签名钥匙存储在链上，这意味着这些钥匙很繁杂被攻击。比如攻击者可以把 Validium 转换成只需他们才知道的形状，由此来解冻资产，恳求赎金。仅仅由八个成员组成的 DAC 相似于一个声誉证明的网络（Proof-of-Authority），安全性相对较弱。

此外，StarkEX 的 Validium 也相对中心化，由于 Validium 的操作者，或称数据可用性管理者，完整可以解冻用户的资产。他们可以改动哈希后的形状而不向用户披露。但是缺少了这一信息，用户则无法为其账户创立一切权证名。

相比之下，zkRollup 的解决方案不会发生解冻用户资金的问题。这是因为关于 zkRollup 来说重建形状所需的信息必需调用以太坊的交易数据，否则 zkRollup 就会拒绝改动状态（蓝狐笔记，2020）。换句话来说，在 zkRollup 的安全性和状态性均由以太坊主网所保证。只需用户向以太坊上的 zkRollup 合约提交恳求即可提取他们的资产。但是，向以太坊主网提交的信息验证恳求以及验证的进程均随同着一小笔 gas 费用，而这笔费用随着交易数量增加而线性增加。所以相比 Validium 的方案，zkRollup 只能实现每秒 2000 笔的交易。

值得一提的是 StarkEX 还有第三种数据可用方案 Volition，但是了解起来相对繁杂。它是一种混合的数据可用性制度，即让用户来选择把数据可用放在链下或链上，权衡利害。

之前曾经提到，zkRollup 的扩容方案是让交易在链下处理，然后再把结果同步给以太坊上的全节点 - 具有链上数据可用性。

精细来说，假设一个 zkRollup 账户的用户想证明她/他在此账户具有资产，用户则可以自己提供一个 Merkle Path 并把状态的改动或许最终状态广播至以太坊网络的每一个全节点（见下图左侧）。这样即便 zkRollup 的操作者作恶想要隐藏某个数据，用户都可以直接从以太坊的网络提取数据。固然这个方案赋予了用户对数据可用的自主掌握权，或是说“任何人可以自行重建的状态，以确保抗检查”。但是这随同而来的是扩容上的瓶颈，因为以太坊网络验证状态改动的这一举措是占用区块空间的。

而 zkPorter 是 zkRollup 的进阶扩容方案，这个方案与前者的区别是，zkPorter account 的用户将不会把状态改举措为 calldata 更新至以太坊主网上，而是发送至由维护者（Guardian）组成的网络（见下图右侧）。

留意这里，与 StarkEX 方案中的 Validium 不同的是，zkPorter 的数据可用性是由保护者（Guardian）来坚持和保护的。通过权益证明的方式，保护者质押 的代币并且跟踪数据可用性的状态。一旦漏掉任何一笔交易，保护者的质押都将被保管，相比 Validium 的 DAC 依托信誉实现安全，zkPorter 则从加密经济上保证安全去掉了需要疑心的假定。

虽然 zkRollup 和 zkPorter 是两种扩容方案，但这并不阻碍着两侧的合约和账户无缝交互。此外，从用户体验下去看，zkPorter 账户的交易费用增加了100倍。zkPorter 能够实现廉价的交互费用是因为它不像 rollup 那样向以太坊上的全节点发布数据，从而招致利息的增加。

Eigenlayer 是树立在以太坊 POS 基础上的再质押协议 (Re-staking)。通过将权益证明质押的 ETH、包括 ETH 的 LP 代币，或许包括 stETH 的 LP 代币停止二次质押，来运行节点验证效力。这些效力可以包括：、、侧链、二层网络等协议。它提供了一个一致的质押平台，使得其他协议可以直接采用，而不用树立自己的验证器和池子，从而可以将更多肉体放在开拓核心协议和用户体验上。Eigenlayer 不只为其他协议的节点验证效劳带来了分歧规范，也提高了 ETH 质押者的收益。

Datalayr 是建立在 Eigenlayer 之上的数据可用性协议中间件。Datalayr 使用 KZG 多项式承诺和纠删码，分别狡诈证明和志愿披露为节点提供诚信保证。它们在测试网具有 10 MB/s 的吞吐量，这是在不思索历史数据的状况下。随着节点数量增加，可用的吞吐量就越多，验证也越廉价。具有 1,000 个节点将使以太坊能够处理 330 TX/s。

Datalayr 的缺陷是，尚不晓得能鼓舞几 ETH 质押者提供数据可用性效劳。因此，并不能断言其扩展才干和安全性。

Polygon Avail 是一个模块化的数据可用性区块链。旨在为其他的独立链、侧链或链下数据可用性扩展。采用 KZG 多项式承诺，数据可用性抽样(DAS)和纠删码，使得轻客户端也能作为数据可用性验证，而不依赖狡诈证明。Polygon 8 月 30 日发布的测试数据显现，目前，Avail 的出块时间为 20 秒，每个块能够保管大约 2 MB 的数据。 假定平均事务大小为 250 字节，往常每个 Polygon Avail 块可以容纳大约 8,400 个事务（每秒 420 个事务）。

除了用于数据可用性的 Polygon Avail，Polygon 生态的扩容解决方案还包括：

https://medium.com/@Jon_Charbonneau/celestia-the-foundation-of-a-modular-blockchain-world-95900fe2cfb0

https://twitter.com/ptrwtts/status/1509869606906650626

https://mp.weixin.qq.com/s/mpHSH-L48jJebtFZQrg3kw

https://rainandcoffee.substack.com/p/the-modular-world

https://twitter.com/apolynya/status/1517137608253485059

https://twitter.com/zksync/status/1381955843428605958

https://www.tuoluo.cn/article/detail-10012090.html

https://coinmarketcap.com/alexandria/article/what-is-data-availability

https://www.chaincatcher.com/article/2077770

https://messari.io/report/rollups-execution-through-the-modular-lens

https://ethereum.org/en/developers/docs/data-availability/

https://www.paradigm.xyz/2022/08/das

https://messari.io/report/progression-of-the-data-availability-problem?referrer=author:eshita-nandini