Che cos'è la disponibilità dei dati?

Che cos'è la disponibilità dei dati in crittografia?

La disponibilità dei dati (DA) garantisce che i dati su una rete crittografica siano accessibili per la convalida senza richiedere una conservazione permanente. Piuttosto che memorizzare i dati a tempo indeterminato, la DA consiste nel dimostrare che i dati sono disponibili e recuperabili da chiunque ne abbia bisogno.

Questo approccio riduce i costi di archiviazione, poiché i dati devono essere accessibili solo per un periodo di tempo limitato. Ad esempio, l'aggiornamento 4844 di Ethereum ha introdotto i "blob" e utilizza una tecnica chiamata Data Availability Sampling (DAS), che migliora notevolmente la scalabilità.

Ciò consente a Ethereum e ad altri livelli 1 di rendere disponibile un numero considerevole di dati, mantenendo un'elevata garanzia di accesso quando necessario. In definitiva, DA aiuta a massimizzare la gestione dei dati di Ethereum riducendo i costi di archiviazione e migliorando la capacità di transazioni future.

Un'altra parte fondamentale di DA è la modularità, che separa i ruoli di consenso, esecuzione e disponibilità dei dati, consentendo ai sistemi di livello 2 di gestire l'esecuzione al di fuori della catena, pur utilizzando l'infrastruttura di Ethereum per la verifica dei dati senza doverli memorizzare tutti direttamente sulla catena principale.

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Come funziona la disponibilità dei dati?

I meccanismi di disponibilità dei dati garantiscono che i dati delle transazioni siano propagati e verificabili attraverso la rete blockchain, affrontando le sfide di scalabilità e affidabilità.

• Replicazione e ridondanza: I dati vengono replicati su più nodi, memorizzando record completi o parziali. Tecniche come 2D Reed-Solomon assicurano il recupero dei dati anche in caso di parti mancanti.
• Consenso e disponibilità dei dati: I meccanismi di consenso assicurano che tutti i nodi siano d'accordo sulla disponibilità dei dati, prevenendo gli attacchi di data withholding e mantenendo la coerenza dei dati.
• Incentivi criptoeconomici: I nodi vengono ricompensati con commissioni di transazione o premi inflazionistici per mantenere la disponibilità dei dati, supportando la decentralizzazione e la sicurezza della rete.
• Propagazione dei nodi: I nodi completi distribuiscono i dati nella rete, assicurandone la disponibilità per la convalida. Ciò consente a qualsiasi partecipante di accedere ai dati e verificarli quando necessario.
• Livelli DA specializzati: I livelli DA come Celestia gestiscono la disponibilità dei dati e implementano tecniche come le prove di merkle e il campionamento leggero dei nodi per migliorare la verifica dei dati.

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Che cos'è un Data Availability Layer (DAL)?

Il Data Availability Layer (DAL) è una blockchain specializzata che fornisce questa funzionalità DA, consentendo la verifica decentralizzata attraverso metodi come il campionamento della disponibilità dei dati (DAS), assicurando che chiunque possa verificare in modo efficiente i dati senza affidarsi a terze parti fidate.

Esistono due tipi principali di DAL: Il Data Availability Sampling (DAS) e i Data Availability Committees (DAC). I DAS utilizzano metodi statistici decentralizzati per convalidare la disponibilità dei dati, mentre i DAC si affidano a un gruppo fidato di entità per garantire l'integrità dei dati.

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Campionamento della disponibilità dei dati (DAS)

DAS adotta il campionamento statistico per convalidare la disponibilità dei dati senza richiedere ai nodi di scaricare e memorizzare interi set di dati. Questo approccio è particolarmente adatto alle reti decentralizzate con esigenze di scalabilità.

• Campionamento casuale: I nodi leggeri richiedono in modo casuale piccole porzioni di dati, garantendo l'integrità e la disponibilità dell'intero set di dati. Campionando solo un sottoinsieme, i nodi raggiungono un'alta probabilità di rilevare i dati mancanti o omessi.
• Scalabilità: Il DAS riduce al minimo gli oneri di trasmissione e archiviazione dei dati sui singoli nodi, consentendo alla rete di scalare mantenendo la decentralizzazione.
• Decentralizzazione: Eliminando la dipendenza da intermediari fidati, DAS garantisce un funzionamento privo di fiducia e si allinea ai principi fondamentali della blockchain.
• Meccanismi avanzati: Tecniche come la codifica di cancellazione 2D Reed-Solomon potenziano il DAS consentendo ai nodi luminosi di recuperare interi set di dati da frammenti campionati.
• Limitazioni: Il DAS può essere vulnerabile agli attacchi di data withholding se gli avversari prevedono e manipolano i modelli di campionamento. Inoltre, l'efficacia di DAS dipende dalla presenza di un numero sufficiente di nodi onesti che effettuano il campionamento.

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Comitati per la disponibilità dei dati (DAC)

I DAC coinvolgono un gruppo designato di entità fidate responsabili di convalidare e garantire la disponibilità dei dati delle transazioni. Questo approccio centralizzato scambia una certa decentralizzazione con l'efficienza.

• Efficienza: I DAC riducono i requisiti di calcolo e di larghezza di banda della rete, consentendo una verifica e un'elaborazione più rapida dei dati.
• Modello di fiducia: I partecipanti devono fidarsi che il comitato agisca onestamente e mantenga l'integrità dei dati. Questo introduce un livello di centralizzazione che potrebbe non essere in linea con tutti i principi della blockchain.
• Rischi di centralizzazione: La concentrazione della responsabilità in un gruppo ristretto aumenta il rischio di collusione o di singoli punti di guasto. Se il DAC viene compromesso, la sicurezza e l'integrità della rete sono a rischio.
• Casi d'uso: I DAC sono spesso impiegati in reti autorizzate o semicentralizzate, dove le ipotesi di fiducia sono accettabili, come le applicazioni aziendali o i progetti blockchain in fase iniziale.
• Approcci ibridi: Alcuni progetti combinano i DAC con garanzie crittografiche per mitigare i rischi e migliorare la fiducia senza decentralizzare completamente.

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Disponibilità dei dati nei rollup ZK

La disponibilità dei dati è un componente critico dei rollup Zero Knowledge (ZK), in quanto garantisce che le transazioni fuori dalla catena possano essere convalidate in modo efficace. I rollup ZK comprimono i dati delle transazioni e li pubblicano sulla blockchain di livello 1 insieme a prove crittografiche per garantire l'integrità e la validità dei dati.

Nonostante l'uso di prove a conoscenza zero (ZKP ), la DA è essenziale per confermare che i dati della transazione sottostante rimangono accessibili per la verifica. Ciò garantisce che tutti i partecipanti possano convalidare in modo indipendente le transizioni di stato del rollup.

I rollup ZK differiscono dai rollup ottimistici per i loro requisiti di DA, in quanto si basano su garanzie crittografiche piuttosto che su prove di frode. Le strategie per la DA nei rollup ZK includono meccanismi di archiviazione off-chain e impegni on-chain.

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Progetti Top DA

La versatilità della disponibilità dei dati è evidente nei diversi approcci che i migliori progetti DA adottano per affrontare le sfide della blockchain:

• Celestia: Una rete DA modulare che disaccoppia consenso e disponibilità dei dati, consentendo una verifica scalabile ed efficiente dei dati.
• Protocollo NEAR: Utilizza lo sharding per distribuire i dati su più nodi, migliorando il throughput e garantendo la disponibilità dei dati.
• EigenDA: Un servizio decentralizzato di disponibilità dei dati costruito su Ethereum, che utilizza ETH restaurati per fornire possibilità di DA per i rollup.
• Avail: Un livello di disponibilità dei dati che utilizza il campionamento della disponibilità dei dati per consentire ai nodi leggeri di verificare i dati senza scaricare interi set di dati.
• Lumia: Fornisce una disponibilità di dati personalizzata per la tokenizzazione di asset reali, garantendo l'integrità e l'accessibilità dei dati delle transazioni.

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Differenza tra disponibilità dei dati e archiviazione dei dati

È importante non confondere la disponibilità dei dati con l'archiviazione dei dati, poiché hanno scopi diversi. Mentre la DA assicura la disponibilità immediata dei dati per la convalida, l'archiviazione dei dati si occupa di mantenere e recuperare i dati più vecchi per un uso futuro.

Nei protocolli nonDA, gli incentivi per l'archiviazione dei dati provengono spesso da entità esterne che necessitano di registrazioni storiche, come esploratori di blocchi, indicizzatori, applicazioni, rollup o utenti che vogliono garantire l'accesso alla cronologia delle loro transazioni.

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Le sfide per garantire la disponibilità dei dati

Nonostante la sua importanza cruciale, la garanzia della disponibilità dei dati nei sistemi blockchain deve affrontare diverse sfide che hanno un impatto sul throughput, sulla sicurezza e sulla decentralizzazione:

• Mancanza di dati: Gli attori malintenzionati possono intenzionalmente nascondere i dati, impedendo ai validatori o ai nodi di accedere alle informazioni essenziali.
• Scambio scalabilità-sicurezza: il raggiungimento di un'elevata scalabilità spesso compromette la sicurezza, poiché gli insiemi di dati più grandi sono più difficili da verificare e memorizzare.
• Limitazioni tecniche: I limiti delle risorse rendono difficile per i nodi gestire e trasmettere grandi volumi di dati in modo efficiente.
• Bloccaggio dello storage: La crescita esponenziale dei dati delle transazioni aumenta l'onere di archiviazione per i partecipanti alla rete.
• Problemi di interoperabilità: Mantenere una disponibilità uniforme dei dati tra le diverse reti blockchain rimane una sfida complessa.
• Sovraccarico di verifica: La validazione di grandi insiemi di dati richiede notevoli risorse computazionali, con conseguenti ritardi e inefficienze.
• Complessità della decentralizzazione: Mantenere una rete decentralizzata e scalare i sistemi di disponibilità dei dati è un equilibrio delicato e irto di ostacoli tecnici.

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Linea di fondo

La comprensione della disponibilità dei dati può essere inizialmente complessa, ma si tratta essenzialmente di assicurarsi che i dati delle transazioni siano accessibili quando necessario per la convalida, senza memorizzarli in modo permanente.

Consente alle reti blockchain di verificare le transazioni in modo efficiente garantendo la disponibilità dei dati per un breve periodo di tempo, riducendo al minimo i costi di archiviazione.

Sebbene la DA debba ancora affrontare delle sfide, siamo fiduciosi che i protocolli leader del settore faranno importanti passi avanti nel 2025.