Что такое доступность данных?

Что такое доступность данных в криптовалюте?

Доступность данных (DA) гарантирует, что данные в криптосети доступны для проверки, не требуя постоянного хранения. Вместо того чтобы хранить данные бесконечно долго, DA предполагает доказательство того, что данные доступны и могут быть получены любым, кто в них нуждается.

Такой подход позволяет снизить затраты на хранение, поскольку данные должны быть доступны только в течение ограниченного времени. Например, в обновлении Ethereum 4844 появились "блобы" и используется техника под названием Data Availability Sampling (DAS), которая значительно улучшает масштабируемость.

Это позволяет Ethereum и другим платформам первого уровня предоставлять значительно больше данных, сохраняя при этом высокую гарантию того, что к ним можно будет получить доступ в случае необходимости. В конечном итоге DA помогает максимально эффективно использовать данные в Ethereum, снижая затраты на хранение и увеличивая возможности для будущих транзакций.

Другой ключевой частью DA является модульность, которая разделяет роли консенсуса, исполнения и доступности данных, позволяя системам второго уровня выполнять их вне цепи, используя при этом инфраструктуру Ethereum для проверки данных без необходимости хранить их непосредственно в основной цепи.

‍

Как работает доступность данных?

Механизмы доступности данных обеспечивают распространение и проверку данных транзакций в сети блокчейн, решая проблемы масштабируемости и надежности.

• Репликация и резервирование: Данные реплицируются на нескольких узлах, хранящих полные или частичные записи. Такие методы, как 2D Reed-Solomon, обеспечивают восстановление данных даже при отсутствии части.
• Консенсус и доступность данных: Механизмы консенсуса обеспечивают согласие всех узлов в отношении доступности данных, предотвращая атаки с целью сокрытия данных и поддерживая их согласованность.
• Криптоэкономические стимулы: Узлы получают вознаграждение за транзакции или инфляционное вознаграждение, чтобы поддерживать доступность данных, поддерживая децентрализацию и безопасность сети.
• Распространение узлов: Полные узлы распространяют данные по сети, обеспечивая доступность для проверки. Это позволяет любому участнику получить доступ к данным и проверить их при необходимости.
• Специализированные слои DA: Такие уровни DA, как Celestia, обеспечивают доступность данных, применяя такие методы, как доказательство Меркла и легкая выборка узлов, для улучшения проверки данных.

‍

Что такое уровень доступности данных (DAL)?

Data Availability Layer (DAL) - это специализированный блокчейн, который обеспечивает эту функциональность DA, позволяя осуществлять децентрализованную проверку с помощью таких методов, как выборка доступности данных (DAS), гарантируя, что любой человек может эффективно проверить данные, не полагаясь на доверенные третьи стороны.

Существует два основных типа DAL: Выборка доступности данных (DAS) и комитеты доступности данных (DAC). В DAS используются децентрализованные статистические методы для подтверждения доступности данных, в то время как DAC полагаются на доверенную группу лиц для обеспечения целостности данных.

‍

Выборка доступности данных (DAS)

DAS использует статистическую выборку для проверки доступности данных, не требуя от узлов загрузки и хранения целых наборов данных. Этот подход особенно подходит для децентрализованных сетей с требованиями к масштабируемости.

• Случайная выборка: Узлы Light случайным образом запрашивают небольшие порции данных, обеспечивая целостность и доступность всего набора данных. Выбирая только подмножество, узлы достигают высокой вероятности обнаружения отсутствующих или утаенных данных.
• Масштабируемость: DAS минимизирует нагрузку на отдельные узлы при передаче и хранении данных, позволяя масштабировать сеть при сохранении децентрализации.
• Децентрализация: Исключая зависимость от доверенных посредников, DAS обеспечивает бесперебойную работу и соответствует основным принципам блокчейна.
• Передовые механизмы: Такие методы, как двумерное кодирование стирания Рида-Соломона, увеличивают DAS, позволяя узлам освещения восстанавливать целые наборы данных из отобранных фрагментов.
• Ограничения: DAS может быть уязвима для атак с целью сокрытия данных, если противники предсказывают и манипулируют шаблонами выборки. Кроме того, эффективность DAS зависит от наличия достаточного количества честных узлов, выполняющих выборку.

‍

Комитеты по доступности данных (КДД)

ЦАПы предполагают наличие определенной группы доверенных лиц, ответственных за проверку и обеспечение доступности данных о транзакциях. Такой централизованный подход позволяет компенсировать некоторую децентрализацию за эффективность.

• Эффективность: ЦАПы снижают требования к вычислительной мощности и пропускной способности сети, позволяя быстрее проверять и обрабатывать данные.
• Модель доверия: Участники должны доверять комитету в том, что он будет действовать честно и поддерживать целостность данных. Это вводит уровень централизации, который может не соответствовать всем принципам блокчейна.
• Риски централизации: Сосредоточение ответственности в руках небольшой группы повышает риск сговора или возникновения единой точки отказа. Если ЦАП будет скомпрометирован, безопасность и целостность сети окажутся под угрозой.
• Примеры использования: ЦАПы часто используются в разрешенных или полуцентрализованных сетях, где допустимы предположения о доверии, например, в корпоративных приложениях или блокчейн-проектах на ранних стадиях.
• Гибридные подходы: Некоторые проекты сочетают ЦАПы с криптографическими гарантиями для снижения рисков и повышения доверия без полной децентрализации.

‍

Доступность данных в рулонах ZK

Доступность данных - важнейший компонент Zero Knowledge (ZK) Rollups, обеспечивающий эффективное подтверждение транзакций вне цепочки. ZK Rollups сжимают данные о транзакциях и размещают их в блокчейне первого уровня вместе с криптографическими доказательствами, гарантирующими целостность и достоверность данных.

Несмотря на использование доказательств с нулевым знанием (ZKP), DA необходимо подтвердить, что базовые данные транзакций остаются доступными для проверки. Это гарантирует, что все участники смогут независимо подтвердить переходы состояний сворачивания.

ZK Rollups отличаются от Optimistic Rollups требованиями к DA, поскольку они полагаются на криптографические гарантии, а не на доказательства мошенничества. Стратегии ПДР в ZK Rollups включают механизмы хранения вне цепочки и обязательства на цепочке.

‍

Лучшие проекты DA

Многогранность доступности данных проявляется в различных подходах лучших проектов DA к решению проблем блокчейна:

• Celestia: Модульная DA-сеть, которая разделяет консенсус и доступность данных, обеспечивая масштабируемую и эффективную проверку данных.
• Протокол NEAR: Использует шардинг для распределения данных между несколькими узлами, повышая пропускную способность и обеспечивая доступность данных.
• EigenDA: Децентрализованный сервис доступности данных, построенный на Ethereum и использующий рестайлинг ETH для обеспечения возможностей DA для ролловеров.
• Avail: Уровень доступности данных, который использует выборку доступности данных, чтобы легкие узлы могли проверять данные без загрузки целых наборов данных.
• Lumia: Обеспечивает персонализированную доступность данных для токенизации реальных активов, обеспечивая целостность и доступность данных о транзакциях.

‍

Разница между доступностью данных и хранением данных

Важно не путать доступность данных с их хранением, поскольку они служат разным целям. В то время как DA обеспечивает немедленную доступность данных для проверки, хранение данных связано с поддержанием и извлечением старых данных для использования в будущем.

В протоколах, не связанных с DA, стимулы к хранению данных часто исходят от внешних субъектов, которым нужны исторические записи, например, от исследователей блоков, индексаторов, приложений, рулонов или пользователей, которые хотят гарантировать доступ к истории своих транзакций.

‍

Проблемы, связанные с обеспечением доступности данных

Несмотря на свою исключительную важность, обеспечение доступности данных в системах блокчейн сталкивается с рядом проблем, которые влияют на производительность, безопасность и децентрализацию:

• Сокрытие данных: Злоумышленники могут намеренно скрывать данные, не позволяя валидаторам или узлам получить доступ к важной информации.
• Компромисс между масштабируемостью и безопасностью: достижение высокой масштабируемости часто ставит под угрозу безопасность, поскольку большие массивы данных сложнее проверять и хранить.
• Технические ограничения: Ограниченность ресурсов затрудняет эффективное управление и передачу больших объемов данных узлами.
• Разбухание хранилища: Экспоненциальный рост объема транзакционных данных увеличивает нагрузку на хранилища участников сети.
• Проблемы совместимости: Обеспечение единообразной доступности данных в различных сетях блокчейн остается сложной задачей.
• Накладные расходы на верификацию: Проверка больших наборов данных требует значительных вычислительных ресурсов, что приводит к задержкам и неэффективности.
• Сложность децентрализации: Поддержание децентрализованной сети при масштабировании систем доступности данных - это хрупкий баланс, чреватый техническими трудностями.

‍

Нижняя линия

Понимание доступности данных может показаться сложным на первый взгляд, но по сути речь идет о том, чтобы обеспечить доступ к данным транзакций, когда они необходимы для проверки, не храня их постоянно.

Она позволяет сетям blockchain эффективно проверять транзакции, обеспечивая доступность данных в течение короткого времени, что минимизирует затраты на хранение.

Хотя ПДР все еще сталкивается с проблемами, мы уверены, что ведущие протоколы в этом секторе совершат важные прорывы в 2025 году.