什么是数据可用性？

什么是加密货币中的数据可用性？

数据可用性（DA）确保加密网络上的数据无需永久存储即可访问验证。数据可用性并不是无限期地存储数据，而是证明数据是可用的，任何需要的人都可以检索。

这种方法降低了存储成本，因为数据只需在有限的时间内可访问。例如，以太坊的4844 升级版引入了 "blobs"，并使用了一种称为数据可用性采样（DAS）的技术，大大提高了可扩展性。

这使得以太坊和其他第 1 层可以提供更多数据，同时保证在需要时可以访问这些数据。最终，DA 通过降低存储成本和提高未来交易能力，帮助以太坊最大限度地处理数据。

DA 的另一个关键部分是模块化，它将共识、执行和数据可用性的角色分开，允许第二层系统处理链外执行，同时仍使用以太坊的基础设施来验证数据，而无需将所有数据直接存储在主链上。

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数据可用性如何运作？

数据可用性机制可确保交易数据在整个区块链网络中传播并可验证，从而应对可扩展性和可靠性方面的挑战。

• 复制和冗余：数据在多个节点上复制，存储全部或部分记录。2D Reed-Solomon等技术可确保即使部分数据丢失也能恢复数据。
• 共识和数据可用性：共识机制可确保所有节点就数据可用性达成一致，从而防止数据扣留攻击并保持数据一致性。
• 加密经济激励机制：节点可获得交易费或通货膨胀奖励，以维持数据可用性，支持去中心化和网络安全。
• 节点传播：全节点将数据分布到整个网络，确保验证的可用性。这允许任何参与者在需要时访问和验证数据。
• 专业化的数据分析层：Celestia 等数据分析层可处理数据可用性问题，同时采用梅克尔证明和轻节点采样等技术来改进数据验证。

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什么是数据可用层（DAL）？

数据可用性层（DAL）是一种专门的区块链，可提供这种 DA 功能，通过数据可用性抽样（DAS）等方法实现去中心化验证，确保任何人都能高效地验证数据，而无需依赖可信的第三方。

DAL 有两种主要类型：数据可用性抽样（DAS）和数据可用性委员会（DAC）。DAS 使用分散的统计方法来验证数据可用性，而 DAC 则依靠一组可信赖的实体来确保数据完整性。

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数据可用性采样 (DAS)

DAS采用统计抽样来验证数据的可用性，而不需要节点下载和存储整个数据集。这种方法特别适用于有可扩展性要求的分散式网络。

• 随机取样：光节点随机请求小部分数据，确保整个数据集的完整性和可用性。通过只对一个子集进行采样，节点就能很高的概率检测到缺失或保留的数据。
• 可扩展性：DAS 最大程度地减轻了单个节点的数据传输和存储负担，使网络能够在保持分散性的同时进行扩展。
• 去中心化：通过消除对可信中介的依赖，DAS 可确保无信任运行，并符合区块链的核心原则。
• 先进的机制：二维里德-所罗门消除编码等技术可使光节点从采样片段中恢复整个数据集，从而提高 DAS 的性能。
• 局限性：如果对手预测并操纵采样模式，DAS 就很容易受到数据隐藏攻击。此外，DAS 的有效性还取决于是否有足够数量的诚实节点进行采样。

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数据提供委员会 (DAC)

DAC由一组指定的可信实体负责验证和确保交易数据的可用性。这种集中式方法以一定程度的分散性换取效率。

• 效率：DAC 可减少对网络的计算和带宽需求，从而加快数据验证和处理速度。
• 信任模式：参与者必须相信委员会会诚实行事并保持数据的完整性。这就引入了一定程度的中心化，可能不符合所有区块链原则。
• 集中化风险：将责任集中在一小部分人身上会增加串通或单点故障的风险。如果 DAC 遭到破坏，网络的安全性和完整性就会受到威胁。
• 使用案例：DAC 通常在许可或半集中式网络中使用，在这些网络中，信任假设是可以接受的，例如企业应用或早期阶段的区块链项目。
• 混合方法：一些项目将 DAC 与加密保证相结合，在不完全分散的情况下降低风险，提高信任度。

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ZK 卷中的数据可用性

数据可用性是Zero Knowledge（ZK）Rollups 的重要组成部分，可确保链外交易得到有效验证。ZK Rollups 可压缩交易数据，并将其与加密证明一起发布到第 1 层区块链上，以保证数据的完整性和有效性。

尽管使用了零知识证明（ZKPs），但仍有必要确认底层交易数据仍可用于验证。这可确保所有参与者都能独立验证卷积的状态转换。

ZK Rollups 与 Optimistic Rollups 对 DA 的要求不同，因为它们依赖加密保证而非欺诈证明。ZK Rollups 中的 DA 策略包括链外存储机制和链上承诺。

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顶级 DA 项目

数据可用性的多样性体现在最好的发展议程项目为应对区块链挑战而采取的各种方法中：

• 天体：一个模块化的数据验证网络，将共识与数据可用性分离，从而实现可扩展的高效数据验证。
• NEAR 协议：采用分片技术在多个节点上分发数据，提高吞吐量并确保数据可用性。
• EigenDA：建立在以太坊上的去中心化数据可用性服务，利用重置的以太坊为卷积提供 DA 可能性。
• Avail：数据可用性层，使用数据可用性采样，允许轻节点验证数据，而无需下载整个数据集。
• Lumia：为现实世界的资产标记化 提供个性化的数据可用性，确保交易数据的完整性和可访问性。

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数据可用性与数据存储之间的区别

重要的是不要混淆数据可用性和数据存储，因为它们的目的截然不同。数据可用性可确保数据立即可用以进行验证，而数据存储则是维护和检索旧数据以备将来使用。

在非数据分析协议中，存储数据的动机通常来自需要历史记录的外部实体，如区块探索者、索引器、应用程序、卷积或希望保证访问其交易历史的用户。

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确保数据可用性的挑战

尽管至关重要，但确保区块链系统中的数据可用性面临着影响吞吐量、安全性和去中心化的若干挑战：

• 扣留数据：恶意行为者可能故意扣留数据，阻止验证者或节点访问重要信息。
• 可扩展性与安全性的权衡：实现高可扩展性往往会影响安全性，因为较大的数据集更难验证和存储。
• 技术限制：资源限制使节点难以有效管理和传输大量数据。
• 存储膨胀：交易数据的指数级增长增加了网络参与者的存储负担。
• 互操作性问题：在不同的区块链网络中保持统一的数据可用性仍然是一项复杂的挑战。
• 验证开销：验证大型数据集需要大量计算资源，从而导致延迟和效率低下。
• 去中心化的复杂性：在扩展数据可用性系统的同时维护分散式网络是一种微妙的平衡，充满了技术障碍。

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底线

对数据可用性的理解一开始可能很复杂，但其本质是确保交易数据在需要验证时可以访问，而无需永久存储。

它通过确保数据在短时间内可用，最大限度地降低存储成本，使区块链网络能够高效地验证交易。

虽然 DA 仍面临挑战，但我们相信，该领域的领先协议将在 2025 年取得重要突破。