Rollups 需要資料可用性：為何 DAL 是區塊鏈擴展的缺失一環

區塊鏈世界面臨一個不可否認的現實：隨著採用率的提升，交易量的激增速度超過了網絡的處理能力。比特幣和以太坊已成為家喻戶曉的名字，但它們的 Layer-1 網絡如今正面臨擁堵和天價 Gas 費用的困境。儘管像 rollup 這樣的 Layer-2 解決方案被視為承諾的救星，但少有人了解讓它們運作的無聲基礎設施：資料可用性層 (DAL)。本文將探討資料可用性如何推動可擴展區塊鏈的未來，並介紹構建這一關鍵支柱的領先項目。

理解 Rollup 生態系中的資料可用性

Rollup 通過將多筆交易打包成緊湊的批次，然後將其發布到主鏈——這是一種巧妙的壓縮技術，能降低鏈上負擔。然而，僅靠壓縮是不夠的。為了讓 rollup 保持安全性並允許網絡參與者獨立驗證交易，底層的交易資料必須保持所有人都能存取和驗證。這就是資料可用性概念不可或缺的原因。

可以將 rollup 比作一個密封的容器，內含數百筆交易。容器可以快速運行，但網絡參與者仍需打開容器確認內容未被篡改。資料可用性層確保這個透明的窗口永不關閉，維持區塊鏈所承諾的無信任基礎。

兩種主要的 rollup 設計展示了這種關係。ZK Rollup 使用密碼證明在鏈外驗證交易，然後結算；而 Optimistic Rollup 默認假設交易有效，並在必要時允許爭議。在這兩種情況下，資料可用性保證任何人——包括運行在消費者硬體上的輕客戶端——都能存取驗證所需的證明資料。這防止任何中央權威隱藏資訊，維護去中心化。

資料可用性解決方案的變革性影響

將強大的資料可用性機制整合到 rollup 架構中，帶來多方面的可衡量好處：

安全性與完整性
確保交易記錄永久可存取且可用於密碼驗證，資料可用性消除了關鍵的攻擊向量。驗證者和用戶都能獨立確認狀態轉換，減少對中介的依賴，強化區塊鏈的核心承諾。

擴展性倍增
資料可用性解決方案使 rollup 能在不犧牲安全的前提下，處理更高的交易量。Layer-1 網絡每個區塊處理數千筆交易，而設計良好的具有強資料可用性的 rollup，則能達到每秒數百萬筆。

成本效率
rollup 已經通過資料壓縮降低了費用。強化的資料可用性機制進一步降低成本，通過優化存儲需求。例如，使用糾錯編碼等創新技術，讓節點只需存儲部分資料即可完整恢復，顯著減少運營負擔。

用戶體驗
更快的交易速度、更低的成本和更強的安全性，結合起來創造出更優質的用戶體驗，加速區塊鏈技術的主流採用。

重塑市場的領先資料可用性項目

新興的資料可用性解決方案生態系展現出行業的成熟與激烈競爭。以下是幾個領先者的全面介紹：

Celestia：模組化架構

Celestia 開創了模組化架構，將執行、共識和資料可用性拆分為獨立層。它不將所有功能塞入單一鏈，而是讓開發者能夠啟動針對特定用例優化的定制鏈，同時利用共享的資料可用性基礎設施。

該平台採用基於糾錯編碼的資料可用性證明——這是一種將資料冗餘編碼的數學技術，使任何子集的資料都能重建完整資料。參與者只需下載部分區塊資料，即可進行密碼學驗證，將輕客戶端的帶寬需求從 GB 級降低到 KB 級。

TIA 代幣具有三重功能：通過 Proof of Stake 保護網絡、參與治理，以及支付 Celestia 的 rollup 交易費用。

EigenDA：以太坊的再抵押解決方案

建立在以太坊 EigenLayer 再抵押基礎之上，EigenDA 提供專為以太坊鏈上 rollup 設計的資料可用性服務。通過允許以太坊驗證者同時抵押多個服務，EigenDA 實現了卓越的經濟安全性，且不需重複建設基礎設施。

系統利用糾錯編碼和 KZG 多項式承諾，實現高效且去中心化的資料檢索。測試顯示其吞吐量可達 10 MBps，未來規劃目標為 1 GBps——遠超 Layer-1 的速度。

Avail：Polygon 基金會的基礎設施

由 Polygon Avail 發起，結合資料冗餘、糾錯碼和向量承諾，打造一條獨立的資料可用性鏈，任何 rollup 生態系都能存取。其架構允許輕客戶端抽樣隨機資料片段；當足夠多的客戶端完成抽樣，整個網絡就能以密碼學確定資料可用性。

與 StarkWare 合作，將可擴展的資料可用性引入 StarkNet 及其他系統，讓 Avail 成為服務更廣泛 Web3 領域的中立基礎設施。

KYVE：去中心化資料驗證協議

KYVE 以資料驗證和跨多層存儲傳輸為重點，採用不同角度來實現資料可用性。它不是取代資料可用性系統，而是作為橋樑——在資料源與存儲網絡之間驗證資料完整性。

該協議作為 Data Rollups-as-a-Service (DRaaS) 運作，讓開發者能將驗證過的資料流附加到應用中。KYVE 基金會由 Near Foundation、Solana Foundation 和 Coinbase Ventures 等支持，強調去中心化治理與長期可持續性。

KYVE 代幣 ($KYVE) 透過 Proof of Stake 機制保障網絡，同時推動社群治理協議演進。

NEAR DA：經濟高效的以太坊整合方案

NEAR 基金會於 2023 年 11 月推出的 NEAR DA，專為尋求經濟實惠資料可用性的以太坊 rollup 運營者設計。差異顯著：在 NEAR 存儲 100 KB 的 calldata，成本約是 Ethereum Layer-1 (截至 2023 年 9 月) 的存儲成本的 8,000 倍。

在保持以太坊安全保障的同時，大幅降低成本，吸引優質專案建立應用專用鏈。首批採用者包括 Madara、Caldera、Fluent 及其他知名 Layer-2 項目。

Storj：去中心化雲端存儲

雖然不專注於區塊鏈資料，Storj 提供分散式雲端存儲，具備資料可用性所需的屬性。文件使用糾錯編碼分割成碎片，並分散存放於全球節點，端對端 AES-256-GCM 加密保障資料隱私。

平台的“農夫”模型通過微支付激勵節點運營商存儲和維護文件，創造經濟激勵以確保持續可用性。STORJ 代幣用於網絡內所有交易。

Filecoin：持久的去中心化存儲

Filecoin 在 IPFS 去中心化文件系統的基礎上，加入經濟激勵機制，通過 Proof-of-Replication 和 Proof-of-Spacetime 共識機制，讓存儲提供者獲得 FIL 代幣，並為用戶提供持久存儲。

其架構確保資料不僅在網絡中分散存放，還能長期存取和檢索，對於長期區塊鏈資料完整性至關重要。

資料可用性基礎設施的未來挑戰

儘管取得了顯著進展，但在實現最佳資料可用性方面仍面臨重大挑戰：

規模化存儲經濟性
隨著區塊鏈交易量的倍增，資料存儲成本依然高昂。確保資料可存取而不伴隨成本成比例上升，需持續推動算法創新與基礎設施優化。

網絡延遲與帶寬限制
資料可用性依賴於跨地理分散網絡的快速傳播。連接品質的變異和物理傳輸延遲，成為時間敏感應用的瓶頸。

驗證資源需求
對大量資料進行密碼學驗證需大量計算能力。隨著資料量指數級增長，驗證的複雜度也成為擴展性挑戰。

跨鏈資料橋樑
多個區塊鏈生態系的興起，使得跨鏈資料驗證的無縫實現變得技術上具有挑戰性，同時需維持資料完整性與去中心化。

中心化陷阱
或許最根本的矛盾在於：為了追求擴展性而進行的激進優化，有時會犧牲去中心化。如何在這兩者之間取得平衡，仍是未來的研究課題。

未來展望

資料可用性創新與 rollup 成熟之間的共生關係，標誌著區塊鏈擴展性的一個轉折點。從改進的壓縮算法到跨鏈協議的升級，將開啟去中心化應用的新可能。

上述項目代表了多種解決方案，暗示未來將出現多種資料可用性架構並存，各自針對不同用例進行優化。這種多元化有助於促進競爭，避免單點故障，加速創新。

隨著這些解決方案的成熟與競爭的激烈，區塊鏈技術將更接近支持主流規模交易量，同時堅守其去中心化、安全性與無信任的核心原則。