Rollups 需要数据可用性：为什么 DAL 是区块链扩展中的缺失环节

区块链世界面临一个不可否认的现实：随着采用速度的加快，交易量的激增远远超过网络的处理能力。比特币和以太坊已成为家喻户晓的名字，但它们的Layer-1网络如今正苦苦应对拥堵和天文数字的Gas费。虽然像rollup这样的Layer-2解决方案被视为承诺的救星，但很少有人了解支撑它们运作的静默基础设施：数据可用性层(DAL)。本文探讨了数据可用性如何推动可扩展区块链的未来，并介绍了构建这一关键支柱的领先项目。

理解Rollup生态系统中的数据可用性

Rollup通过将多笔交易打包成紧凑的批次，然后将其发布到主链上——这是一种巧妙的压缩技术，减少了链上负载。然而，仅靠压缩还不够。为了让rollup保持安全性并允许网络参与者独立验证交易，底层的交易数据必须对所有人保持可访问和可验证。这就是数据可用性概念变得不可或缺的原因。

可以将rollup比作一个密封的容器，里面装着数百笔交易。容器高速行驶，但网络参与者仍需窥视内部以确认没有被篡改。数据可用性层确保这扇透明之窗永不关闭，维护区块链承诺的无信任基础。

两种主要的rollup设计展示了这种关系。ZK Rollup使用密码学证明在结算前验证链下交易，而Optimistic Rollup默认假设有效性，必要时允许争议。在这两种情况下，数据可用性保证任何人——包括运行在消费者硬件上的轻客户端——都能访问验证所需的证明数据。这防止任何中央机构隐藏信息，维护去中心化。

数据可用性解决方案的变革性影响

将强大的数据可用性机制整合到rollup架构中，在多个维度带来可衡量的好处：

安全性与完整性
通过确保交易记录永久可访问且可用密码验证，数据可用性消除了一个关键的攻击向量。验证者和用户都可以独立确认状态转变，减少对中介的依赖，强化区块链的核心承诺。

扩展性倍增
数据可用性解决方案使rollup能够处理显著更高的交易量而不牺牲安全性。Layer-1网络每个区块处理数千笔交易，而设计合理、具有强大数据可用性的rollup则能达到每秒数百万笔。

成本效率
rollup通过压缩数据已降低费用。增强的数据可用性机制通过优化存储需求进一步降低成本。比如，创新技术如纠删码允许节点只存储部分数据，同时保持完整可恢复性，大幅减少运营负担。

用户体验
更快的交易速度、更低的成本和更强的安全性共同创造出更优的用户体验，加速区块链技术的主流采用。

重塑市场的领先数据可用性项目

新兴的数据可用性解决方案生态系统展现了行业的成熟和激烈竞争。以下是一些领军项目的全面介绍：

Celestia：模块化架构

Celestia开创了模块化架构，将执行、共识和数据可用性划分为独立层。它不强制将所有功能集中在单一链上，而是让开发者可以启动定制链，针对特定用例进行优化，同时利用共享的数据可用性基础设施。

该平台采用基于纠删码的数据可用性证明——一种将数据冗余编码的数学技术，使得任何子集都能重建全部数据。参与者只需下载部分区块数据，即可进行密码学验证，从而将轻客户端的带宽需求从GB级降低到KB级。

TIA代币具有三重功能：通过权益证明（PoS）保障网络安全、参与治理以及支付Celestia的rollup交易费用。

EigenDA：以太坊的再质押解决方案

基于以太坊的EigenLayer再质押基础设施，EigenDA提供专为以太坊rollup设计的数据可用性服务。通过允许以太坊验证者同时对多个服务进行质押，EigenDA实现了卓越的经济安全性，而无需重复基础设施。

该系统利用纠删码和KZG多项式承诺，实现高效、去中心化的数据检索。测试显示其吞吐能力达10MBps，未来路线图目标为1GBps——远超Layer-1的速度。

Avail：Polygon基金会的基础设施

由Polygon推出的Avail结合了数据冗余、纠删码和向量承诺，创建了一个独立的数据可用性链，任何rollup生态系统都可访问。其架构允许轻客户端随机抽样数据块；当足够多的客户端进行抽样时，网络便能以密码学的确定性共同保证数据的可用性。

与StarkWare合作，将可扩展的数据可用性引入StarkNet等系统，战略合作伙伴关系使Avail成为服务于更广泛Web3生态的中立基础设施。

KYVE：去中心化数据验证协议

KYVE采用不同的角度，专注于跨多个存储层的数据验证和传输。它不是取代数据可用性系统，而是作为桥梁——在数据源和存储网络之间验证数据完整性。

该协议作为Data Rollups即服务（DRaaS）运行，使开发者可以将验证过的数据流附加到应用中。由Near Foundation、Solana Foundation、Coinbase Ventures等支持的KYVE基金会强调去中心化治理和长期可持续性。

KYVE代币($KYVE)通过权益证明机制保障网络安全，同时赋予社区对协议演进的治理权。

( NEAR DA：经济高效的以太坊集成

NEAR基金会于2023年11月推出的NEAR DA，专为寻求经济实惠数据可用性的以太坊rollup运营商设计。其差异显著：在NEAR存储100KB的调用数据，成本约为在以太坊Layer-1存储的8,000分之一)截至2023年9月###。

在保持以太坊安全保障的同时，大幅降低成本，吸引了构建应用专用链的优质项目。首批采用者包括Madara、Caldera、Fluent等知名Layer-2项目。

( Storj：去中心化云存储

虽然不专注于区块链数据，Storj提供分布式云存储，具备符合数据可用性需求的特性。文件通过纠删码拆分成碎片，分布在全球节点上，端到端AES-256-GCM加密保护数据隐私。

平台的“农场主”模型通过微支付激励节点运营商存储和维护文件，创造经济激励以确保持续的可用性。STORJ代币用于网络内的所有交易。

) Filecoin：持久的去中心化存储

Filecoin在IPFS去中心化文件系统基础上，加入了经济激励机制，通过复制证明（Proof-of-Replication）和时空证明（Proof-of-Spacetime）达成共识。存储提供者通过提供存储空间和检索数据赚取FIL代币，用户则为持久存储付费。

其架构确保数据不仅在网络中分布，还能永久存储和检索——对保障长期区块链数据完整性至关重要。

数据可用性基础设施的未来挑战

尽管取得了显著进展，但在实现最优数据可用性方面仍面临重大挑战：

大规模存储经济性
随着区块链交易量的倍增，数据存储成本依然高昂。确保数据可访问性而不成比例地增加成本，需持续的算法创新和基础设施优化。

网络延迟与带宽限制
数据可用性依赖于跨地理分散网络的快速分发。连接质量的差异和物理传输延迟成为时间敏感型应用的瓶颈。

验证资源需求
对庞大数据集的密码学验证需要大量计算能力。随着数据量指数级增长，验证复杂性本身也成为可扩展性挑战。

跨链数据桥接
随着多个区块链生态系统的繁荣，实现跨链无缝数据验证，确保完整性和去中心化，仍是技术难题。

去中心化的陷阱
或许最根本的矛盾在于：为了追求可扩展性而进行的激进优化，有时会导致架构选择削弱去中心化。如何在这两者之间找到平衡，仍是一个开放的研究课题。

未来展望

数据可用性创新与rollup成熟之间的共生关系，标志着区块链可扩展性的关键时刻。从改进的压缩算法到增强的跨链协议，未来将开启去中心化应用的新可能。

上述项目代表了多样化的解决方案，表明多种数据可用性架构将共存，各自针对不同的用例进行优化。这种多元化增强了生态系统的竞争力，避免了单点故障，加快了创新步伐。

随着这些方案的成熟和竞争的加剧，区块链技术将更接近支持主流规模的交易量，同时保持其去中心化、安全和无信任的核心原则。