数据可用性

数据可用性(DA)是指保证区块链区块中包含的交易数据可以被任何需要验证它的网络参与者完全访问和检索。 分散的系统数据可用性确保区块生产者发布新区块时,底层数据(包括每笔交易和每一次状态变更)都能实际提供给网络,而不是被隐藏。如果没有这种保证,验证者和用户就无法独立验证区块链状态的正确性,这会破坏系统的无需信任特性。

在模块化区块链架构的背景下,数据可用性问题变得尤为关键。 第2层缩放解决方案 例如,在乐观汇总中,序列器会将压缩后的交易批次发布到第一层链。如果底层交易数据不可用,欺诈证明者就无法重构状态来质疑无效的状态转换。类似地,在零知识汇总中,虽然零知识证明在数学上保证了计算的正确性,但用户仍然需要访问交易数据来重构其账户余额并生成自己的提款证明。

数据可用性与数据存储有着本质区别。数据存储关注的是历史数据的永久保存,而数据可用性仅要求数据在足够长的时间窗口内可供访问,以用于验证目的。这种区别推动了专用数据可用性层的发展:专门的区块链经过优化,仅用于临时托管其他链验证所需的数据。Celestia、EigenDA、Avail 和 Near DA 等项目就属于此类区块链基础设施。以太坊本身通过 EIP-4844(Proto-Danksharding)引入了一种原生数据可用性机制,该机制创建了一种名为“blobs”的新型交易类型,为汇总提供临时、低成本的数据可用性,并在之后的 Fusaka 升级中显著扩展了这一容量。

起源与历史

2018年: Mustafa Al-Bassam、Alberto Sonnino 和 Vitalik Buterin 在研究论文《欺诈与数据可用性证明:在不依赖诚实多数假设的情况下最大化轻客户端安全性和扩展区块链》中正式阐述了数据可用性问题。该论文引入了数据可用性抽样 (DAS) 的概念,轻客户端无需下载整个数据集即可概率性地验证数据是否可用。

2019年: LazyLedger 由 Mustafa Al-Bassam 提出,是一个专用于数据可用性的区块链,它是第一个专门针对交易数据的排序和可用性而非交易执行而优化的链的正式设计。LazyLedger 后来演变成了 Celestia。

2020年: 包括 Dankrad Feist 在内的以太坊研究人员提出了 Danksharding 的概念,这是一种以数据可用性为中心的以太坊分片设计,旨在使网络能够处理大量的 Rollup 数据。这标志着以太坊扩展路线图的理念发生了转变,从执行分片转向数据可用性分片。

2021年(10月): Celestia Labs(前身为 LazyLedger Labs)正式发布 Celestia 项目,并将其定位为首个模块化数据可用性层。其愿景是将数据可用性与执行和共识机制解耦,使 Rollup 能够将数据发布到 Celestia,而不是使用成本高昂的以太坊调用数据。

2022年: “模块化区块链理论”获得了广泛关注,其核心思想是未来的区块链将分离成多个专门的层,分别用于执行、数据可用性、共识和结算。Polygon Avail(后来独立出来,成为 Avail 项目)宣布推出其专用的数据访问(DA)层。

2023年: 以太坊基金会于1月至8月期间举办了EIP-4844的KZG可信设置仪式,最终吸引了超过14.1万次贡献,成为同类加密仪式中规模最大的之一。在这一年中,EIP-4844(Proto-Danksharding)在多个公共开发网上进行了广泛的测试,为主网上线做准备。10月,Celestia主网上线,成为首个实时专用数据可用性层;现在,rollup可以以远低于以太坊calldata的成本将交易数据发布到Celestia。

2024年(3月): 以太坊 Dencun 升级于 3 月 13 日在主网上激活了 EIP-4844,引入了 blob 交易。随着 Arbitrum、Optimism、Base 和 zkSync 等 L2 服务从 calldata 过渡到 blob 数据发布,以太坊上的 Rollup 数据发布成本几乎立即大幅下降。

2024到2025: EigenDA 作为数据可用性层推出,其安全性由 EigenLayer 提供的重新质押的 ETH 保障。Near Protocol 推出了 Near DA,利用其分片架构实现低成本的数据可用性。随着 Celestia、EigenDA、Avail 和 Near DA 等产品采用差异化的安全模型和定价策略,数据可用性 (DA) 市场竞争日益激烈。

2025年(12月): 以太坊 Fusaka 升级将于 12 月 3 日在主网上线,其中最引人注目的是 PeerDAS(EIP-7594),它首次将真正的数据可用性采样引入以太坊的 blob 系统。Fusaka 还引入了仅 blob 参数 (BPO) 分叉机制,该机制允许以太坊通过轻量级的、仅需配置的更新来提升 blob 容量,而无需进行完全协调的硬分叉。

2026年(1月): 两次 BPO 分叉将以太坊每个区块的 blob 目标从最初的 6 个(最大 9 个)提升至 10 个(最大 15 个),随后又提升至 14 个(最大 21 个),一个月内数据容量大约增长了 2.3 倍。PeerDAS 将典型节点托管 blob 数据所需的带宽降低了约 87.5%,因为节点现在只需对部分数据进行采样,而无需下载每个 blob 的完整数据。

“数据可用性是区块链扩展中最重要也是最容易被忽视的问题。即使拥有世界上最快的执行引擎,如果数据不可用,系统也毫无安全保障。” Vitalik Buterin,《终局》文章,2021年。

简单来说

数据可用性就像城镇广场上的公共公告栏。市长张贴新法规时,每个人都需要能够阅读,以验证其合法性并遵守规定。如果市长张贴了法规,却用篷布盖住了公告栏,即使法规在技术上“存在”,人们也无法核实其内容。数据可用性确保了篷布永远不会被盖住:数据始终清晰可读。

想象一下,一位老师批改完试卷后,却拒绝向学生展示批改后的试卷。老师声称所有学生都及格了,但由于看不到实际的答案和分数,学生无法核实自己的成绩。数据可用性要求老师必须让学生能够查看已批改的试卷,即使只是暂时的。

想想餐厅的卫生检查。检查员上门检查,撰写报告,并将评级张贴在餐厅橱窗上一段时间。顾客并不需要这份报告一直保留在那里;他们只需要它能被看到足够长的时间,以便任何有兴趣的人都能查看。数据可用性也是如此:数据必须在验证窗口期内可访问,而不一定需要永久存储。

这就像法庭审判一样,所有证据都必须在审判前向双方公开。如果控方掌握证据却拒绝分享,辩方就无法履行职责,审判也就不公平。用区块链术语来说,如果区块生产者掌握交易数据却拒绝分享,验证者就无法正常工作,区块链的安全保障也就失效了。

想象一下开卷考试和闭卷考试的区别。如果考试资料公开,考试就是开卷考试:所有考生都可以查阅原始资料来验证答案。如果资料不公开,考试就变成了闭卷考试,考生只能相信答题者所作的答案是正确的。

重要提示: 数据可用性与数据存储并非同一概念。系统可以保证数据可用性(即在需要验证时可以访问数据),但并不保证数据永久存储(即数据永远存在)。大多数数据自动化解决方案会在指定的时间窗口后对数据进行修剪。以太坊的二进制数据块(blob)会在大约 18 天后被修剪,Celestia 也会在其自身的可用性窗口后进行类似的修剪。历史数据归档是另一个独立的问题,由全节点、索引器以及 Filecoin 或 Arweave 等专用存储解决方案来处理。

关键技术特征

数据可用性采样 (DAS)

  • DAS 允许轻客户端在不下载整个区块的情况下验证区块数据是否可用
  • 每个轻客户端都会从数据块中随机抽取少量数据块。
  • 如果所有采样数据块均可检索,客户端便可获得概率置信度,认为完整数据可用。
  • 通过足够多的独立轻客户端,每个客户端都对不同的随机数据块进行采样,整个网络就能实现非常高的可用性置信度。
  • DAS 是使大块 DA 层切实可行的关键创新,因为节点不需要巨大的带宽来验证数据。
  • 在以太坊上,DAS 通过 PeerDAS 作为 2025 年 12 月 Fusaka 升级的一部分正式上线,它允许普通节点仅对部分 blob 数据进行采样和托管,而不是下载全部数据。

纠删码

  • 数据块在分发到网络之前,会使用里德-所罗门纠删码进行编码。
  • 原始数据通常会进行扩展(通常是翻倍),并加入冗余信息,以便可以从编码数据的子集中重建完整的数据集。
  • 这意味着,恶意区块生产者需要隐瞒绝大部分编码数据才能成功隐藏任何部分的原始数据。
  • 结合数据采集系统(DAS),纠删码技术能够确保即使少量随机样本也能以极高的概率检测到数据隐瞒行为。
  • Celestia、以太坊的blob系统以及Avail都使用纠删码作为基础原语。

Rollup 中的数据可用性工作原理

  1. 汇总排序器收集用户交易并将其整理成有序批次。
  2. 序列器压缩批次并将其作为数据发布到 DA 层(以太坊 blob、Celestia、EigenDA 等)。
  3. 数据架构层确保数据分布在其节点网络中,并可供检索。
  4. 对于乐观汇总,欺诈验证器会从DA层下载数据,重新执行交易,并在挑战期内对任何无效的状态根提出质疑。
  5. 对于 ZK 汇总,虽然 ZK 证明保证了计算的正确性,但用户需要 DA 数据来重构自己的状态并生成提款证明。
  6. 数据归档窗口过期后(例如,以太坊 Blob 的数据归档窗口约为 18 天),数据可能会从数据归档层被删除,但仍可由全节点和索引器保留归档。
  7. 汇总数据的安全性取决于数据授权保证;如果数据被扣留,汇总数据的安全性模型就会降低。

KZG承诺(Kate-Zaverucha-Goldberg)

  • EIP-4844 使用 KZG 多项式承诺对 blob 数据进行加密承诺。
  • KZG承诺是一种紧凑的加密证明,它绑定到整个数据块的内容,从而实现高效的验证。
  • 验证者无需下载完整的数据块数据即可验证数据块是否与其承诺相符。
  • KZG承诺通过允许对承诺的多项式进行点评估来支持高效的DAS。
  • 以太坊的KZG可信设置仪式于2023年1月至8月举行,吸引了超过14.1万名参与者,使其成为密码学历史上规模最大的此类仪式之一。

EIP-4844 原型 Danksharding(以太坊 Blob)

  • 引入了一种新的事务类型,该事务类型可以承载大型数据“块”(每个 128 KB)。
  • 以太坊在2024年3月推出时,目标是每个区块包含3个blob,最多6个。
  • Blob 存在于独立于常规以太坊交易的费用市场中,并拥有自己的基础费用机制。
  • Blob 数据由共识层客户端临时存储,并在大约 18 天后进行清理。
  • Proto-Danksharding技术大幅降低了L2数据发布成本,将典型的L2交易费用从几美元降至几美分。
  • Fusaka升级(2025年12月)及其后续的仅支持Blob参数的分叉,将以太坊的Blob目标容量提升至14,到2026年1月最大容量将达到21,约为原始容量的2.3倍。随着网络对性能的监控,预计容量还会进一步提升。

专用DA层与以太坊DA的比较

  • 塞拉斯蒂娅: 这是一个专为DA交易而设计的层,原生支持DAS、纠删码和自主的PoS共识机制。它提供低DA成本,但安全性依赖于自身的验证者集合,而非以太坊的验证者集合。
  • EigenDA: DA 层通过 EigenLayer 使用重新质押的 ETH 进行保护,继承了以太坊的经济安全性。它提供高吞吐量的 DA,无需 Rollup 即可直接在以太坊上发布数据。
  • 可用: 独立的DA链,采用KZG承诺和DAS,并提供应用特定的有效性证明,旨在成为跨生态系统汇总的通用DA层。
  • 靠近 DA: 利用 Near 协议的分片架构提供低成本的 DA 服务,并受益于 Near 现有的分片容量和验证者网络。
  • 以太坊 blobs: 原生DA嵌入以太坊共识机制,提供最强大的安全保障,由以太坊完整的验证者集支持,现在也通过PeerDAS得到生产级DAS的支持,尽管其每字节成本仍然高于某些专用DA层。

优点缺点

优势缺点
Rollup 安全基金会: 数据可用性是至关重要的安全保障,它使汇总层能够继承其数据可用性层的安全性,从而在不损害可验证性的前提下实现无需信任的扩展。成本与安全性的权衡: 更便宜的数据访问层(例如 Celestia、EigenDA)虽然成本更低,但与直接将数据发布到以太坊相比,其安全保障有所不同,从而形成了一个安全性和可负担性之间的权衡。
模块化可扩展性: 将数据架构(DA)与执行层分离,使得每一层都能独立扩展,执行层可以优化速度,而数据架构层则可以优化吞吐量。对开发者而言的复杂性: 正确理解和实施数据自动化(DA)会显著增加汇总设计的复杂性,需要掌握纠删码、承诺方案和采样协议方面的专业知识。
大幅降低成本: EIP-4844 及其后续的 Fusaka blob 扩展大幅降低了 L2 数据成本,使得许多汇总交易的成本降至美分以下。数据修剪风险: 由于数据归档层仅保证临时可用性,而非永久存储,因此如果数据归档窗口过期后无人归档,则存在历史数据无法访问的风险。
轻客户端验证: DAS 使资源受限的设备能够在不下载整个数据块的情况下验证数据可用性,从而降低节点需求,支持去中心化。碎片化风险: 相互竞争的DA层(Celestia、EigenDA、Avail、Near DA、以太坊blobs)的激增导致生态系统碎片化,并造成互操作性挑战。
抗审查性: 保证数据可用性意味着任何一方都不能选择性地扣留信息来操纵汇总状态或阻止用户证明其账户余额。可信设置要求: EIP-4844 中使用的 KZG 承诺需要一次性可信建立仪式,这引入了一个密码学假设,即该仪式是诚实进行的。
无需许可的验证: 任何人都可以通过访问可用数据独立验证链的状态,即使在模块化架构中也能保持区块链的无需信任特性。新兴技术: 一些分布式架构解决方案和功能仍处于早期部署阶段,与成熟的单体区块链设计相比,缺乏实战检验。
面向未来的设计: 模块化DA方案旨在随着未来硬件的改进而扩展,因为DA吞吐量会随着参与DAS的轻客户端数量的增加而扩展。网络效应和引导效应: 新的DA层必须构建足够的验证者和节点网络才能提供有效的安全保障,这就造成了冷启动问题。
灵活的安全模型: Rollups 可以根据其特定的安全成本要求选择其 DA 层;高价值的 DeFi 协议可能使用以太坊 DA,而游戏 dApp 可能更倾向于更便宜的替代方案。存活依赖项: 如果数据访问层出现停机或存活故障,所有依赖于该层的数据汇总都无法发布新批次,从而为依赖于该层的数据汇总堆栈造成单点故障。

风险管理

数据扣留攻击:

  • 恶意区块生产者可以发布区块头和承诺信息,但隐瞒实际数据,从而阻止其他人验证状态转换。
  • 缓解措施:通过足够数量的轻客户端进行数据可用性抽样,可以确保以极高的概率检测到数据扣留行为。
  • 如果无法在预期时间范围内确认 DA,汇总更新应实现回退机制,以停止状态更新。

DA层活性检测失败:

  • 如果底层DA层离线,汇总将无法发布新的交易批次,从而导致交易停滞。
  • 缓解措施:设计带有逃生机制的汇总方案,即使数据访问层不可用,用户也可以直接从 L1 层提取资金。
  • 考虑采用多数据访问策略,将关键数据发布到多个数据访问层以实现冗余。

安全假设差异:

  • 不同的DA层级具有截然不同的安全模型。以太坊DA由完整的以太坊验证者集合提供安全保障,质押的资产高达数百亿美元,而较新的DA层级可能经济安全规模要小得多。
  • 缓解措施:理解并清晰地传达所选数据访问层的安全假设;高价值应用应优先选择经济安全性更高的数据访问层。
  • 监测专用DA层的质押价值和验证者去中心化程度,因为这些指标直接影响安全保障。

数据重建与归档风险:

  • DA窗口过期后(例如,以太坊blobs的DA窗口约为18天),DA层不再保证数据可用。
  • 缓解措施:确保汇总操作人员和社区成员运行完整的归档节点,以存储超出数据归档窗口期的历史数据。
  • 与 Filecoin 或 Arweave 等去中心化存储网络集成,以永久存档关键历史数据。

监管和合规风险:

  • 临时数据可用性(包括数据修剪)可能与金融应用程序中的数据保留监管要求相冲突。
  • 缓解措施:实施归档策略,确保在数据管理层的数据清理计划之外,仍能遵守相关的数据保留法规。
  • 明确记录数据生命周期策略,并确保机构用户理解数据可用性存储和永久存储之间的区别。

文化相关性

数据可用性的概念在区块链文化中经历了显著的转变,从最初晦涩的学术探讨发展成为扩容辩论中最热门的话题之一。“数据去哪儿了?”这句话成为了二层解决方案批评者的有力反驳,他们担心链下数据发布会危及安全性。这个问题促使业界直面数据可用性问题,最终催生了模块化区块链理论,而该理论如今已成为扩容讨论的核心。

Celestia 于 2023 年 10 月的发布标志着一个文化里程碑,它验证了区块链可以专门为单一功能(数据可用性)而构建,而不是试图包揽一切。“模块化与单体式”之争成为 2023 至 2024 年周期内最具代表性的话题之一,双方都有强有力的支持者。单体式链的支持者,尤其是在 Solana 社区,认为分离数据可用性会增加不必要的复杂性,而以太坊和 Celestia 生态系统中的模块化支持者则认为模块化是实现互联网规模吞吐量的最清晰路径。

“区块链的未来是模块化的。正如互联网将网络层、传输层和应用层分离一样,区块链也将把执行层、结算层和数据可用性分离。”——Celestia创始人Mustafa Al-Bassam,2022年。

EIP-4844 于 2024 年 3 月激活,被誉为自合并以来以太坊最具影响力的升级之一,因为 Rollup 费用几乎一夜之间大幅下降,证明数据可用性优化能够对终端用户的成本产生立竿见影的切实影响。2025 年 12 月的 Fusaka 升级进一步拓展了这一趋势,首次将真正的数据可用性采样 (DAS) 引入以太坊,并将讨论的焦点从“以太坊是否会获得 DAS”转移到“以太坊在拥有 DAS 后,能够以多快的速度扩展 blob 容量”。

实际例子

以太坊 EIP-4844 Rollup 成本降低

场景: 在 Dencun 升级之前,一个大型以太坊 L2 服务器每天要花费大量资金用于以太坊调用数据成本,以发布交易批次。

实施: EIP-4844 于 2024 年 3 月生效后,Rollup 的数据发布方式从以 calldata(永久性、高成本)形式发布交易数据,转变为以 blob 交易(临时性、低成本)形式发布。blob 费用市场的独立定价机制意味着 Rollup 的数据成本与以太坊的 Gas 市场脱钩。

结果: 该聚合服务的数据发布成本大幅下降,并将这一降幅以更低的交易手续费的形式回馈给了用户。其他主要二级聚合服务,包括 Optimism、Base 和 zkSync,也出现了类似的成本下降。

Celestia 作为 Solana 虚拟机汇总的 DA 层

场景: 在以太坊上结算的 Solana 虚拟机 (SVM) 汇总需要一个高吞吐量的 DA 层来支持高目标交易速率,同时保持可验证性。

实施: 该汇总选择 Celestia 作为其数据可用性层,并将压缩的交易批次发布到 Celestia 的 DA 网络。Celestia 的纠删码和 DAS 协议确保了汇总数据可供验证,而无需验证者下载完整数据集。状态根被发布到以太坊以进行结算最终确认。

结果: 该汇总实现了远低于以太坊调用数据定价的 DA 成本,从而能够以低数据成本实现高吞吐量的 DeFi 和游戏应用,同时保持以太坊级别的结算安全性。

用于高通量汇总应用的 EigenDA

场景: 基于 L2 的高频 DeFi 协议需要的数据可用性吞吐量超过了以太坊 blob 容量当时所能提供的水平。

实施: 该协议部署在 Rollup 上,并使用 EigenDA 作为其数据可用性层。EigenDA 的高吞吐量轻松满足了协议的数据需求,其安全性由 EigenLayer 重新质押的 ETH 提供支持,在无需以太坊原生 blob 空间的情况下提供了显著的经济安全性。

结果: 当时,仅使用以太坊二进制数据块(blobs)无法实现如此高的数据吞吐量,而此次汇总(rollup)则实现了类似订单簿的去中心化交易所(DEX)操作,并能快速更新订单。重新构建的以太坊安全模型在 Celestia 的独立安全性和以太坊原生数据保证(DA)之间找到了一个折衷方案。

Celestia 光节点的数据可用性采样

场景: 一款移动钱包应用程序想要验证 Celestia 区块(其 DA 汇总所使用的区块)是否包含有效、可用的数据,而无需运行完整的 Celestia 节点,因为运行完整的 Celestia 节点需要大量的带宽和存储空间。

实施: 该钱包集成了 Celestia 的轻节点协议,该协议通过随机向网络请求小数据块并根据区块的纠删码承诺对其进行验证来执行数据可用性采样。

结果: 移动轻节点在下载每个数据块的一小部分数据的同时,以非常高的置信度验证了数据的可用性,使其能够在移动设备上运行,并为用户提供无需信任的 DA 验证,而无需依赖任何集中式 RPC 提供程序。

对比表

特性以太坊 Blob(EIP-4844)勒斯蒂亚特征DA利用
安全模型完整的以太坊 PoS 验证者集采用TIA质押的独立PoS通过 EigenLayer 重新抵押 ETH独立 PoS 权益证明,支持 AVAIL 质押
数据吞吐量(截至 2026 年初)目标每个数据块 14 个数据块,最多 21 个(速度约为 149 至 224 KB/s),高于启动时的目标 3 个数据块和最多 6 个数据块。大约 0.17 MB/秒目前吞吐量约为 10 MB/s,未来计划大幅提升吞吐量。大约 1.4 MB/秒
信息保存期限大约18天后,进行修剪。可配置,通常约 30 天可按汇总进行配置关于30天
DAS 支持是的,通过 PeerDAS(随 Fusaka 升级激活,2025 年 12 月)。是的(原生,生产环境)部分(基于扩散)是的(原生,生产环境)
承诺计划KZG多项式承诺命名空间默克尔树加纠删码KZG承诺KZG承诺
生态系统采用所有主要以太坊 L2(Arbitrum、Optimism、Base、zkSync)Eclipse、Manta Network 以及各种汇总即服务提供商Mantle、Celo 和各种 L2Validium 风格的汇总

注意:随着网络升级,DA 层的吞吐量和成本数据变化很快;请将其视为方向性数据,而不是精确数据。

相关条款

  • 卷起: 一种二层扩容方案,它在链下执行交易,但将交易数据发布到数据可用性层进行验证,数据可用性层是数据可用性服务的主要使用者。
  • 原始丹克斯哈丁(EIP-4844): 以太坊升级引入了携带 blob 的交易,为以太坊上的 Rollup 提供了一种专用的、成本更低的数据可用性机制。
  • 分片: 以太坊更完善的分片设计(其中 PeerDAS 和 Fusaka blob 容量的提升是重要一步)旨在进一步扩展 blob 容量和原生数据可用性采样。
  • 擦除编码: 一种数据编码技术,通过向数据中添加冗余信息,使得可以从子集中重建原始数据,这是数据可用性抽样的数学基础。
  • 模块化区块链: 这种架构模型中,执行、结算、共识和数据可用性分别由独立的专用链处理,而不是由单一的整体式区块链处理。
  • 有效期: 一种类似于 ZK Rollup 的扩容方案,但其数据可用性是在链下而非以太坊上提供的,以牺牲部分安全性为代价来降低成本。
  • 调用数据: 以太坊交易的数据字段,历史上曾被 Rollup 用于在 Blob 出现之前发布数据,永久存储但成本相对较高。
  • KZG承诺: EIP-4844 中使用的一种加密多项式承诺方案,无需完整下载数据即可高效地承诺和验证 blob 数据。
  • 轻客户端: DAS 支持的区块链客户端,无需下载和存储完整的链状态,即可验证区块的有效性和数据的可用性。
  • 欺诈证明: 乐观汇总机制允许任何一方通过重新执行有争议的交易来质疑无效的状态转换,但这需要底层数据可用。
  • 斑点: 一个大型数据对象(128 KB),附加到以太坊交易中,遵循 EIP-4844 协议,专门用于汇总数据发布,并提供临时存储和独立的费用市场。
  • 塞拉斯蒂娅: 首个专用模块化数据可用性层,采用数据可用性系统 (DAS) 和纠删码技术,为跨多个生态系统的汇总提供高吞吐量、低成本的数据可用性。

常见问题解答

问:什么是数据可用性?为什么它对区块链扩展性至关重要? 数据可用性保证区块链区块中的数据对任何需要验证它的人都切实可访问。这对扩展性至关重要,因为二层 Rollup 依赖于通过访问底层交易数据来验证其状态。如果 Rollup 发布状态声明但数据不可用,则任何人均无法质疑错误的声明(在乐观 Rollup 中)或重建自己的状态(在零知识 Rollup 中)。数据可用性本质上是整个 Rollup 扩展生态系统的安全基础。

问:数据可用性和数据存储有什么区别? 数据可用性是指在设定的时间窗口内,需要验证数据时可以访问数据。数据存储是指数据永久保留。大多数数据访问解决方案仅保证临时可用性。以太坊数据块会在大约 18 天后被修剪,Celestia 也有类似的时间窗口。修剪后,数据可能仍然存在于归档节点、索引器或永久存储网络中,但数据访问层不再保证其可用性。可以将数据访问想象成图书馆的阅览室,您可以在开放时间内借阅书籍,而不是像金库那样永久存储书籍。

问:数据可用性抽样(DAS)是如何工作的? DAS 允许轻客户端通过随机抽取少量数据块来验证区块数据是否可用,而无需下载整个区块。数据首先经过纠删码处理,增加冗余,使得部分数据可以重构整个区块。每个轻客户端请求几个随机数据块。如果所有数据块都返回,则客户端可以高度确信数据可用。由于许多独立的轻客户端都在进行抽样,即使没有单个客户端下载整个区块,也极小的概率会检测到不可用数据。以太坊在 2025 年 12 月的 Fusaka 升级中,通过 PeerDAS 将此功能应用于自身的 blobs。

问:EIP-4844 将汇总成本降低了多少?此后情况是否有所变化? 在 EIP-4844 之前,Rollup 以以太坊 calldata 的形式发布数据,这些数据永久存储,并纳入以太坊的单一 gas 费用市场定价。EIP-4844 引入了 blob:大型数据对象,拥有独立的费用市场和临时存储(大约 18 天后会被清理)。由于 blob 不与常规以太坊交易竞争 gas,且仅需临时存储,因此在 2024 年 3 月推出时,每字节的成本大幅下降。此后,Fusaka 升级及其 Blob Parameter Only 分叉版本使以太坊的 blob 容量增加了一倍以上,这通常使 blob 相关成本保持在较低水平,或者由于容量增长速度超过需求而进一步降低成本。

问:Rollup 应该使用以太坊 Blob 还是像 Celestia 这样的专用 DA 层? 这取决于 Rollup 的优先级。以太坊 Blob 提供非常强大的安全保障,因为它们由以太坊的完整验证者集进行验证,并且现在可以通过 PeerDAS 受益于生产级 DAS,尽管它们的成本仍然较高,而且至少从历史数据来看,吞吐量低于某些专用层。Celestia 和其他专用 DA 层提供高吞吐量和更低的成本,但其安全性依赖于自身规模较小的验证者集。高价值的 DeFi Rollup 通常倾向于选择以太坊 DA 以获得最大安全性,而优先考虑低成本的游戏和社交 Rollup 则可能选择 Celestia 或 EigenDA。一些 Rollup 采用混合方法,将关键数据发布到以太坊,而将不太关键的数据发布到专用 DA 层。

问:如果数据在数据授权窗口期结束后不可用,会发生什么情况? 在数据验证窗口期(例如,以太坊 Blob 数据验证窗口期约为 18 天)结束后,数据验证层会清理数据,不再保证其可用性。但是,数据通常仍然存在于归档全节点、区块浏览器和专用索引服务中。关键的安全假设是,在数据验证窗口期内,所有必要的验证都已完成:欺诈证明已提交,零知识证明已验证,用户也已重建了他们的状态。窗口期结束后,链的状态实际上已通过这些验证机制最终确定,因此原始数据主要用于历史分析,而非持续的安全保障。

问:数据可用性与MEV之间有何关系? 数据可用性和 MEV 在多个方面相互交织。使用批量发布机制的数据访问层(例如向以太坊发布汇总序列器的访问层)会围绕批次顺序创造 MEV 机会。如果数据访问延迟或被扣留,则可能造成信息不对称,而老练的攻击者会利用这种不对称。数据访问层的设计也会影响待处理交易的透明度;某些设计会在最终确认之前将待处理数据暴露给验证者,从而可能在数据访问层本身提取 MEV。这仍然是一个活跃的研究和协议设计领域。

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