A menudo visito el Starbucks en la zona de Fort de Mumbai. En mi camino, paso por la famosa Biblioteca de la Sociedad Asiática, que ha aparecido en películas e innumerables carretes, se me recuerda su presencia duradera. Consideré usar una analogía diferente para explicar la disponibilidad de datos, pero cuando algo funciona tan bien, ¿por qué cambiarlo?

Origen- Wikipedia

Imagina que estamos en el siglo XIX y la Biblioteca de la Sociedad Asiática es una de las pocas, o tal vez la única biblioteca en la ciudad. Esta biblioteca no es solo un depósito de libros. Es el centro neurálgico donde se almacena toda la información necesaria para que la ciudad funcione sin problemas. La biblioteca guarda registros esenciales como certificados de nacimiento y escrituras de propiedad. También contiene recursos valiosos como materiales educativos y artefactos culturales. La ciudad no podría perder el acceso a estos materiales en ningún momento. ¿Qué sucedería si la biblioteca estuviera cerrada o desapareciera? Causaría estragos en todos los departamentos municipales que dependen de su información.

La solución de Disponibilidad de Datos (DA) cumple un propósito similar en criptografía. Asegura que la información necesaria para validar y procesar transacciones en una cadena de bloques esté accesible para todos los participantes. Sin una sólida disponibilidad de datos, la integridad y funcionalidad de las redes blockchain, especialmente las soluciones de escalabilidad como rollups, podrían verse seriamente comprometidas.

De Negocios Web Tempranos a Cadenas de Bloques Modulares

En los primeros días de la web, cada negocio en línea tenía que gestionarlo todo ellos mismos. Como Shlok exploró en nuestro artículo AVS, cada negocio en línea necesitaba servidores físicos, equipos de red, almacenamiento de datos, licencias de software para bases de datos y sistemas operativos, una instalación segura para alojar hardware, un equipo de administradores de sistemas e ingenieros de redes, y soluciones de recuperación de desastres y copias de seguridad robustas. Todo esto costaba al menos $250,000 y tomaba varios meses a un año para configurar.

Sin embargo, pronto nos dimos cuenta de que delegar estas tareas era beneficioso para todos. Esta percepción se alinea con el principio económico de ventaja comparativa. Indica que las entidades no necesitan producir todo por sí mismas. En lugar de eso, pueden especializarse en áreas donde tienen un menor costo de oportunidad y participar en el comercio con otros.

En esencia, intentar producir todo incurre en un costo de oportunidad: los recursos y el tiempo dedicados a producir un bien podrían asignarse en cambio a producir otro. Algunas entidades pueden producir ciertos bienes de manera más eficiente que otras. Un ejemplo clásico de ventaja comparativa es el comercio entre EE. UU. y China. EE. UU. tiene una ventaja comparativa en la producción de bienes de alta tecnología, como software y maquinaria avanzada, debido a su mano de obra calificada y capacidades innovadoras. Mientras tanto, China tiene una ventaja comparativa en la fabricación de bienes de consumo, como electrónicos y ropa, debido a sus menores costos laborales. Al centrarse en producir lo que cada país es relativamente más eficiente, ambos países se benefician del comercio al obtener bienes a un costo menor que si intentaran producirlos internamente. Al centrarse en sus fortalezas y comerciar, todas las partes pueden lograr una mayor eficiencia y beneficios mutuos sin la carga de destacar en todas las áreas de forma independiente.

Este principio se extiende más allá de las naciones y las empresas hasta las arquitecturas de blockchain también. Así como los países se especializan en industrias o productos particulares, los diferentes componentes de un sistema blockchain pueden enfocarse en funciones específicas. Esta especialización conduce a un rendimiento y eficiencia mejorados en general dentro del ecosistema.

¿Por qué disponibilidad de datos?

Similar a las empresas de Internet tempranas, los blockchains inicialmente se encargaban de todo: ejecutar transacciones, alcanzar consenso, almacenar datos y liquidar transacciones. Este enfoque planteó problemas para cadenas como Ethereum, que es relativamente altamente descentralizado a nivel base. Gradualmente, la idea de modularidad ganó impulso. La modularidad en los blockchains se refiere a descomponer las funciones del blockchain (como el consenso, la disponibilidad de datos y la ejecución) en capas o módulos separados y especializados. Esto permite una mayor flexibilidad, escalabilidad y eficiencia al permitir que cada capa se centre en una tarea específica.

Ethereum decidió que separar la ejecución del consenso y la liquidación era la mejor manera de escalar, poniendo el roadmap centrado en rollups en el foco de atención.

Varias soluciones de capa 2 (L2) inundaron el panorama de la Máquina Virtual Ethereum (EVM), sobrecargando Ethereum al publicar datos de transacción en ella. Esta competencia por el espacio de bloque de Ethereum hizo que el uso de la capa 1 fuera costoso. Almacenar y acceder a datos en Ethereum era costoso; para marzo de 2024, las L2 habían incurrido en más de 11,000 ETH en tarifas. ¡A $3,400 por ETH, eso ascendía a $37.4 millones!

Ethereum abordó el problema conEIP-4844, introduciendo un espacio separado llamado blobs para que los L2 almacenen sus datos. Como resultado, el costo cayó a 1.7k ETH al mes siguiente y a poco más de 100 ETH para agosto, una reducción del 99%. Entonces, ¿se resolvió el problema del costo para los rollups? Ojalá fuera tan simple.

Desafíos más allá del costo

A pesar de la reducción en las tarifas por almacenar datos en blobs, aún existen dos desafíos críticos:

1. Previsibilidad de tarifas: Las tarifas siguen siendo impredecibles debido a la congestión de Ethereum.
2. Capacidad de Blob: Cada blob puede contener 128kB de datos, y cada bloque puede incluir hasta 6 blobs, lo que suma un total de 768kB por bloque. Teniendo en cuenta otras transacciones, un bloque de Ethereum puede ser de aproximadamente 1.77 MB. Esto lleva el tamaño máximo de un bloque de Ethereum a aproximadamente 2.5 MB. Con un tiempo de bloque de 12 segundos, el ancho de banda de Ethereum es aproximadamente 0.2 MB/s, insuficiente para el aumento anticipado de usuarios de aplicaciones descentralizadas.

Estas limitaciones subrayan la necesidad de servicios DA dedicados, al igual que los rollups descargan la ejecución de Ethereum.

Con este telón de fondo, han surgido varias soluciones de DA como Celestia, Avail y Near. Estos servicios dedicados se centran exclusivamente en garantizar que los datos sean accesibles y seguros, proporcionando la infraestructura necesaria para respaldar redes blockchain escalables y confiables. Al concentrarse en la disponibilidad de datos, estas soluciones pueden optimizar el rendimiento y abordar los desafíos específicos que las blockchains de propósito general tienen dificultades para gestionar de manera efectiva.

EigenDA - Extensión de almacenamiento de datos de Ethereum

EigenDA es un Servicio de Validación Activa (AVS) por EigenLayer en la parte superior de Ethereum. Significa que EigenDA no funciona de forma independiente de Ethereum. Si un desarrollador quiere usar un servicio de DA sin Ethereum en la mezcla, EigenDA no es la respuesta. Se distingue por varias características clave que lo diferencian de otros servicios de DA.

1. Alto rendimiento

A 15 MB/s, EigenDA tiene el ancho de banda más alto entre los servicios DA 'fuera del protocolo'. Fuera del protocolo implica que el servicio DA opera por separado del blockchain principal. Logra un alto rendimiento al separar el consenso del DA, el código de borrado y la comunicación directa en lugar de entre pares.

Separar el consenso de DA. La mayoría de los sistemas DA actuales combinan la verificación de que los datos son accesibles con la organización del orden de esos datos en un sistema único y complejo. Si bien la validación de datos se puede hacer de forma paralela, alcanzar un consenso u ordenar los datos ralentiza todo. Este enfoque combinado puede mejorar la seguridad de los sistemas que gestionan ellos mismos el orden de los datos. Pero es innecesario para sistemas DA como EigenDA que trabajan junto a Ethereum, que ya maneja el orden de los datos o el consenso. Al eliminar el paso adicional de ordenar, EigenDA se vuelve mucho más rápido y eficiente.

Así es como EigenDA funciona con Ethereum, con un ejemplo de rollup:

1. El secuenciador de rollup (que organiza las transacciones) envía un lote de transacciones al sistema EigenDA.
2. El sistema EigenDA divide el lote en partes más pequeñas, crea una prueba de que los datos están completos y envía estas partes a diferentes operadores de almacenamiento, obteniendo la confirmación de que han almacenado los datos.
3. Después de obtener estas confirmaciones, EigenDA envía un mensaje a la cadena de bloques (Ethereum) diciendo que los datos están almacenados de forma segura e incluye detalles y pruebas.
4. El contrato de EigenDA en Ethereum verifica la prueba y almacena el resultado en la cadena.
5. Una vez que los datos se almacenan fuera de la cadena y se registran (prueba de que los datos se almacenan fuera de la cadena) en la cadena de bloques, el secuenciador de rollup envía un ID de referencia para los datos a su propio sistema.
6. Antes de aceptar la identificación de datos, el sistema rollup verifica con EigenDA para asegurarse de que los datos estén totalmente disponibles. Si la verificación confirma que están almacenados, se acepta la identificación. Si no, se rechaza la identificación.
   En esencia, EigenDA ayuda a almacenar y verificar los datos de transacción fuera de la cadena principal, asegurando su seguridad y disponibilidad.

Puede comprender el mecanismo en profundidad en Documentos de EigenDA.

La codificación por borrado es como crear un rompecabezas inteligente a partir de sus datos, donde solo necesita algunas de las piezas para resolverlo. Este método asegura que sus datos permanezcan seguros, accesibles y eficientes de almacenar, incluso si se pierden algunas partes o si fallan algunas ubicaciones de almacenamiento. EigenDA utiliza esta técnica cuando los rollups envían datos, codificándolos en fragmentos. De esta manera, cada nodo solo necesita descargar una pequeña parte de los datos en lugar de todo, lo que hace que el proceso sea mucho más eficiente. Y lo mejor de todo es que, a medida que aumenta el tamaño de los datos, la parte que los nodos deben descargar no aumenta linealmente sino casi linealmente.

En lugar de usar pruebas de fraude para detectar errores, EigenDA utiliza pruebas criptográficas especiales llamadas compromisos KZG. Estas pruebas ayudan a los nodos a garantizar que los datos se procesen y almacenen correctamente, mejorando tanto la velocidad como la seguridad.

Comunicación directa en lugar de P2P. La mayoría de los sistemas de disponibilidad de datos (DA) actuales utilizan redes de pares a pares (P2P), donde cada operador comparte datos con sus vecinos, lo que ralentiza todo el proceso. En cambio, EigenDA utiliza un dispersor central que envía datos directamente a todos los operadores utilizando comunicación unicast. Unicast significa que los datos se envían directamente a un operador en lugar de ser difundidos por la red. Aunque esto puede parecer que crea más centralización en el sistema, no es así. Porque el dispersor no es directamente responsable de DA. Simplemente mueve datos. El almacenamiento real de datos ocurre en varios nodos en toda la red. Además, el dispersor centralizado es parte de la arquitectura actual, pero el equipo de EigenDA sugiere que se moverá hacia la dispersión descentralizada en el futuro.

Este enfoque directo evita los retrasos e ineficiencias del intercambio P2P, permitiendo que EigenDA verifique la disponibilidad de datos de manera más rápida y eficiente. EigenDA garantiza una confirmación de datos más rápida y mejora el rendimiento general al eliminar los protocolos de chismes que consumen tiempo.

Estos tres factores permiten que EigenDA se escale horizontalmente, lo que significa que a medida que más nodos se unen a la red, se vuelve más escalable. Actualmente, el límite es de 200 operadores.

2. Modelo de Confianza Fuerte

La mayoría de las soluciones de disponibilidad de datos (DA), como Celestia y Avail, requieren que los operadores de nodos apuesten sus tokens nativos para mejorar la utilidad del token. En contraste, EigenDA adopta un enfoque único al implementar una doble apuesta con ETH y tokens EIGEN. Para unirse a los respectivos cónclaves ETH y EIGEN, un operador debe volver a apostar al menos 32 ETH y 1 EIGEN.

Pero ¿por qué obligar a los operadores a apostar EIGEN además de ETH? Este mecanismo de doble apuesta permite a EigenDA penalizar a los operadores maliciosos a través de la bifurcación de tokens en lugar de depender únicamente de Ethereum para hacer cumplir las normas. Este proceso, conocido como bifurcación intersubjetiva, permite una sanción más eficiente y efectiva de los actores malintencionados. Veamos cómo funciona esto.

Uno de los aspectos más críticos para mantener la integridad de la red de un servicio de DA es combatir ataques de retención de datos. Este tipo de ataque ocurre cuando un productor de bloques propone un nuevo bloque pero oculta los datos de transacción necesarios para validarlo. Normalmente, las blockchains garantizan la disponibilidad de bloques al exigir a los validadores que descarguen y validen el bloque completo. Sin embargo, si la mayoría de los validadores actúan de manera maliciosa y aprueban un bloque con datos faltantes, el bloque aún podría agregarse a la cadena, aunque los nodos completos eventualmente lo rechazarán.

Mientras que los nodos completos pueden detectar bloques inválidos descargándolos por completo, los clientes ligeros carecen de esta capacidad. Técnicas como Muestreo de Disponibilidad de Datos (DAS)ayudar a los clientes ligeros a verificar la disponibilidad de datos sin descargar el bloque completo, manteniendo así bajos sus requisitos de recursos.

En DAS, los nodos no necesitan descargar bloques completos de datos para verificar su disponibilidad. En su lugar, muestrean aleatoriamente pequeñas porciones de los fragmentos de datos almacenados en varios nodos. Este enfoque de muestreo reduce significativamente la cantidad de datos que cada nodo debe manejar, lo que permite una verificación más rápida y un menor consumo de recursos.

Pero, ¿qué sucede si algunos nodos no cumplen y se niegan a almacenar o proporcionar los datos requeridos? Tradicionalmente, la respuesta sería informar a Ethereum sobre estos nodos maliciosos, que luego reduciría sus participaciones. Sin embargo, hacer que un servicio DA obligue a un nodo potencialmente malicioso a publicar todos sus datos en Ethereum para demostrar su inocencia no es factible debido a las siguientes razones:

1. Altos costos: Publicar grandes cantidades de datos en Ethereum es prohibitivamente caro. El espacio de bloque de Ethereum ya es muy buscado, y agregar cargas significativas de datos conduciría a tarifas exorbitantes y una mayor congestión de la red. Ilustremos esto con un ejemplo. El almacenamiento de los primeros 32 bytes en Ethereum cuesta 20k gas, y cada fragmento adicional de 32 bytes cuesta 5k gas. Almacenar 1 GB (1073741824 bytes) de datos costaría 20k + (1073741824/32 - 1)*5k = 167,772,175k gas. Si el gas se cotiza a 30 Gwei, el costo total es de 5,033,165,250,000 gwei o ~ 5033 ETH. Esto equivale a aproximadamente $13 millones si ETH se cotiza a $2600.
2. Problemas de escalabilidad: Las limitaciones actuales de rendimiento y tamaño de bloque de Ethereum significan que procesar grandes publicaciones de datos de múltiples servicios de aplicaciones descentralizadas (DA) sobrecargaría la red, causando retrasos e ineficiencias.
3. Latencia de transacción: El tiempo que lleva procesar y confirmar grandes cargas de datos en Ethereum ralentizaría el proceso punitivo, permitiendo que los actores maliciosos continúen potencialmente sus actividades dañinas durante más tiempo del deseado.
4. Aplicación ineficiente: Confiar en los mecanismos propios de Ethereum para el recorte implicaría una coordinación compleja entre los validadores. Esto resultará en una mayor latencia, lo que lo convierte en una solución poco práctica para las acciones de aplicación frecuentes requeridas por los servicios de DA.

Dadas estas dificultades, EigenDA utiliza la bifurcación intersubjetiva como un método más eficiente y rentable para imponer sanciones contra operadores maliciosos. Así es como funciona:

Todos los observadores razonables y honestos dentro de la red EigenDA pueden verificar de forma independiente que un operador no está sirviendo datos cuando se solicita. Una vez verificado, EigenDA puede iniciar una bifurcación del token EIGEN, reduciendo efectivamente la participación del operador malicioso. Este proceso evita la necesidad de involucrar directamente a Ethereum, reduciendo así los costos y acelerando el proceso punitivo.

La bifurcación intersubjetiva aprovecha el acuerdo colectivo de múltiples observadores para hacer cumplir las reglas de la red, lo que garantiza que los operadores maliciosos sean penalizados de manera rápida y eficiente sin la sobrecarga asociada con los métodos tradicionales. Este sólido modelo de confianza mejora la seguridad y confiabilidad de EigenDA, lo que lo convierte en una mejor opción entre las soluciones de DA.

3. Personalización

La acreditación es necesaria para garantizar la validez y disponibilidad de los datos dentro de un sistema de blockchain. Actúa como un proceso de verificación donde los participantes, como validadores o apostadores, confirman que los datos en un bloque son correctos y accesibles para todos. Sin la acreditación, no habría garantía de que los datos propuestos sean legítimos o que no se hayan retenido o manipulado, lo que podría llevar a una falta de confianza y posibles vulnerabilidades de seguridad. La acreditación garantiza la transparencia y previene acciones maliciosas, como la retención de datos o la propuesta de bloques inválidos.

Quorum personalizado

EigenDA tiene una función llamada Quórum Personalizado, donde dos grupos separados deben verificar la disponibilidad de datos. Un grupo consiste en restakers de ETH (el quórum ETH), y el otro podría ser stakers del token nativo del rollup. Ambos grupos trabajan de forma independiente, y EigenDA solo falla si ambos están comprometidos. Por lo tanto, los proyectos que no quieran confiar en la certificación de EigenDA pueden emplear el quórum personalizado. Esto es útil para los desarrolladores porque introduce la opción de anular las comprobaciones de EigenDA.

Flexibilidad de precios y ancho de banda reservado

Los rollups actualmente asumen la incertidumbre del precio del gas y el riesgo de tipo de cambio cuando cobran tarifas en su token nativo y pagan Ethereum en ETH para la liquidación. EigenDA ofrece rollups y otras aplicaciones para pagar DA en sus tokens nativos y también reserva ancho de banda dedicado que no entra en conflicto con nada más.

EigenDA se ha labrado una posición distintiva en el panorama de la disponibilidad de datos con su alto rendimiento y su innovador mecanismo de quórum dual. Su sistema de bifurcación intersubjetiva y DAS ofrecen soluciones sólidas a desafíos críticos como los ataques de retención de datos, mejorando la seguridad de la red sin depender demasiado de Ethereum.

Sin embargo, EigenDA enfrenta dos obstáculos significativos. En primer lugar, el límite actual de 200 operadores plantea un posible cuello de botella para la escalabilidad y la descentralización a medida que aumenta la demanda. Esta limitación podría volverse cada vez más problemática a medida que más rollups y aplicaciones busquen soluciones confiables de disponibilidad de datos.

En segundo lugar, y quizás de manera más apremiante, EigenDA debe sortear el desafío de la generación de ingresos sostenibles. El siguiente gráfico muestra cómo los ingresos por servicios de DA han disminuido significativamente tanto para Celestia como para Ethereum.

Con las tarifas de disponibilidad de datos en tendencia a la baja en toda la industria, el modelo económico de EigenDA deberá evolucionar. El proyecto debe encontrar nuevas formas de monetizar sus servicios sin comprometer la accesibilidad ni el rendimiento.

El éxito de EigenDA dependerá en gran medida de cómo aborde estos desafíos. ¿Puede ampliar su red de operadores sin sacrificar la seguridad o la eficiencia? ¿Descubrirá nuevas fuentes de ingresos u optimizará su estructura de costes para seguir siendo competitiva en un mercado de comisiones decrecientes? A medida que el ecosistema blockchain continúa madurando, las respuestas de EigenDA a estas preguntas desempeñarán un papel crucial en la configuración no solo de su propia trayectoria, sino también del panorama más amplio de las soluciones de escalabilidad de blockchain.

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