Eu costumo visitar o Starbucks na área de Fort em Mumbai. No caminho, passo pela famosa Biblioteca da Sociedade Asiática, que já apareceu em filmes e inúmeras bobinas, lembro-me de sua presença duradoura. Considerei usar uma analogia diferente para explicar a disponibilidade de dados, mas quando algo funciona tão bem, por que mudar?

Fonte- Wikipedia

Imagine que estamos no século XIX e a Biblioteca da Sociedade Asiática é uma das poucas - ou talvez a única - bibliotecas da cidade. Esta biblioteca não é apenas um repositório de livros. É o centro central onde todas as informações necessárias para manter a cidade funcionando sem problemas são armazenadas. A biblioteca possui registros essenciais como certidões de nascimento e escrituras de propriedade. Também contém recursos valiosos, como materiais educacionais e artefatos culturais. A cidade não poderia perder o acesso a esses materiais em nenhum momento. O que aconteceria se a biblioteca fosse trancada ou desaparecesse? Isso causaria estragos em todos os departamentos municipais que dependem de suas informações.

A solução de Disponibilidade de Dados (DA) tem um propósito semelhante no mundo das criptomoedas. Ela garante que as informações necessárias para validar e processar transações em uma blockchain sejam acessíveis a todos os participantes. Sem uma disponibilidade robusta de dados, a integridade e funcionalidade das redes blockchain - especialmente soluções de escalabilidade como rollups - podem ser seriamente comprometidas.

De Negócios Iniciais na Web para Blockchains Modulares

Nos primórdios da web, todos os negócios on-line tinham que gerenciar tudo sozinhos. Como Shlok explorou em nosso Artigo AVS, todo negócio online precisava de servidores físicos, equipamentos de rede, armazenamento de dados, licenças de software para bancos de dados e sistemas operacionais, uma instalação segura para abrigar hardware, uma equipe de administradores de sistemas e engenheiros de rede, e soluções robustas de recuperação de desastres e backup. Tudo isso custava pelo menos $250.000 e levava vários meses a um ano para ser configurado.

No entanto, logo percebemos que delegar essas tarefas era benéfico para todos. Esta percepção está alinhada com o princípio econômico de vantagem comparativaAfirma que as entidades não precisam produzir tudo sozinhas. Em vez disso, elas podem se especializar em áreas onde têm menor custo de oportunidade e se envolver em comércio com outros.

Essencialmente, tentar produzir tudo incorre em um custo de oportunidade - os recursos e o tempo dedicados à produção de um bem poderiam ser alocados para produzir outro. Algumas entidades podem produzir certos bens de forma mais eficiente do que outras. Um exemplo clássico de vantagem comparativa é o comércio entre os EUA e a China. Os EUA têm uma vantagem comparativa na produção de bens de alta tecnologia, como software e maquinaria avançada, devido à sua força de trabalho qualificada e capacidades de inovação. Enquanto isso, a China tem uma vantagem comparativa na fabricação de bens de consumo, como eletrônicos e roupas, devido aos seus custos trabalhistas mais baixos. Ao se concentrar na produção do que cada país é relativamente mais eficiente, ambos os países se beneficiam do comércio, obtendo bens a um custo menor do que se tentassem produzi-los internamente. Ao se concentrar em suas forças e no comércio, todas as partes podem alcançar maior eficiência e benefícios mútuos sem o ônus de se destacarem em todas as áreas independentemente.

Esse princípio se estende além de nações e empresas para arquiteturas de blockchain também. Assim como os países se especializam em indústrias ou produtos específicos, diferentes componentes de um sistema blockchain podem se concentrar em funções específicas. Essa especialização leva a um desempenho e eficiência geral aprimorados dentro do ecossistema.

Por que disponibilidade de dados?

Similar às primeiras empresas da internet, inicialmente as blockchains lidavam com tudo: executar transações, chegar a um consenso, armazenar dados e liquidar transações. Esse método apresentava problemas para cadeias como o Ethereum, que é relativamente altamente descentralizado no nível básico. Gradualmente, a ideia de modularidade ganhou força. A modularidade em blockchains refere-se a decompor as funções da blockchain (como consenso, disponibilidade de dados e execução) em camadas ou módulos separados e especializados. Isso permite maior flexibilidade, escalabilidade e eficiência, permitindo que cada camada se concentre em uma tarefa específica.

Ethereum decidiu que separar a execução do consenso e do acerto era a melhor maneira de escalar, colocando o roteiro centrado em rollup em destaque.

Várias soluções de Camada 2 (L2) inundaram o cenário da Máquina Virtual Ethereum (EVM), sobrecarregando o Ethereum ao postar dados de transação nele. Essa competição pelo espaço de bloco do Ethereum tornou o uso do L1 caro. Armazenar e acessar dados no Ethereum era caro - até março de 2024, os L2s incorreram em mais de 11.000 ETH em taxas. Com US$ 3.400 por ETH, isso totalizou US$ 37,4 milhões!

Ethereum resolveu o problema com EIP-4844, introduzindo um espaço separado chamado blobs para que L2s armazenem seus dados. Consequentemente, o custo caiu para 1.7k ETH no mês seguinte e para pouco mais de 100 ETH em agosto, uma redução de 99%. Então, o problema do custo para rollups está resolvido? Eu queria que fosse tão simples.

Desafios além do custo

Apesar da redução nas taxas de armazenamento de dados em blobs, dois desafios críticos permanecem:

1. Previsibilidade de Taxas: As taxas permanecem imprevisíveis devido à congestão do Ethereum.
2. Capacidade do Blob: Cada blob pode conter 128kB de dados, e cada bloco pode incluir até 6 blobs, totalizando 768kB por bloco. Considerando outras transações, um bloco Ethereum pode ter cerca de 1.77 MB. Isso leva o tamanho máximo de um bloco Ethereum para aproximadamente 2,5 MB. Com um tempo de bloco de 12 segundos, a largura de banda do Ethereum é aproximadamente de 0,2 MB/s - insuficiente para o aumento esperado de usuários de aplicativos descentralizados.

Essas limitações destacam a necessidade de serviços DA dedicados, assim como os rollups descarregam a execução do Ethereum.

Com esse pano de fundo, várias soluções de DA como Celestia, Avail e Near surgiram. Esses serviços dedicados focam exclusivamente em garantir que os dados sejam acessíveis e seguros, fornecendo a infraestrutura necessária para apoiar redes blockchain escaláveis e confiáveis. Ao concentrar-se na disponibilidade de dados, essas soluções podem otimizar o desempenho e enfrentar os desafios específicos que as blockchains de uso geral têm dificuldade em gerenciar efetivamente.

EigenDA - Extensão de armazenamento de dados do Ethereum

EigenDA é um Serviço de Validação Ativa (AVS) pela EigenLayer em cima do Ethereum. Isso significa que o EigenDA não funciona de forma independente do Ethereum. Se um desenvolvedor quiser usar um serviço DA sem o Ethereum, o EigenDA não é a resposta. Ele se destaca por várias características-chave que o diferenciam de outros serviços DA.

1. Alto rendimento

A 15 MB/s, o EigenDA tem a maior largura de banda entre os serviços DA 'fora do protocolo'. Fora do protocolo implica que o serviço DA opera separadamente do blockchain principal. Ele alcança alta taxa de transferência separando o consenso do DA, codificação de apagamento e comunicação direta em vez de peer-to-peer.

Separar o consenso de DA. A maioria dos sistemas DA atuais combina a verificação de que os dados estão acessíveis com a organização da ordem desses dados em um único sistema complexo. Embora a verificação de dados possa ser feita em paralelo, alcançar um consenso ou ordenar os dados desacelera tudo. Essa abordagem combinada pode aumentar a segurança para sistemas que gerenciam a própria ordenação de dados. Mas é desnecessário para sistemas DA como o EigenDA, que trabalham ao lado do Ethereum, que já cuida da ordenação ou consenso de dados. Ao remover a etapa extra de ordenação, o EigenDA se torna muito mais rápido e eficiente.

Aqui está como o EigenDA funciona com Ethereum, com um exemplo de um rollup:

1. O sequenciador de rollup (que organiza transações) envia um lote de transações para o sistema EigenDA.
2. O sistema EigenDA divide o lote em partes menores, cria uma prova de que os dados estão completos e envia essas partes para diferentes operadores de armazenamento, obtendo a confirmação de que eles armazenaram os dados.
3. Depois de obter essas confirmações, o EigenDA envia uma mensagem para a blockchain (Ethereum) informando que os dados estão armazenados com segurança e inclui detalhes e provas.
4. O contrato do EigenDA na Ethereum verifica a prova e armazena o resultado na cadeia.
5. Uma vez que os dados são armazenados fora da cadeia e registrados (prova de que os dados são armazenados fora da cadeia) no blockchain, o sequenciador de rollup envia um ID de referência para os dados para seu próprio sistema.
6. Antes de aceitar o ID dos dados, o sistema rollup verifica com a EigenDA para garantir que os dados estejam totalmente disponíveis. Se a verificação confirmar que está armazenado, o ID é aceito. Caso contrário, o ID é rejeitado.
   Na essência, EigenDA ajuda a armazenar e verificar dados de transação fora da blockchain principal, garantindo sua segurança e disponibilidade.

Você pode entender o mecanismo em profundidade emEigenDA docs.

A codificação de apagamento é como criar um quebra-cabeça inteligente com seus dados, onde você só precisa de algumas das peças para resolvê-lo. Este método garante que seus dados permaneçam seguros, acessíveis e eficientes para armazenar, mesmo que algumas partes sejam perdidas ou algumas localizações de armazenamento falhem. O EigenDA usa essa técnica quando os rollups enviam dados, codificando-o em fragmentos. Dessa forma, cada nó só precisa baixar uma pequena parte dos dados em vez de tudo, tornando o processo muito mais eficiente. E a melhor parte é que, à medida que o tamanho dos dados aumenta, a parte que os nós precisam baixar não aumenta linearmente, mas quase linearmente.

Em vez de usar provas de fraude para detectar erros, o EigenDA usa provas criptográficas especiais chamadas compromissos KZG. Essas provas ajudam os nós a garantir que os dados sejam processados e armazenados corretamente, melhorando tanto a velocidade quanto a segurança.

Comunicação direta em vez de P2P. A maioria dos sistemas atuais de disponibilidade de dados (DA) usa redes peer-to-peer (P2P), onde cada operador compartilha dados com seus vizinhos, o que torna todo o processo mais lento. Em contraste, o EigenDA emprega um dispersor central que envia dados diretamente a todos os operadores usando comunicação unicast. Unicast significa que os dados são enviados diretamente a um operador em vez de serem difundidos pela rede. Embora isso possa parecer criar mais centralização no sistema, não é assim. Porque o dispersor não é diretamente responsável pela DA. Ele apenas move dados. O armazenamento real de dados ocorre em vários nós em toda a rede. Além disso, o dispersor centralizado faz parte da arquitetura atual, mas a equipe da EigenDA sugere que ela se moverá em direção à dispersão descentralizada no futuro.

Esta abordagem direta evita os atrasos e ineficiências da partilha P2P, permitindo que o EigenDA verifique a disponibilidade de dados de forma muito mais rápida e eficiente. O EigenDA garante uma confirmação de dados mais rápida e melhora o desempenho geral ao eliminar protocolos de fofoca demorados.

Esses três fatores permitem que o EigenDA escale horizontalmente, o que significa que, à medida que mais nós se juntam à rede, ela se torna mais escalável. Atualmente, o limite é de 200 operadores.

2. Modelo de Confiança Forte

A maioria das soluções de disponibilidade de dados (DA), como Celestia e Avail, requer que os operadores de nós apostem seus tokens nativos para aumentar a utilidade do token. Em contraste, o EigenDA adota uma abordagem única, implementando a aposta dupla com ETH e tokens EIGEN. Para ingressar nos respectivos quóruns ETH e EIGEN, um operador deve apostar pelo menos 32 ETH e 1 EIGEN.

Mas por que exigir que os operadores apostem EIGEN além de ETH? Esse mecanismo de dupla aposta permite que o EigenDA penalize operadores maliciosos por meio do bifurcamento de tokens, em vez de depender exclusivamente do Ethereum para execução. Esse processo, conhecido como inter-subjetivação forking, permite uma punição mais eficiente e eficaz dos maus atores. Vamos desvendar como isso funciona.

Um dos aspectos mais críticos para manter a integridade da rede de um serviço DA é combater ataques de retenção de dados. Esse tipo de ataque ocorre quando um produtor de blocos propõe um novo bloco, mas retém os dados da transação necessários para validá-lo. Normalmente, as blockchains garantem a disponibilidade do bloco exigindo que os validadores façam o download e validem o bloco inteiro. No entanto, se a maioria dos validadores agir maliciosamente e aprovar um bloco com dados ausentes, o bloco ainda poderá ser adicionado à cadeia, embora os nós completos eventualmente o rejeitarão.

Embora nós completos possam detectar blocos inválidos baixando-os completamente, os clientes leves não têm essa capacidade. Técnicas como Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS)ajuda os clientes leves a verificar a disponibilidade de dados sem baixar o bloco inteiro, mantendo assim baixos os requisitos de recursos.

Em DAS, os nós não precisam baixar blobs inteiros de dados para verificar sua disponibilidade. Em vez disso, eles amostram aleatoriamente pequenas porções dos pedaços de dados armazenados em vários nós. Essa abordagem de amostragem reduz significativamente a quantidade de dados que cada nó deve lidar, possibilitando uma verificação mais rápida e menor consumo de recursos.

Mas o que acontece se alguns nós não cumprirem e se recusarem a armazenar ou fornecer os dados necessários? Tradicionalmente, a resposta seria relatar esses nós mal comportados para a Ethereum, que então reduziria suas participações. No entanto, fazer com que um serviço DA force um nó potencialmente malicioso a publicar todos os seus dados na Ethereum para provar sua inocência não é viável devido às seguintes razões:

1. Custos altos: Postar grandes quantidades de dados no Ethereum é proibitivamente caro. O espaço de bloqueio do Ethereum já é muito procurado, e adicionar cargas de dados significativas levaria a taxas exorbitantes e mais congestionamento da rede. Vamos ao ponto com um exemplo. O armazenamento dos primeiros 32 bytes no Ethereum custa 20k de gás, e cada pedaço subsequente de 32 bytes custa 5k de gás. Armazenar 1 GB (1073741824 bytes) de dados custaria 20k + (1073741824/32 – 1)*5k = 167.772.175k de gás. Se o gás for negociado a 30 Gwei, o custo total é de 5.033.165.250.000 gwei ou ~5033 ETH. Isso é aproximadamente US$ 13 milhões se o ETH estiver sendo negociado a US$ 2600.
2. Problemas de escalabilidade: os limites atuais de throughput e tamanho de bloco do Ethereum significam que o processamento de grandes posts de dados de vários serviços DA sobrecarregaria a rede, causando atrasos e ineficiências.
3. Latência da transação: O tempo que leva para processar e confirmar uploads de dados grandes no Ethereum diminuiria o processo punitivo, permitindo que atores maliciosos potencialmente continuem suas atividades prejudiciais por mais tempo do que desejado.
4. Aplicação Ineficiente: Contar com os mecanismos próprios do Ethereum para penalizar envolveria uma coordenação complexa entre os validadores. Isso resultará em uma latência maior, tornando uma solução impraticável para as ações de aplicação frequentes requeridas pelos serviços DA.

Dadas essas dificuldades, a EigenDA utiliza o fork intersubjetivo como um método mais eficiente e econômico para impor penalidades aos operadores mal-intencionados. Veja como funciona:

Todos os observadores razoáveis e honestos dentro da rede EigenDA podem verificar independentemente se um operador não está servindo dados quando solicitado. Após a verificação, o EigenDA pode iniciar um fork do token EIGEN, efetivamente reduzindo a participação do operador mal-intencionado. Esse processo contorna a necessidade de envolver o Ethereum diretamente, reduzindo assim os custos e acelerando o processo punitivo.

O fork intersubjetivo alavanca o acordo coletivo de múltiplos observadores para fazer cumprir as regras da rede, garantindo que operadores maliciosos sejam penalizados de forma rápida e eficiente, sem os custos adicionais associados aos métodos tradicionais. Esse modelo de confiança robusto aprimora a segurança e a confiabilidade do EigenDA, tornando-o uma escolha melhor entre as soluções de DA.

3. Personalização

A atestação é necessária para garantir a validade e disponibilidade de dados dentro de um sistema de blockchain. Ela atua como um processo de verificação onde os participantes, como validadores ou apostadores, confirmam que os dados em um bloco estão corretos e acessíveis a todos. Sem a atestação, não haveria garantia de que os dados propostos são legítimos ou que não foram retidos ou adulterados, o que poderia levar a uma quebra de confiança e vulnerabilidades de segurança potenciais. A atestação garante transparência e previne ações maliciosas, como retenção de dados ou proposição de blocos inválidos.

Quórum Personalizado

O EigenDA tem um recurso chamado Quórum Personalizado, onde dois grupos separados devem verificar a disponibilidade dos dados. Um grupo consiste em restakers ETH (o quórum ETH), e o outro pode ser stakers do token nativo do rollup. Ambos os grupos trabalham de forma independente, e o EigenDA só falha se ambos estiverem comprometidos. Assim, os projetos que não quiserem depender do atestado do EigenDA podem empregar o quórum personalizado. Isso é útil para os desenvolvedores porque introduz a opcionalidade de substituir as verificações do EigenDA.

Flexibilidade de preços e largura de banda reservada

Os rollups atualmente assumem a incerteza do preço do gás e o risco da taxa de câmbio quando cobram por taxas em seu token nativo e estão pagando Ethereum em ETH para liquidação. O EigenDA oferece pacotes cumulativos e outros aplicativos para pagar por DA em seus tokens nativos e também reservar largura de banda dedicada que não entra em conflito com mais nada.

EigenDA has carved out a distinctive position in the data availability landscape with its high throughput and innovative dual quorum mechanism. Its intersubjective forking system and DAS offer robust solutions to critical challenges like data withholding attacks, enhancing network security without over-relying on Ethereum.

No entanto, o EigenDA enfrenta dois obstáculos significativos. Em primeiro lugar, o limite atual de 200 operadores representa um gargalo potencial para escalabilidade e descentralização à medida que a demanda aumenta. Essa limitação pode se tornar cada vez mais problemática à medida que mais rollups e aplicativos buscam soluções confiáveis de disponibilidade de dados.

Em segundo lugar, e talvez mais urgentemente, o EigenDA deve naveGar pelo desafio da geração de receita sustentável. O gráfico a seguir mostra como a receita de serviços DA diminuiu significativamente tanto para Celestia quanto para Ethereum.

Com as taxas de disponibilidade de dados em queda em toda a indústria, o modelo econômico da EigenDA precisará evoluir. O projeto deve encontrar novas maneiras de monetizar seus serviços sem comprometer a acessibilidade ou o desempenho.

O sucesso da EigenDA dependerá em grande parte de como ela aborda esses desafios. Será que pode expandir sua rede de operadores sem sacrificar a segurança ou eficiência? Será que descobrirá novas fontes de receita ou otimizará sua estrutura de custos para permanecer competitiva em um mercado de taxas decrescentes? À medida que o ecossistema de blockchain continua a amadurecer, as respostas da EigenDA a essas perguntas desempenharão um papel crucial na moldagem não apenas de sua própria trajetória, mas também do cenário mais amplo das soluções de escalabilidade de blockchain.

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