Introdução

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia blockchain, as blockchains monolíticas enfrentam sérios desafios de escalabilidade e interoperabilidade. Plataformas líderes como o Ethereum enfrentam taxas de transação crescentes durante períodos de alta demanda de usuários, prejudicando significativamente a adoção de aplicativos descentralizados. Para enfrentar esses problemas, os desenvolvedores têm buscado continuamente soluções inovadoras, e o surgimento do Avail oferece uma nova direção para resolver esses problemas. Após a atualização Cancun, os custos de transação no ecossistema Ethereum caíram significativamente, e a tecnologia modular tornou-se uma narrativa chave no desenvolvimento de blockchains. No primeiro semestre do ano, blockchains modulares como Celestia e EigenDA lideraram a tendência, e em 23 de julho, o Avail deu um grande passo à frente no campo modular ao lançar a mainnet Avail DA.

Como um dos projetos principais em blockchains modulares, Avail, EigenDA e Celestia atendem a áreas similares. No entanto, cada um tem suas características únicas em termos de infraestrutura, modelos de execução e designs econômicos de token.

Antecedentes da equipe

Avail originou-se da Polygon e tornou-se uma entidade independente e neutra em 2023. Antes que a disponibilidade de dados (DA) se tornasse um ponto focal na indústria, Anurag Arjun havia colaborado com outros para desenvolver a cadeia Plasma, com o objetivo de resolver os problemas de escalabilidade do Ethereum. Embora essa cadeia tenha ajudado a Polygon a gerar 19 bilhões de dólares em receita, ela acabou não se tornando a solução ideal de escalabilidade. Ao longo desse processo, Anurag percebeu que todas as blockchains eventualmente enfrentariam o mesmo desafio - disponibilidade de dados. Aproximadamente 80% dos custos de transação do Rollup estão relacionados à DA, levando-o a vislumbrar a criação de uma camada de DA econômica que pudesse resolver problemas de escalabilidade para várias blockchains.

Essa ideia não era exclusiva de Anurag; muitos projetos de blockchain da camada 1 (L1) também tentaram se posicionar como camadas de DA. O Ethereum, por exemplo, está explorando soluções de DA através da abordagem Rollup, enquanto outros projetos L1 estão inovando nesse espaço. Anurag acredita que um blockchain L1 especificamente projetado para DA oferece vantagens distintas.

Durante seu tempo na Matic, Anurag conheceu Prabal Banerjee, o atual co-fundador da Avail, que estava cursando um doutorado em criptografia e segurança. Prabal mais tarde se juntou à equipe como pesquisador e, juntos, eles se dedicaram a construir uma camada DA escalável. Com o surgimento da tecnologia Zero-Knowledge Proof (ZK), os dois integraram projetos de blockchain com base em provas de validade. Aproveitando a experiência de Anurag na construção de um protocolo bilionário na Polygon, eles avançaram no desenvolvimento de soluções para enfrentar os desafios de disponibilidade de dados.

De Monolítico a Modular

Fonte: Disponibilidade da Documentação Oficial

À medida que a competição pelos recursos computacionais subjacentes se intensifica, a arquitetura monolítica do Ethereum - que lida com execução, liquidação, ordenação e disponibilidade de dados (DA) em uma única cadeia - tem revelado cada vez mais suas limitações, especialmente em termos de escalabilidade. Isso levou a indústria a reavaliar o modelo monolítico e explorar novas soluções.

Rollups introduziram uma arquitetura modular ao mover a execução off-chain, o que aliviou a congestão nas redes da Camada 1 (L1), reduziu os custos de transação para os usuários e melhorou o throughput das transações. Embora essa arquitetura tenha melhorado significativamente a eficiência on-chain, o espaço limitado de bloco do Ethereum continua sendo um gargalo e, à medida que a demanda aumenta, esse problema pode ressurgir. Atualmente, os aplicativos descentralizados (Dapps) dependem do L1 para transmissão de dados e liquidação, enquanto os Rollups usam o L1 para gerenciar esses processos. Embora os Rollups tenham otimizado o uso do espaço de bloco, o próprio espaço de bloco continua sendo um recurso escasso.

Analisando as transações L1 dos Rollups do Ethereum, revela-se que os custos de DA representam 90% das despesas com Rollup, tornando-se a maior fonte de gastos. A maior parte desse custo vem do pagamento de taxas L1 para publicar dados de transação.

Similar à forma como os Rollups descarregam a execução fora da cadeia, a arquitetura da Avail permite que a disponibilidade de dados seja transferida para uma camada dedicada. Avail fornece aos desenvolvedores uma camada DA flexível, amigável ao usuário e segura que aborda desafios de escalabilidade, governança e descentralização.

Arquitetura Modular da Avail

A Avail visa acelerar a unificação da Web3 aproveitando sua pilha de tecnologia modular, que integra disponibilidade, agregação e segurança compartilhada de dados. Os rollups que usam o Avail para publicar dados de transações fora da cadeia formarão sistemas como o Validium (para Optimistic Rollups, isso é chamado de Optimium). Validiums e Sovereign Rollups podem contar com a Avail para disponibilidade de dados de baixa confiança e serviços de pedidos.

Aqui está uma visão geral de como o Avail suporta Validiums e Sovereign Rollups:

1. Envio de transação: Como a maioria dos Rollups existentes, os dados da transação são agrupados, e a raiz do estado é enviada para o Avail DA (Disponibilidade de Dados). Cada lote está associado a um ID de aplicativo único para representar a origem do Rollup.
2. Expansão de Dados e Codificação de Apagamento: As transações enviadas para Avail DA passam por codificação de apagamento. O bloco de dados é dividido em n fragmentos originais e expandido para 2n fragmentos. Qualquer conjunto de n fragmentos do grupo de 2n pode ser utilizado para reconstruir os dados originais, garantindo redundância e tolerância a falhas.
3. Criação de Compromisso: O Avail DA aplica compromissos de polinômios KZG aos dados redundantes, garantindo sua integridade por meio de provas criptográficas. Esses compromissos garantem que os dados armazenados sejam precisos e à prova de adulteração.
4. Propagação de Blocos: Os validadores recebem blocos contendo compromissos KZG e os regeneram para verificar sua precisão. A validade do bloco é então decidida por consenso.
5. Rede de Cliente Leve: Os clientes leves utilizam a Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS) para verificar a integridade dos dados do bloco. Isso é feito realizando a verificação de abertura do polinômio KZG nos compromissos dos cabeçalhos do bloco, eliminando a necessidade de reconstruir o compromisso completo de KZG ou depender de provas de fraude.
6. Verificação de Prova: Clientes leves executam a verificação de prova usando provas de nível celular geradas a partir da matriz de dados. Isso garante que os dados estejam disponíveis e corretos sem exigir que o cliente faça o download ou verifique o bloco completo.

Uma vez que o Avail emprega provas de validade em vez de provas de fraude, os clientes leves podem verificar imediatamente a disponibilidade de dados e a correção após a finalização do estado. A rede de clientes leves também garante alta disponibilidade de dados por meio da amostragem de disponibilidade de dados. À medida que mais clientes leves se juntam, a capacidade de amostragem melhora, permitindo que a rede suporte blocos maiores. Esses clientes leves podem até ser executados em laptops ou dispositivos móveis, aumentando a eficiência da rede.

Fonte: Documentação Oficial Disponível

Recursos técnicos

Casos de Uso do Cliente Leve

Atualmente, muitas aplicações blockchain dependem de intermediários para manter nós completos, com os usuários interagindo indiretamente por meio desses intermediários em vez de se conectarem diretamente à blockchain. Devido à falta de disponibilidade garantida de dados, os clientes leves ainda não se tornaram a alternativa ideal para arquiteturas tradicionais. A Avail resolve esse problema permitindo que as aplicações interajam diretamente com a rede blockchain sem depender de intermediários.

Embora a Avail suporte a operação de nós completos, a maioria das aplicações não precisa executar nós completos ou requer apenas um número mínimo de nós para funcionar sem problemas. Isso reduz significativamente os requisitos de recursos para participação na rede blockchain e aumenta a descentralização, permitindo que mais participantes interajam diretamente com a cadeia por meio de uma infraestrutura leve.

Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS)

Semelhante aos clientes leves tradicionais, os clientes leves da Avail só precisam baixar os dados do cabeçalho do bloco. Além disso, eles realizam amostragem aleatória de partes dos dados do bloco para verificar sua disponibilidade por meio da amostragem de disponibilidade de dados (DAS). Ao combinar codificação de apagamento com compromissos polinomiais KZG, os clientes leves podem garantir uma disponibilidade de dados quase 100% sem depender de provas de fraude, exigindo apenas um número pequeno e fixo de consultas.

Erasure Coding e Disponibilidade de Dados

A codificação de apagamento funciona dividindo os dados em fragmentos, restaurando o conteúdo original mesmo se algumas partes dos dados estiverem perdidas. Nas aplicações de blockchain, mesmo que atores maliciosos tentem esconder partes dos dados, o sistema ainda pode recuperá-los de outros fragmentos. Esse mecanismo melhora significativamente a confiabilidade da amostragem de disponibilidade de dados e fortalece ainda mais a resistência do sistema à adulteração de dados.

Compromissos KZG

Os compromissos KZG, desenvolvidos por Aniket Kate, Gregory M. Zaverucha e Ian Goldberg em 2010, são um método eficiente de compromisso polinomial que tem ganhado ampla adoção em sistemas de prova de conhecimento zero nos últimos anos. Na arquitetura do Avail, os compromissos KZG oferecem as seguintes vantagens:

• Eles permitem um compromisso conciso com os valores registrados no cabeçalho do bloco.
• Os clientes leves podem verificar a disponibilidade de dados por meio desses compromissos.
• As propriedades de vinculação criptográfica dos compromissos KZG tornam quase impossível gerar compromissos falsos, reduzindo significativamente a necessidade de provas de fraude.

Camada Unificada da Avail

Avail está construindo a “Camada Unificada”, uma pilha de tecnologia abrangente que começa com a camada de disponibilidade de dados (DA) fundamental, a camada unificada Nexus e uma camada de segurança adicional chamada Fusion. Com sua camada escalável de disponibilidade de dados, Avail visa apoiar todo o ecossistema Web3. Usando provas de validade baseadas em compromissos polinomiais KZG, Avail garante disponibilidade de dados em tempo real e confiável, permitindo que os rollups cresçam, se interconectem, mantenham a segurança e se adaptem.

Avail DA

Fonte: Documentação Oficial Disponível

Avail DA é uma arquitetura subjacente especificamente otimizada para disponibilidade de dados. Ele utiliza os algoritmos de consenso GRANDPA e BABE, diferenciando-se de outras camadas de disponibilidade de dados. Esse design confere à Avail DA alta escalabilidade, garantindo garantias de dados confiáveis a baixo custo por meio de Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS) e provas de validade.

Em sua essência, o Avail DA prioriza e publica transações, permitindo que os usuários verifiquem a disponibilidade de dados de bloco sem baixar o bloco inteiro. Uma das características definidoras do Avail DA é sua natureza agnóstica a dados. Ele suporta uma variedade de ambientes de execução, incluindo EVM, WASM e novas runtimes personalizadas, proporcionando uma base versátil para uma ampla gama de aplicações blockchain.

Aproveite o Nexus

Origem: Documentação Oficial Disponível

Avail Nexus, o segundo pilar do ecossistema Avail, é uma estrutura sem permissão projetada para unificar o ecossistema Web3. Ele conecta blockchains internos e externos, usando Avail DA como fundação confiável e atuando como um hub de validação. Nexus integra um sistema de Rollup coordenado por ZK, que consolida a agregação de provas, uma camada de verificação, um mecanismo de seleção de sequenciador e um sistema de leilão de slot. Nexus envia periodicamente provas agregadas para Ethereum e a camada Avail DA para verificação, garantindo a confiabilidade das operações entre cadeias.

Avail Fusion

Fonte: Documentação Oficial Disponível

Avail Fusion, o terceiro pilar, oferece segurança adicional para o ecossistema Avail e o espaço Web3 mais amplo. O conceito central por trás da Fusion é que um sistema unificado requer segurança unificada em um nível econômico. A Segurança Fusion aprimora o consenso do Avail aproveitando ativos nativos de ecossistemas estabelecidos como BTC e ETH, contribuindo para a segurança do consenso do Avail. Este marca a primeira tentativa de usar tokens externos para alcançar consenso entre cadeias de blocos.

Fusion suporta dois tipos de staking de ativos: criptomoedas estabelecidas e tokens Rollup emergentes. Atualmente, o protótipo da Fusion inclui dois módulos de staking: um operando na blockchain Avail e outro para staking de conversão de ativos. É importante observar que o primeiro protótipo público da Avail Fusion ainda está em desenvolvimento.

Tipos de Nó no Avail

Embora a arquitetura da Avail seja diferente das blockchains monolíticas tradicionais, ela ainda suporta vários tipos de nós, incluindo nós completos, clientes leves, nós de arquivo e nós validadores.

• Full Node: Full nodes are responsible for downloading and verifying the correctness of blocks, but they do not participate in the consensus process. While full nodes provide additional redundancy and resilience to the system, they are not essential for network functionality.
• Nó do validador: os nós do validador são cruciais para gerar blocos, determinar quais transações incluir e manter a ordem. Esses nós ajudam a rede a chegar a um consenso.
• Cliente Leve: Os clientes leves permitem que os usuários interajam com a camada de disponibilidade de dados (DA) da Avail sem executar um nó completo ou depender de nós de pares remotos. Eles conseguem isso realizando Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS) em cada bloco recém-criado, garantindo a disponibilidade de dados sem baixar o bloco inteiro.
• Nó RPC: Os nós RPC fornecem uma API para interação remota, atuando como um Gateway para desenvolvedores e usuários externos interagirem com a rede Avail.

Os clientes Light monitoram os blocos confirmados na rede Avail e executam o DAS em unidades de dados pré-designadas dentro de cada novo bloco. Após a verificação bem-sucedida, o sistema calcula a certeza de um subconjunto de unidades de dados dentro do bloco, com base no nível de confiança exigido pelo usuário.

Modelo Econômico

Distribuição de Token

Com o lançamento da mainnet Avail DA, a equipe lançou tokens AVAIL para usuários elegíveis, com um fornecimento total de 10 bilhões de tokens. A repartição da distribuição é a seguinte:

• 6% para airdrops e alocação pública
• 30% para desenvolvimento do ecossistema
• 23,88% para comunidade e pesquisa
• 14.12% alocado para investidores
• 20% alocado para contribuidores principais

Fonte: Documentação Oficial Disponível

Staking

O token AVAIL serve para diversas finalidades, incluindo governança do ecossistema e liquidez de stake. Embora o framework de governança oficial ainda não tenha sido detalhado completamente, qualquer pessoa pode fazer stake de AVAIL em toda a infraestrutura da Avail para receber recompensas de stake.

Para staking, Avail adota o mecanismo de consenso de Prova de Participação Nomeada (NPoS), herdado do ecossistema Substrate. O staking desempenha um papel crítico neste sistema, pois os usuários apostam tokens AVAIL para aumentar a segurança da rede e ganhar recompensas. Quanto mais tokens apostados, mais segura a rede se torna, pois o custo de atacar a rede aumenta com a quantidade de tokens apostados.

As aplicações de staking incluem:

• Disponibilidade de Staking DA: Os usuários podem apostar tokens AVAIL em validadores ou pools de nomeações para garantir a rede e apoiar diferentes aplicativos, como jogos Web3 e plataformas DeFi. Os apostadores recebem recompensas por suas contribuições.
• Obtenha Nexus Staking: Sequencers precisam apostar tokens AVAIL para participar do envio e ordenação de transações. Sequencers de alto desempenho são recompensados, enquanto os de baixo desempenho são penalizados.
• Disponível para Staking Fusion: Além dos tokens AVAIL, os usuários podem apostar em outros ativos cripto importantes como BTC e ETH para aumentar a segurança da rede, com os apostadores ganhando recompensas.

É importante observar que os usuários que desejam desbloquear seus tokens devem passar por um período de desvinculação de 28 dias, durante o qual seus tokens AVAIL não podem ser usados ou transferidos.

Desafios

Risco de Competição Rollup

O crescimento da Avail pode ser desafiado por rollups de propósito geral e grande porte que possuem ecossistemas estabelecidos e soluções internas de interoperabilidade. Esses rollups eventualmente podem não depender mais de sistemas de interoperabilidade externos, o que poderia diminuir o valor da Avail Nexus. No entanto, o aumento nos rollups específicos de aplicativos e o alto grau de fragmentação enfrentado pelos usuários tornam esse cenário menos provável.

Concorrência em Soluções DA

Com várias soluções de disponibilidade de dados (DA), como Celestia e EigenDA, e o próximo EIP-4844 da Ethereum, que introduz "blobs" como uma opção de publicação de dados, a competição na camada DA está se intensificando. A sensibilidade dos rollups aos custos de publicação de dados e a competição acirrada entre as soluções de DA podem levá-los a preferir sistemas DA estabelecidos ou confiar na disponibilidade de dados nativos do Ethereum, especialmente depois que o danksharding completo for implementado. Isso poderia afetar potencialmente a adoção da solução DA da Avail.

Risco Compartilhado de Segurança

O modelo de segurança compartilhada fornecido pela Avail Fusion depende do staking de vários ativos juntamente com o token AVAIL, o que pode gerar preocupações entre os usuários sobre a segurança desses vários ativos. Alguns desenvolvedores podem preferir obter segurança de um único ativo bem estabelecido, como ETH ou BTC, em vez de depender de vários tokens. Além disso, os desenvolvedores podem se voltar para soluções DA com segurança econômica mais forte se a Avail Fusion não oferecer segurança suficiente.

Competição dos Ecossistemas de Serviços de Valor Adicionado

Outros produtos de repartição ou segurança compartilhada podem desenvolver ecossistemas de serviços de valor agregado voltados para rollups. Por exemplo, EigenLayer pode oferecer sequenciamento descentralizado, disponibilidade de dados e serviços de finalidade rápida, tornando-o mais competitivo. Esses recursos adicionais podem atrair desenvolvedores que procuram uma solução mais abrangente e segura.