引言

DA层的出现是因为区块链对扩容需求的增加以及对数据可用性更高的要求。DA层的发展是区块链技术发展中的一个重要阶段，类似于人类社会的分工细化。模块化公链如今已经成为当下公链的标准模式，其中DA层是竞争最激烈的领域之一。

模块化是DA 的基础

模块化是DA领域发展的推动力，也是实现DA的基础。在以太坊生态系统中，横向模块化体现为分片技术，而纵向模块化则表现为分层结构，其中Rollup负责处理交易，而主网则负责处理DA和共识机制。

模块化的核心是将系统的各个功能分成不同的层次，并使它们可以相互替换，针对特定用例或者垂直领域进行定制化开发，从而实现更高程度的灵活性和可扩展性。

Rollup通过在链下批量处理交易，然后定期在链上集中验证它们的有效性，从而实现高效的交易处理。

来源：https://celestia.org/learn/beginners/modular-blockchains-for-beginners/ 2024.4.20

Rollup的设计根据状态验证机制和发布状态数据的位置存在细微差别。从以太坊生态系统的角度来看：

• Validity Rollups：数据和验证状态在L1上进行（有效性证明）；
• Optimistic Rollups：数据和验证状态同样在L1上进行（欺诈证明）；
• Validiums：数据在链下处理，而验证状态在L1上进行（有效性证明）；
• Optimiums：数据在链下处理，验证状态在L1上进行（欺诈证明）。

这些不同的设计选择为不同的场景和需求提供了灵活的解决方案，为DA领域的发展带来了更多可能性和机遇。

DA 是什么？

数据可用性（Data Availability，简称为DA）是指Layer 2 将包含交易在内的状态数据打包到Layer 1 主网，在经过验证和共识之后将其发布在L1主网上，为各个 L2提供验证支持。

对于模块化的区块链和Rollup网络来说，确保数据的完整性和可用性至关重要。只有当数据可用并且可以被使用时，网络才能确保其去中心化和安全性。因此，数据可用性在保障区块链网络的正常运行和安全性方面发挥着至关重要的作用。

DA 方法和成本分析

数据可用性方法分析

数据可用性（DA）是Rollup成本中的一个主要组成部分。目前，以太坊Layer2的数据可用性主要采用三种方式：Calldata、DAC（Data Availability Committees）和“Blob”。

在采用Calldata方式时，诸如Arbitrum或Optimism等Layer2方案直接将交易资料作为calldata释放到以太坊的区块中，从而实现高度的抗审查性。以太坊将呼叫数据与计算和存储统一定价在Gas下，这也是Rollup向以太坊支出的主要成本之一。

为了提高效率，EIP-4844升级引入了引入了一种新的交易类型“Blob”，将Layer2交易的数据内容移动到一个新的临时“Blob”中存储，由于“Blob”是一个外部临时存储，并没有真正的把Layer2交易数据存储到Layer1中，极大的减免了存储成本。这样做的好处就是对于Layer2的存储成本会更低，速度会更高。

另一方面，采用DAC的方式吞吐量要高得多。然而，使用者需要信任一个小型节点或验证者小组，以避免资料被恶意扣留。DAC对L2引入了重大的信任假设，包括再质押解决方案在内，迫使DAC依靠名誉、治理机制或代币投票来抑制不公布数据的行为。因此，在使用外部DA时可能需要依赖DAC。

数据可用性成本分析

在整个区块链系统中，数据可用性（DA）通常是设计的关键组成部分。尤其是当以太坊这样的整体式区块链的区块空间利用率较高时，区块大小将成为限制其发展的关键因素。多年来，以太坊一直在积极应对扩容问题，并开始研究各种链下扩容解决方案。

DA层作为模块化架构的核心组成部分，被用来降低成本并拓展区块链的能力。其主要任务是确保链上的数据可供所有网络参与者使用和访问。传统上，每个节点必须下载所有交易数据以验证数据的可用性，这是一项效率低下且成本高昂的任务。这种情况限制了区块链的可扩展性，因为随着区块大小的增加，验证所需的数据量也会线性增加。因此，最终用户可能会承受高昂的数据可用性成本，占据他们在Rollup上进行交易的90%。模块化的数据可用性层被认为是降低DA成本的一种潜在解决方案，可以将成本降低高达99%。

在过去 5 个月中，以太坊上的 Rollup 们每月总共花费10000枚左右的 ETH 用于数据可用性。

假设平均每月 1万枚 ETH，每枚定价3000美元，这相当于 3000 万美元的 DA 成本。

来源：https://dune.com/niftytable/rollup-economics 2024.4.20

核心DA 层解决方案对比

Avail、EigenDA 和 Celestia 是 DA 生态系统中的主角，但在基础设施堆栈、共识机制、安全性和品牌等方面采取的方法略有不同。

技术架构

EigenDA 只是一组智能合约，但它依赖于以太坊，而 Celestia 和 Avail 则不然。Avail、Ethereum 和 EigenDA 使用 KZG 承诺，而 Celestia 采用欺诈证明确认区块编码的正确性。KZG 承诺为数据可用性提供了严格的方法，但会增加矿工的计算开销，而 Celestia 采用的欺诈证明则假设数据可以隐式获取，但存在等待期以进行欺诈证明争议，然后节点才能确认该块已准确编码。KZG 证明和欺诈证明都在经历快速的技术进步。

共识机制

Celestia 使用 Tendermint 共识机制，需要进行点对点的网络通讯传播。而 EigenDA 将 DA 与共识解耦，直接单播，使得数据块的传播不再受限于共识协议和 P2P 网络吞吐量的限制，网络通讯时间、确认时间更快。

但是，EigenDA 需要依托以太坊主网上的 EigenDA 合约完成最终的验证确认，因此，在区块最终确认时间方面，Celestia 仅需 15 秒，显著快于 EigenDA 的 12 分钟。

Avail 采用了 BABE + GRANDPA 共识，Avail 的共识机制继承自 Polkadot 的 SDK，使用了提名权益证明和 BABE 规则确定下一个区块。与 Tendermint 相比，其区块最终确认时间较慢。但由于 Avail 也使用 KZG 承诺进行有效性证明，因此验证交易准确性的速度比 Celestia 更快。

数据可用性保障

Celestia 使用欺诈证明保障数据可用性，而 EigenDA 则采用KZG承诺进行有效性证明，速度更快但需要额外计算开销。Celestia 的活跃验证者集存储整个数据集，而 EigenDA 优化存储一小部分数据的每个节点，以确保数据的重建。Avail 使用 KZG 多项式承诺减少内存、带宽和存储需求，提供高效的验证过程。

数据可用性抽样

数据可用性抽样是一项技术，允许轻节点仅下载部分区块数据来验证数据的可用性。这项技术为轻节点提供了安全性，使它们能够验证无效的区块（仅限于数据可用性和共识方面），同时也允许区块链扩展数据可用性，而无需增加相应的节点需求。

Celestia和Avail在发布时都将支持数据可用性抽样轻节点。这意味着它们将能够通过更多的轻节点来安全地增加区块大小，同时保持用户对验证链的低要求。

虽然目前EigenLayer尚未公布关于DAS的官方计划，但有迹象表明DAS可能成为一种备选方案。

安全性

与传统的全节点相比，传统轻客户端的安全性较弱，因为它们仅验证块头。轻客户端无法检测到无效区块是否由不诚实的大多数矿工生成的情况。然而，具有数据可用性采样功能的轻节点在安全性方面得到了提升，因为它们可以验证是否产生了无效块。

Celestia通过进行数据可用性采样来提升其安全性，其安全性受其网络价值的保障。Celestia的网络价值越高，攻击者要付出的成本就越高，成功攻击的概率就越小。

相比之下，EigenDA不进行数据可用性采样，而是依赖于大多数诚实的重节点，其安全性是以太坊安全性的一部分。EigenDA的安全性受到EigenDA网络中再质押资产价值以及节点运营商在以太坊主网中的占比影响。

Avail也采用数据可用性采样，这使得它具备了一个高效且可靠的备份机制，即使在发生故障的情况下，也能保证数据的可用性。同时，Avail还采用了Polkadot的提名权益证明（NPoS），支持多达1000个验证节点。NPoS还具有有效的奖励分配机制，可以降低权益中心化的风险。

品牌和目标

从品牌角度来看，EigenDA 是一款与以太坊极其一致的产品。EigenDA 的品牌目标是成为以 ETH 为中心的数据可用性层，与其他 DA 不同，旨在为以太坊生态系统提供服务。Avail 则致力于将所有链中的有序交易数据聚合到一起，成为所有 web3 的协调中心。Celestia 的生态系统则包含 RaaS 提供商、共享排序器、跨链基础设施等，涵盖以太坊、以太坊 rollups、Cosmos 和 Osmosis 等生态系统。

小结

Celestia以其极低的DA成本和更高的吞吐量表现而闻名，这使得它对中小型L2和应用链具有巨大的吸引力。这些L2和应用链能够节省高昂的DA成本支出，从而有更多的资产用于分配营收利润，以推动各自生态系统和流动性的发展。与此相比，EigenDA的竞争优势更多地依赖于其与以太坊的安全性和正统性的紧密联系。在短中期内，相较于以太坊昂贵的DA，EigenDA可能会成为大型L2更加理性的选择。Avail通过先进技术使得轻客户端能够验证数据的完整性，而无需下载整个区块链，这使得区块链技术更加用户友好。自从独立于Polygon之后，Avail开始与多样化的合作伙伴探索新的合作机会，展示了其在多个应用场景中的潜力。

下图为Avail 对主要 DA 层的核心组件进行的对比：

来源：Avail Blog2024.4.20

总结

目前，Rollup已经成为以太坊的发展路径，这意味着以太坊已经将Layer2的定义交给了市场。这种表面上的发展态势实际上蕴含着各种形式的竞争。总的来说，Celestia等相关的DA解决方案的不断涌现，确实在一定程度上削弱了以太坊在DA领域的竞争力。

模块化的魅力在于其组件之间的解耦效应，这使得每一层创新都能够相互叠加，让每个模块的优化都能够放大其他模块的优化效果。也许未来，对于开发者和使用者而言，模块化的发展进程将带来大量可供竞争的选择。