Редакторское примечание: Эта статья является перепечаткой оригинального контента, опубликованного Turan Vural Yuki Yuminaga от Fenbushi Capital 5 апреля 2024 года. Fenbushi Capital была основана в 2015 году и является ведущей азиатской компанией по управлению блокчейн-активами с общим объемом управляемых активов в размере 1,6 миллиарда долларов США. Компания стремится играть важную роль в исследовании и инвестировании в будущее блокчейн-технологий, формирующих различные отрасли. Эта статья является примером таких усилий и представляет независимую точку зрения авторов, которые согласились на ее публикацию здесь.

Доступность данных (DA) — это основная технология масштабирования Ethereum, которая позволяет узлам эффективно проверять, что данные доступны для сети, без необходимости размещать соответствующие данные. Это имеет решающее значение для эффективного построения ролловеров и других форм масштабирования, позволяя исполняющим узлам гарантировать, что данные транзакций доступны во время расчетов. Это также имеет решающее значение для шардинга и других форм горизонтального масштабирования (запланированные будущие обновления для сети Ethereum), поскольку узлам необходимо доказать, что данные транзакций (или большие двоичные объекты), хранящиеся в сетевых шардах, действительно доступны для сети.

Недавно было обсуждено и выпущено несколько решений для ДА (например, Celestia, EigenDA, Avail), целью которых является предоставление высокопроизводительной и безопасной инфраструктуры для публикации приложений с использованием ДА.

Сравнивая с L1, такими как Ethereum, преимущество внешних решений DA заключается в том, что они предоставляют недорогое и высокопроизводительное средство для данных в блокчейне. Решения DA обычно состоят из собственных публичных цепей, которые стремятся обеспечить недорогое хранение без необходимости разрешения. Даже после модификации локальное хранение данных на блокчейне остается крайне неэффективным.

В связи с этим, мы обнаружили, что исследование оптимизированных решений для хранения, таких как Filecoin, является очевидной основой для уровня DA. Filecoin использует свою блокчейн-технологию для координации хранения между пользователями и провайдерами, но позволяет хранить данные вне блокчейна.

В этой статье мы изучили возможность создания решений DA, основанных на децентрализованной сети хранения (DSN). Мы особо рассмотрели Filecoin, поскольку это наиболее широко используемая DSN на сегодняшний день. Мы обозначили возможности, которые такие решения могут принести, а также вызовы, которые необходимо преодолеть для их реализации.

DA слой предоставляет следующие функции для зависимых от него служб:

1. Безопасность пользователя: Ни один узел не может быть уверен, что недоступные данные доступны.

2. Глобальная безопасность: За исключением некоторых узлов, все узлы соглашаются о доступности/недоступности данных.

3.Эффективная возможность поиска данных.

Все это должно быть выполнено эффективно, чтобы достичь масштабирования. Уровень DA обеспечивает более высокую производительность при более низких затратах на вышеуказанные три аспекта. Например, любой узел может запросить полную копию данных для подтверждения хостинга, но это неэффективно. Путем предоставления системы, удовлетворяющей вышеуказанным трем аспектам, мы создали уровень DA, который обеспечивает безопасность, необходимую для координации L2 и L1, и предоставляет более сильный нижний предел при наличии злонамеренного большинства.

Хранение данных

Данные, опубликованные в решении DA, имеют действительный жизненный цикл: достаточно долгое время для разрешения споров или проверки изменения состояния. Данные транзакции должны быть доступны в течение достаточно долгого времени для проверки правильного изменения состояния или для предоставления валидаторам достаточной возможности построить доказательство мошенничества. На данный момент наиболее распространенным решением для доступности данных (роллапс) является Ethereum calldata.

Эффективная проверка данных

Доступность данных для выборки (DAS) является стандартным методом решения проблемы DA. Он обладает дополнительным преимуществом безопасности, усиливая возможности актера сети проверять информацию о состоянии своих коллег. Однако он зависит от узлов для выполнения выборки: необходимо отвечать на запросы DAS, чтобы гарантировать, что добыча транзакций не будет отклонена, но запрос узлов на выборку не имеет положительного или отрицательного стимула. С точки зрения узла, запрашивающего выборку, отсутствие выполнения DAS не будет наказано. Например, Celestia предоставляет первую и единственную имплементацию легкого пользовательского интерфейса, выполняющую DAS, предоставляя пользователям более надежные безопасные предположения и снижая затраты на проверку данных.

Эффективный доступ

DA требуется обеспечить эффективный доступ к данным для проектов, использующих его. Медленная DA может стать узким местом для сервисов, на которых они полагаются. Это может привести к низкой эффективности или даже к системным ошибкам.

Децентрализованная сеть хранения

Сеть хранения данных Децентрализация (DSN, как описано в разделе FIL Вайтпейпер) — это сеть поставщиков хранилищ без разрешений, которая предоставляет услуги хранения данных пользователям сети. Неформально это позволяет независимым поставщикам услуг хранения согласовывать сделки по хранению данных с пользователями, которым нужны услуги хранения, и обеспечивает недорогое и отказоустойчивое хранение данных для пользователей, которым нужны недорогие услуги хранения. Это координируется с помощью блокчейна, который записывает сохраненные транзакции и поддерживает выполнение смарт-контрактов.

DSN-схема является кортежем из трех протоколов: Put, Get и Manage. Этот кортеж обладает свойствами, такими как гарантия отказоустойчивости и стимулирование участия.

Put（数据） → Ключ

Для хранения данных под уникальным ключом пользователь выполняет операцию Put на стороне клиента. Это достигается путем указания срока хранения данных в сети, количества копий данных, хранящихся для обеспечения избыточности, а также согласования цены с поставщиком хранения.

Get(Секретный ключ) → данных

Пользовательская сторона выполняет GET для получения данных, хранящихся под секретным ключом.

Управление

Сетевые участники вызывают протокол управления для координации предоставляемого провайдерами места для хранения и услуг, а также для исправления ошибок. В случае Filecoin это управление осуществляется через блокчейн. Этот блокчейн записывает транзакции данных между пользователями и поставщиками данных, а также доказательства правильного хранения данных, чтобы обеспечить поддержку транзакций данных. Доказательства правильного хранения данных генерируются поставщиками данных в ответ на вызовы сети и служат для подтверждения правильного хранения данных. Если поставщик хранения не может своевременно предоставить доказательства репликации или доказательства пространственно-временного хранения в соответствии с протоколом управления, происходит ошибка хранения, что приводит к уменьшению прав поставщика хранения. Если несколько поставщиков хранят копии данных в сети, транзакцию можно завершить через поиск нового поставщика хранения для выполнения операции хранения и восстановления.

Возможности DSN

До настоящего времени работа, которую выполнил проект DA, заключалась в преобразовании блокчейна в платформу горячего хранения данных. Поскольку DSN оптимизирует хранение, вместо того, чтобы преобразовывать блокчейн в платформу хранения, мы можем просто преобразовать платформу хранения в платформу, обеспечивающую доступность данных. Обеспечение, предоставляемое провайдерами хранения в виде исходных токенов FIL, может обеспечить экономическую безопасность шифрования для сохранения данных. Наконец, программируемость хранения может обеспечить гибкость условий доступности данных.

DSN функции были преобразованы в наиболее мощный стимул для решения проблемы DA - снижение стоимости хранения данных в рамках решения DA. Как указано ниже, стоимость хранения данных на Filecoin гораздо дешевле, чем на Ethereum. Принимая во внимание текущую стоимость эфириума в долларах США, запись 1 ГБ calldata на Ethereum может стоить более 3 миллионов долларов и будет удалена через 21 день. Эта стоимость calldata может составлять более половины общей стоимости транзакций на основе Ethereum. Однако стоимость хранения 1 ГБ на Filecoin составляет менее 0,0002 доллара в месяц. По такой цене или подобной DA обеспечивает снижение затрат пользователей на транзакции и способствует улучшению производительности и масштабируемости Web3.

Экономическая безопасность

В Filecoin для предоставления хранилища требуется обеспечение. Если провайдер не выполняет сделку или не соблюдает сетевые гарантии, обеспечение будет сокращено. Поставщик хранилища, который не предоставляет услуги, сталкивается с риском потери обеспечения и любой прибыли, полученной им.

Корректировки поощрений

Filecoin протокол имеет множество стимулирующих мер, которые соответствуют целям DA. Filecoin предоставляет средства для подавления злонамеренного или ленивого поведения: во время согласования поставщики хранилищ должны активно предоставлять доказательства хранения в форме доказательства репликации и доказательства временно-пространственного согласия, постоянно доказывая наличие хранилища без предположения о честном большинстве. Если поставщик хранилищ не предоставит доказательств, ему будет урезано право собственности, он будет удален из согласования и подвергнется другим наказаниям. Текущее решение DA не стимулирует выполнение DAS узлами, оно может только полагаться на временное альтруистическое поведение для доказательства DA.

Программируемость

Дополнительная возможность для торговли данными делает DSN привлекательной платформой для DA. Сделки с данными могут иметь различную продолжительность, что позволяет пользователям DA на основе DSN платить только за необходимые комиссии DA и настраивать уровень отказоустойчивости путем установки количества копий, которые будут храниться во всей сети. Дополнительная настройка поддерживается смарт-контрактами (Actors) на Filecoin, которые выполняются на FEVM. Это также способствует развитию экосистемы DApps на Filecoin, от решений, таких как Bacalhau с приоритетом хранения вычислений, до решений DeFi и ликвидности, таких как Glif. Retriev предоставляет возможность извлечения данных с лицензионными судьями через Filecoin Actors. Программируемость Filecoin может быть использована для настройки требований DA для различных решений, что позволяет платформам, зависящим от DA, не платить за DA, которые им не требуются.

Изделия, выпускаемые на основе архитектуры DA с использованием DSN, сталкиваются с рядом проблем.

В нашем исследовании мы обнаружили значительные преграды, которые необходимо преодолеть перед созданием службы DA на DSN. Сейчас мы обсуждаем вопрос о целесообразности реализации, и мы сосредоточимся на Filecoin.

Задержка подтверждения

Filecoin требует времени для доказательства целостности транзакций и хранения данных. Когда данные отправляются в сеть, они разделены на секторы по 32 ГБ и "запечатываются". Запечатывание данных является основой для доказательства репликации (Proof of Replication) и доказательства пространственно-временного характера (Proof-of-Spacetime). Первое доказывает, что поставщик хранения хранит одну или несколько уникальных копий данных, а второе доказывает, что поставщик хранения продолжает хранить единственную копию данных на протяжении всей транзакции. Расчет стоимости запечатывания должен быть высоким, чтобы гарантировать, что поставщик хранения не сможет запечатать данные по требованию и нарушить необходимое доказательство репликации. Когда протокол периодически требует у поставщика хранения доказательство уникального и непрерывного хранения, время, необходимое для запечатывания, должно быть больше, чем окно ответа, чтобы поставщик хранения не мог временно подделать доказательства или копии. Поэтому поставщику может потребоваться около трех часов на запечатывание сектора данных.

Порог хранения

Из-за высокой стоимости операций упаковки данные секторов должны иметь экономическую ценность. Для поставщиков хранилища цена хранения должна подтверждать разумность затрат на упаковку, а затраты на хранение данных, в свою очередь, должны быть достаточно низкими (в данном случае около 32 ГБ данных), чтобы пользователи были готовы хранить данные на Filecoin. Хотя можно упаковывать более маленькие секторы, это приведет к повышению цены на хранение для компенсации поставщиков хранилища. Чтобы решить эту проблему, агрегатор данных собирает более мелкие блоки данных от пользователей и представляет их в виде блока данных размером около 32 ГБ, который затем отправляется на Filecoin. Агрегатор данных обеспечивает обязательство пользовательских данных с помощью доказательства включения данных в сектор (PoDSI) и идентификатора подблока (pCID), который используется пользователями при получении данных из сети.

Ограничения Соглашения

Filecoin использует механизм консенсуса "Ожидаемый консенсус" (Expected Consensus) с временем блока в 30 секунд и окончательным подтверждением в несколько часов, что, возможно, в скором времени будет улучшено (см. FIP-0086 для получения дополнительной информации о быстром окончательном подтверждении в Filecoin). Это обычно слишком медленно для поддержки пропускной способности транзакций, требующейся для Layer 2, которая зависит от обработки данных DA. Время блока Filecoin ограничивается аппаратными возможностями поставщиков хранилищ. Чем короче время блока, тем сложнее для поставщиков хранилищ генерировать и предоставлять доказательства хранения, и тем больше ошибочного наказания они получают из-за пропуска правильных окон для доказательства хранения данных. Чтобы преодолеть эту проблему, можно использовать подсеть интерпланетарного консенсуса (IPC) для сокращения времени консенсуса. IPC использует консенсус, подобный Tendermint, и реализацию случайности DRAND: в случае, если DRAND становится узким местом, мы сможем достичь времени блока в 3 секунды с использованием подсети IPC; в случае, если Tendermint становится узким местом, PoC, такие как Narwhal, реализуют время блока в несколько сотен миллисекунд.

Скорость поиска

Последнее препятствие - это извлечение. Исходя из вышеуказанных ограничений, мы можем сделать вывод, что Filecoin подходит для холодного хранения или теплого хранения. Однако данные DA являются горячими и требуют поддержки высокопроизводительных приложений. В Filecoin сложно реализовать инцентивы для извлечения; данные должны быть разархивированы перед предоставлением пользовательскому конечному узлу, что увеличивает задержку. В настоящее время быстрое извлечение достигается через SLA или хранение неупакованных данных вместе с упакованными секторами, но ни один из этих методов не является надежным в безопасной и разрешенной архитектуре приложений на Filecoin. Особенно ретрив-доказательство может гарантировать извлечение с помощью FVM, и быстрое извлечение с инцентивами на Filecoin остается областью для дальнейшего исследования.

Анализ затрат

В этом разделе мы рассмотрим затраты, которые возникают из-за этих факторов дизайна. Мы покажем стоимость хранения 32 ГБ в качестве calldata Ethereum, blobdata Celestia, blobdata EigenDA и сектора на Filecoin (используя близкую к текущей рыночную цену).

Анализ подчеркивает стоимость calldata Ethereum: стоимость данных объемом 32 ГБ составляет 100 миллионов долларов США. Эта стоимость отражает затраты на безопасность Ethereum, связанные с его соглашением, и подвержена влиянию колебаний Ethereum и цены на газ. Обновление Dencun внедряет Proto-Danksharding (EIP-4844), вводит транзакции Blob с целью в каждом блоке 3 Blob размером около 125 КБ и вводит переменную цену на Gas Blob, чтобы сохранить целевое количество Blob в каждом блоке. Это обновление позволяет снизить стоимость DA Ethereum на 1/5: то есть стоимость данных blob объемом 32 ГБ составляет 20 миллионов долларов США.

Celestia и EigenDA имеют значительные улучшения: 32 ГБ данных стоят соответственно 8 000 долларов и 26 000 долларов. Оба подвержены влиянию колебаний рыночных цен и в некоторой степени отражают затраты на безопасность данных согласования: Celestia использует свой собственный токен TIA, а EigenDA использует Ether.

Во всех вышеперечисленных случаях хранение данных не является постоянным. Время хранения данных в calldata Ethereum составляет 3 недели, а время хранения blob - 18 дней. По умолчанию срок хранения blob в EigenDA составляет 14 дней. В текущей реализации Celestia узлы архивного хранения хранят данные blob неограниченное время, но световые узлы могут собирать данные только за последние 30 дней.

Последние две таблицы представляют собой прямое сравнение между Filecoin и текущими решениями DA. Вначале указаны эквивалентные стоимости для одного байта данных на заданной платформе, а затем показано количество байт данных Filecoin, которое может быть сохранено за ту же стоимость в течение того же времени.

Это означает, что Filecoin значительно дешевле текущих решений DA и за ту же продолжительность времени можно хранить ту же самую объем данных всего за одну сотую доли цента. В отличие от узлов Ethereum и других решений DA, узлы Filecoin оптимизированы для предоставления услуг хранения. Их система подтверждений позволяет узлам доказывать хранение, а не копировать хранение между каждым узлом в сети. Базовые затраты на процесс хранения в Filecoin могут быть пренебрежимо малыми, если не учитывать экономическую эффективность для поставщиков хранения (таких как стоимость энергии для упаковки данных). По сравнению с Ethereum, это означает, что системы, способные предоставлять безопасные и высокопроизводительные услуги DA на Filecoin, имеют миллионные рыночные возможности на каждый гигабайт.

Пропускная способность

Ниже мы рассмотрим объем решения DA и потребности, возникающие в основных роллапах Layer 2.

Из-за того, что блокчейн Filecoin организован в виде наборов блоков (tipsets), каждая высота блока содержит несколько блоков, поэтому количество возможных транзакций не ограничено соглашением или размером блока. Строгие ограничения на данные Filecoin касаются объема хранения в его сети, а не объема, разрешенного соглашением.

Для ежедневного спроса DA мы получаем данные из Rollups DA и ution, предоставленные Terry Chung и Wei Dai, включая среднее значение за последние 30 дней и данные за отдельные дни выборки. Таким образом, мы можем учитывать средний спрос, не игнорируя отклонения от среднего значения (например, спрос на Optimism 15 августа 2023 года составляет около 261 000 000 байт, что в четыре раза превышает среднее значение за 30 дней - 64 000 000 байт).

Из этого выбора видно, что хотя у DA есть возможность снизить затраты, требуется значительно увеличить спрос на DA, чтобы эффективно использовать размер 32 ГБ сектора Filecoin. Хотя упаковка данных меньшего объема, чем 32 ГБ, в 32 ГБ секторе будет являться ресурсозатратной, мы можем это сделать, при этом получив выгоду в стоимости.

Архитектура

В этом разделе мы рассмотрим техническую архитектуру, которую мы можем построить сегодня. Мы рассмотрим эту архитектуру в контексте любого приложения L2 и L1 цепочки, обслуживаемой L2. Поскольку это решение - внешнее решение DA, как Celestia и EigenDA, мы не рассматриваем Filecoin как пример L1.

Компонент

Даже на высоком уровне DA на Filecoin будет использовать множество различных функций экосистемы Filecoin.

Торговля: Пользователи нижнего уровня проводят торговлю на платформе, где требуется DA, это может быть L2.

Использование платформы DA: Эти платформы используют DA в качестве сервиса, это может быть публикация данных о транзакциях на L2 Filecoin DA, а также обязательство по отношению к L1 (например, Ethereum).

Уровень 1: Это любой L1, который содержит обязательства данных, указывающие на решение DA. Это может быть Ethereum или L2, поддерживающий решение DA с использованием Filecoin.

Агрегатор: Фронтэнд решения DA на основе Filecoin представляет собой агрегатор, который является центральным компонентом для получения данных о транзакциях от пользовательских клиентов L2 и других DA, и агрегирует их в упаковываемые секторы объемом 32 ГБ. Хотя простая концепция проверки подлинности может включать централизованный агрегатор, платформы, использующие решение DA, также могут запускать свои собственные агрегаторы. Например, в качестве вспомогательного устройства для сортировки L2, централизованный агрегатор аналогичен децентрализованному агрегатору L2-сортировщика или EigenDA. Как только агрегатор соберет близкое к 32 ГБ полезной нагрузки, он заключит соглашение о хранении данных с провайдером хранения. Пользователям гарантируется, что их данные будут включены в этот сектор в форме PoDSI (доказательство включения данных в сегмент), и после передачи данных в сеть используется pCID для идентификации данных. Этот pCID будет включен в обязательства состояния на L1 в качестве ссылки на данные, поддерживающие транзакции.

валидаторы: валидаторы запрашивают данные у провайдеров хранилища для обеспечения целостности обязательств по состоянию и создания доказательства мошенничества, и в случае обнаружения доказательств мошенничества эти доказательства будут представлены на уровне L1.

Сделка по хранению: Когда агрегатор компилирует нагрузку, приближающуюся к 32 ГБ, агрегатор заключает сделку по хранению с поставщиком хранения для сохранения данных.

Публикация блоба (Put): Чтобы начать Put, клиент DA отправляет агрегатору блоб с данными транзакции. Это может быть сделано вне блокчейна или через оракул агрегации в блокчейне. Чтобы подтвердить получение блоба, агрегатор возвращает клиенту PoDSI, подтверждающий, что его блоб включен в агрегированный сектор, который будет отправлен в подсеть, а также возвращает pCID (идентификатор содержимого подсегмента). После того, как блоб будет предоставлен на Filecoin, клиент и другие заинтересованные стороны будут использовать его для ссылки на блоб.

Данные о сделках появятся в блокчейне через несколько минут после совершения сделки. Основной причиной задержки является время упаковки, которое может занять до трех часов. Это означает, что хотя сделка уже завершена, и пользователь может быть уверен, что данные появятся в сети, но до завершения процесса упаковки нельзя гарантировать доступность данных для запроса. Клиентское приложение Lotus имеет возможность быстрого извлечения, где хранится неконвертированная копия данных вместе с конвертированной копией, и как только данные передаются поставщику хранилища, можно сразу же предоставить услуги, если запрос на извлечение данных не зависит от доказательства появления упакованных данных в сети. Однако, эта функция является решением, принятым поставщиком данных, и не предоставляется в качестве зашифрованной гарантии в рамках протокола. Для обеспечения гарантии быстрого извлечения необходимо изменить соглашение и механизмы наказания/стимулирования для принудительного выполнения.

Получение блоба (Get): Аналогично операции put, требуется операция получения. Требуется транзакция получения, которая появится в блокчейне через несколько минут. Задержка получения будет зависеть от условий транзакции и наличия незапакованных копий данных для быстрого получения. В случае быстрого получения задержка будет зависеть от условий сети. Если быстрое получение отсутствует, данные должны быть распакованы перед предоставлением пользователю, что занимает такое же время, примерно три часа, как и упаковка. Таким образом, без оптимизации наш общий оборотный срок составляет шесть часов, и значительные улучшения в предоставлении данных требуются, прежде чем это станет выполнимой системой DA или доказательством мошенничества.

DA-проверка: DA-проверка может быть разделена на два этапа: первый этап - предоставление PoDSI путем представления данных агрегатору в процессе транзакции, а второй этап - предоставление постоянного обязательства в рамках механизма консенсуса Filecoin, предоставляемого PoRep и PoST. Как уже упоминалось ранее, PoRep и PoST обеспечивают плановые и доказуемые гарантии сохранности данных.

Данное решение будет активно использовать мосты, так как любой пользовательский клиент, зависящий от DA (независимо от того, является ли он построенным на доказательствах), должен иметь возможность взаимодействовать с Filecoin. Для предварительной проверки pCID, содержащихся в состоянии перехода, опубликованном на L1, валидаторы могут проводить предварительные проверки, чтобы убедиться, что не были представлены ложные pCID. Для этого существует несколько способов, например, публикация Filecoin данных на L1 с помощью оракула или проверка наличия данных сделки или сектора, соответствующих pCID, с помощью валидатора. Точно так же для проверки действительности или обманчивости доказательства, опубликованного на L1, может потребоваться использование моста, чтобы убедиться в его действительности или обманчивости. Доступными мостами в настоящее время являются Axelar и Celer.

Безопасность анализа

Файлкойн обеспечивает целостность путем сокращения залогового обеспечения. Залоговое обеспечение может быть сокращено в двух случаях: ошибки хранения или ошибки согласования. Ошибка хранения означает, что поставщик хранения не может предоставить доказательства хранения данных (PoRep или PoST), что связано с отсутствием доступности данных в нашей модели. Ошибка согласования означает злонамеренное поведение в согласовании, согласие - это протокол управления журналом транзакций, а FEVM - это абстракция от журнала транзакций.

• Секторная ошибка означает наказание, связанное с невыпуском последовательного доказательства хранения. Поставщик хранения имеет срок в один день, в течение которого он не будет наказан за ошибки хранения. Через 42 дня после возникновения ошибки в секторе, этот сектор будет прекращен. Нанесенные расходы будут уничтожены.

BR(t) = ПроекцияДоляНаграды(t) * КачествоАдаптированнаяМощностьСектора

• Если сектор содержит ошибку в течение 42 дней или поставщик хранения намеренно отменяет сделку, сектор будет прекращен. Комиссия за прекращение составит максимальную сумму, полученную сектором до прекращения, с ограничением в 90 дней дохода. Неоплаченные комиссии будут возвращены пользователям. Уже уплаченные комиссии будут уничтожены.

max(SP (t), BR (StartEpoch, 20 d) + BR (StartEpoch, 1 d) * terminationRewardFactor * min (SectorAgeInDays, 140))

• При завершении сделки происходит сокращение актора рынка хранения, что является сокращением залога, предоставленного поставщиком хранения после сделки.

Filecoin предлагает безопасность, отличающуюся от безопасности других блокчейнов. Обычно безопасность блокчейн данных обеспечивается с помощью согласования, но согласование Filecoin обеспечивает только безопасность журнала транзакций, а не безопасность самих данных, на которые ссылаются транзакции. Данные, хранящиеся на Filecoin, должны иметь достаточную безопасность для стимулирования предоставления хранилища. Это означает, что данные, хранящиеся на Filecoin, обеспечиваются с помощью штрафов за ошибки и коммерческих стимулов (например, репутация пользователей). Другими словами, ошибки данных на блокчейне эквивалентны нарушению согласия и могут нарушить безопасность блокчейна или действительность транзакций. Filecoin обладает отказоустойчивостью в хранении данных, поэтому использует только согласование для обеспечения безопасности своих транзакционных журналов и связанных с ними действий. Несоблюдение хранилищем своих обязательств по транзакциям приведет к штрафу в виде потери вознаграждения за хранение на 90 дней максимальной стоимости и утрате предоставленного залога для обеспечения транзакций.

Поэтому стоимость атаки на удержание данных, запущенной с провайдеров Filecoin, является только стоимостью возможности получить сделку по извлечению. Извлечение данных на Filecoin зависит от оплаты, которую пользователь оплачивает, чтобы стимулировать поставщиков хранения. Однако неподтверждение запросов на извлечение данных не повлияет на поставщиков хранения отрицательным образом. Чтобы уменьшить риск игнорирования или отказа в транзакции по извлечению данных для отдельного поставщика хранения, данные на Filecoin могут храниться несколькими поставщиками хранения.

由于 Filecoin данных экономическая безопасность значительно ниже, чем у решений на основе блокчейна, необходимо также учитывать предотвращение манипуляций данными. Манипуляции данными защищены системой подтверждения Filecoin. Данные ссылается на CID, с помощью которого можно немедленно обнаружить повреждение данных. Таким образом, поставщик данных не может предоставить поврежденные данные, так как легко проверить, соответствуют ли полученные данные запрошенному CID. Поставщик данных не может хранить поврежденные данные на месте неповрежденных данных. После получения данных от пользователя поставщик должен предоставить доказательство правильной упаковки сектора данных для запуска транзакции данных (выберите это). Таким образом, нельзя запустить хранение транзакций с поврежденными данными. В течение срока действия сделки хранения будет предоставлено доказательство PoST для подтверждения пустоты хостинга (обратите внимание, что это доказывает как состояние упаковки сектора данных, так и состояние хостинга с момента последнего PoST). Поскольку PoST зависит от упаковки сектора при генерации доказательства, поврежденный сектор приведет к подделанному PoST и ошибке сектора. Таким образом, поставщик хранения не может хранить и предоставлять поврежденные данные, не может получить вознаграждение за обслуживание неповрежденных данных и не может избежать наказания за изменение данных пользователя.

Можно усилить безопасность, увеличивая залог, обещанный рынку хранения активов, путем добавления поставщиков хранения. В настоящее время решение о залоге принимается поставщиками хранения и пользователями. Если мы предположим, что сумма залога достаточно высока (например, такая же, как у эфириума), чтобы стимулировать поставщиков не нарушать условия, то мы можем рассмотреть, что еще нужно обеспечить безопасность (хотя это очень неэффективно с точки зрения капитала, так как требуется этот залог для обеспечения безопасности каждого блоба транзакции или агрегированного блоба сектора). В настоящее время поставщики данных могут выбрать сделать данные недоступными на рынке хранения активов в течение максимум 41 дня до завершения сделки. Если предположить, что время сделки с данными короткое, то можно предположить, что данные будут недоступны до последнего дня сделки. В случае отсутствия координации злонамеренных действий можно смягчить эту ситуацию, копируя данные на нескольких поставщиках хранения, чтобы можно было продолжать предоставлять услуги по предоставлению данных.

Мы можем рассмотреть затраты на атаку, направленную на изменение согласия, либо принятие ложного подтверждения, либо изменение истории реестра, удаление транзакций из журнала заказов, не наказывая ответственных поставщиков хранения. Однако стоит отметить, что в случае нарушения безопасности здесь злоумышленник может произвольно манипулировать учетными записями Filecoin. Для осуществления такой атаки злоумышленнику необходимо иметь как минимум большинство прав в сети Filecoin. Права связаны с предоставленным хранилищем сети, и на данный момент объем данных сети Filecoin составляет 25 EiB (10¹⁶ байт), поэтому злоумышленнику необходимо как минимум 12,5 EiB для создания собственной цепочки и выигрыша в правилах выбора форка. Чтобы смягчить эту ситуацию, связанную с ошибкой согласия, можно дополнительно сократить вознаграждение, которое является наказанием за потерю всего залога и блоковой награды, а также приостановить участие в согласии.

Не по теме: Блок атаки на другие решения DA

Несмотря на то, что вышеуказанное показывает недостатки Filecoin в защите данных от атак удержания, это не единственный пример.

• Ethereum: В целом, единственный способ гарантировать получение ответа на запрос в сети Ethereum - это запуск полного узла. Поэтому полные узлы не нуждаются в обработке запросов на извлечение данных, кроме согласования. Структуры, такие как PeerDAS, вводят систему оценки пиров в ответ на запросы на извлечение данных, где узлы с низким рейтингом (фактически, репутация DA) могут быть изолированы от сети.
• Celestia ：По сравнению с Filecoin, Celestia обладает большей безопасностью на байт, может противостоять атакам задержки, но единственный способ использования этой безопасности - это размещение полного узла. Запросы к инфраструктуре Celestia будут рассмотрены и не будут наказаны, если они не принадлежат и не управляются внутренними лицами.
• EigenDA: Как и Celestia, любой сервис может запустить узел EigenDA Operator, чтобы гарантировать получение своих данных. Таким образом, все запросы на получение данных вне протокола будут проверены. Также обратите внимание, что EigenDA имеет централизованный и надежный дистрибьютор, который отвечает за кодирование данных, обязательства KZG и их распределение, аналогично нашему агрегатору.

Безопасность извлечения данных

Необходимо, чтобы DA имела возможность быть найденной. В идеальном случае, рыночные силы будут стимулировать экономически рациональных поставщиков хранилища принять запросы на поиск и конкурировать с другими поставщиками, чтобы снизить цены для пользователей. Предполагается, что это будет достаточно, чтобы поставщики данных предоставляли услуги поиска. Однако, учитывая важность DA, требование более высокого уровня безопасности также является разумным.

В настоящее время безопасность поиска не может быть обеспечена с помощью вышеуказанной экономической безопасности. Это связано с тем, что с точки зрения шифрования сложно доказать доверие к минимизации способа подтверждения того, что данные не были получены на стороне пользователя (в случае, если пользователь возражает против утверждения поставщика хранения о передаче данных). Чтобы обеспечить безопасность поиска с помощью экономической безопасности Filecoin, необходимо обеспечить локальную проверку протокола. При минимальных изменениях протокола это означает, что поиск должен быть связан с ошибками сектора или завершением транзакции. Retriev - это концепция проверки, которая может обеспечить гарантии поиска данных путем посредничества в спорах о поиске данных с помощью доверенного "судьи".

Дополнение: поиск других решений DA

Как уже упоминалось, у Filecoin отсутствует протокол, обеспечивающий локальную проверку хранения (или предоставления доступа) для предотвращения эгоистического поведения. В случае Ethereum и Celestia единственным способом проверить данные протокола является самостоятельное хостинг полного узла или доверие SLA инфраструктурного провайдера. Для поставщиков хранения в Filecoin это не так просто. Подобная настройка в Filecoin заключается в том, чтобы стать поставщиком хранения (что требует значительных инфраструктурных затрат) и успешно принять сделку о хранении, такую же, какую предлагает пользователь, и тогда они будут оплачиваться за предоставление собственного хранилища.

Анализ задержек

Из-за конструкции системы доказательства FIL и отсутствия стимулов для извлечения FIL не оптимизирован для обеспечения высокопроизводительной круговой задержки от первоначальной публикации данных до первоначального извлечения данных. Высокопроизводительное извлечение FIL является активной областью исследований, которая постоянно меняется по мере того, как поставщики услуг хранения данных становятся все более способными, а FIL вводит новые функции. Мы определяем «круговой путь» как самое раннее время, когда данные могут быть загружены с момента отправки транзакции данных в FIL.

время блока

В ожидаемом соглашении Filecoin торговля данными может быть завершена в течение времени блока в 30 секунд. 1 час является типичным временем подтверждения в блокчейне для чувствительных данных (например, переводов монет).

Обработка данных

Время обработки данных различается в зависимости от поставщика хранилища и конфигурации. Для обычного оборудования поставщика хранилища процесс упаковки занимает 3 часа. Поставщики хранилища обычно сокращают это время с помощью специальной конфигурации клиента, параллелизации и инвестиций в более мощное оборудование. Эти изменения также влияют на длительность разблокировки секторов, но быстрый поиск в пользовательском клиенте Filecoin (например, Lotus) может полностью обойти эту ситуацию. Настройка быстрого поиска позволяет хранить непакетированные копии данных вместе с упакованными данными, что значительно ускоряет время поиска. Исходя из этого, мы можем предположить, что наихудшая задержка от получения данных до их доступности в блокчейне составляет 3 часа.

Выводы и направления развития

В этой статье рассматривается, как использовать существующую DSN (т.е. Filecoin) для построения DA. Мы рассматриваем требования DA в качестве ключевых элементов инфраструктуры расширения Ethereum. Мы исследуем возможность построения DA на основе Filecoin и используем его для исследования возможностей, которые предлагает Filecoin для экосистемы Ethereum, а также для любых возможностей, которые могут получить преимущества от экономичного уровня DA.

Filecoin доказывает, что DSN может значительно повысить эффективность хранения данных в децентрализованных системах на основе блокчейна. По текущим рыночным ценам, каждое записанное 32 ГБ данных может сэкономить 100 миллионов долларов США. Несмотря на то, что спрос на DA пока не достаточен, чтобы заполнить 32 ГБ сектор, стоимостные преимущества DA все еще существуют при заполнении пустого сектора. Несмотря на то, что текущая задержка в хранении и извлечении на Filecoin не подходит для требований горячего хранения, определенные операции поставщиков хранения могут обеспечить разумную производительность, гарантируя доступность данных в течение 3 часов.

Filecoin увеличивает доверие хранилища поставщиков путем регулировки изменяемого обеспечения, например, в EigenDA. Filecoin расширяет эту регулируемую безопасность, позволяя хранить большое количество копий на сети, тем самым увеличивая регулируемую взаимозависимость в присутствии ошибок типа Byzantine. Чтобы эффективно предотвратить атаки задержки данных, необходимо решить проблему гарантированного и высокопроизводительного поиска данных. Однако, как и в любом другом решении, единственный способ гарантировать возможность поиска - это самостоятельно управлять узлами или доверять поставщикам инфраструктуры.

Мы видим возможности DA в дальнейшем развитии PoDSI, он может (вместе с текущими доказательствами Filecoin) заменить DAS для обеспечения включения данных в более крупные упаковочные секторы. В зависимости от конкретной ситуации, это может сделать медленный оборот данных приемлемым, так как доказательство мошенничества может быть опубликовано в течение 1 дня до 1 недели, а DA может гарантировать по запросу. PoDSI все еще является новой технологией и находится в активной разработке, поэтому мы не знаем, насколько эффективным будет PoDSI и какие механизмы потребуются для построения системы вокруг него. Учитывая уже существующие решения для вычислений на данных Filecoin, решение для вычисления PoDSI на упакованных или неупакованных данных может быть вполне доступным.

С развитием области DA и Filecoin возможно появление новых комбинаций решений и поддерживающих технологий, что может привести к новым концепциям проверки. Как показывает интеграция Solana с сетью Filecoin, DSN имеет потенциал как расширяющаяся технология. Стоимость хранения данных на Filecoin предоставляет открытые возможности и имеет большой потенциал для оптимизации. Несмотря на то, что обсуждаемые в этой статье вызовы возникают в контексте поддержки DA, их итоговые решения будут включать множество новых инструментов и систем, выходящих за рамки DA.

Связанные данные графиков берутся из спецификации Filecoin, EIP-4844, EigenDA, Celestia implementation, Celenium, Starboard, file.app, Rollups DA и ution, а также текущих рыночных цен.

"Ссылка на оригинальный текст"