介紹

隨著區塊鏈技術的快速發展，單片區塊鏈面臨著嚴重的可擴展性和互操作性挑戰。像乙太坊這樣的領先平臺在使用者需求旺盛的時期經歷了交易費用的飆升，嚴重阻礙了去中心化應用程式的採用。為了解決這些問題，開發人員一直在不斷尋求創新的解決方案，而Avail的出現為解決這些問題提供了新的方向。坎昆升級后，乙太坊生態系統中的交易成本大幅下降，模組化技術已成為區塊鏈發展的關鍵敘事。今年上半年，Celestia和EigenDA等模組化區塊鏈引領了這一趨勢，7月23日，Avail通過推出Avail DA主網在模組化領域向前邁出了重要一步。

作為模塊化區塊鏈中的核心項目之一，Avail、EigenDA和Celestia在服務範圍上有相似之處。然而，每個項目在基礎設施、執行模型和代幣經濟設計方面都有其獨特特點。

團隊背景

Avail源自Polygon，並於2023年成為獨立的、中立的實體。在數據可用性（DA）成為行業的焦點之前，Anurag Arjun曾與他人合作開發Plasma鏈，旨在解決以太坊的可擴展性問題。儘管這條鏈幫助Polygon創造了190億美元的收入，但最終並未成為理想的擴展解決方案。在整個過程中，Anurag意識到所有區塊鏈最終都將面臨相同的挑戰——數據可用性。大約80%的Rollup交易成本與DA有關，這促使他構想創建一個成本效益的DA層，可以解決多個區塊鏈的可擴展性問題。

這個想法並不是阿努拉格獨有的；許多第1層（L1）區塊鏈項目也嘗試將自己定位為DA層。例如，以太坊正在通過Rollup方法探索DA解決方案，而其他L1項目也在這個領域進行創新。阿努拉格認為，專門為DA設計的L1區塊鏈具有獨特的優勢。

在Matic工作期間，Anurag遇到了Avail的現任聯合創始人Prabal Banerjee，他正在攻讀密碼學和安全博士學位。Prabal後來以研究員的身份加入了團隊，他們一起致力於構建可擴展的DA層。隨著零知識證明（ZK）技術的興起，兩者集成了基於有效性證明的區塊鏈設計。利用 Anurag 在 Polygon 構建價值數十億美元的協議的經驗，他們推進了解決方案的開發，以應對數據可用性挑戰。

從單片機到模塊化

源碼: Avail官方文檔

隨著對基礎計算資源的競爭加劇，以太坊的獨體架構——在單一鏈上處理執行、結算、排序和數據可用性（DA）——越來越顯示其限制，尤其是在可擴展性方面。這促使行業重新評估獨體模型並探索新的解決方案。

Rollups通過將執行移到鏈下引入了模塊化架構，緩解了第1層（L1）網絡的擁堵，降低了用戶的交易成本，增強了交易吞吐量。雖然這種架構顯著提高了鏈上效率，但以太坊有限的區塊空間仍然是一個瓶頸，隨著需求增長，這個問題可能會重新浮現。目前，去中心化應用程序（Dapps）依賴L1進行數據傳輸和結算，而Rollups則使用L1來管理這些過程。雖然Rollups已經優化了區塊空間的使用，但區塊空間本身仍然是一種稀缺資源。

分析以太坊Rollup的L1交易顯示，DA成本占Rollup費用的90％，使其成為最大的支出來源。大部分成本來自支付L1費用以發佈交易數據。

與Rollups如何將執行卸載到鏈外類似，Avail的架構允許數據可用性移至專用層。Avail為開發人員提供了一個靈活、用戶友好且安全的DA層，解決了可擴展性、治理和去中心化挑戰。

Avail的模塊化架構

Avail旨在通過利用其模塊化技術堆棧來加速Web3的統一，該技術堆棧集成了數據可用性、匯總和共享安全性。使用Avail發布離鏈交易數據的Rollups將形成類似Validium（對於樂觀的Rollups，這被稱為Optimium）的系統。Validium和Sovereign Rollups可以依靠Avail提供低信任的數據可用性和排序服務。

這裡是 Avail 如何支持 Validiums 和 Sovereign Rollups 的概述：

1. 交易提交：與大多數現有的Rollups一樣，交易數據被批處理，狀態根被提交到Avail DA（數據可用性）。每個批次都與一個唯一的應用程序ID關聯，以表示Rollup的來源。
2. 數擴展與細碼:提交給Avail DA的交易進行細碼處理。數據區塊被分成n個原始塊並擴展為2n個塊。從2n組中選擇任意n個塊都可以用來重構原始數據，確保冗餘和容錯性。
3. 承諾創建：利用KZG多項式承諾將冗余數據應用於可用DA，通過加密證明確保其完整性。這些承諾確保存儲的數據準確無誤且防篡改。
4. 區塊傳播：驗證者接收包含KZG承諾的區塊，並重新生成它們以驗證其準確性。然後通過共識來決定區塊的有效性。
5. 輕量級客戶端網絡：輕量級客戶端使用數據可用性抽樣（DAS）來驗證區塊數據的完整性。這是通過對區塊標頭的承諾進行KZG多項式開啟驗證來完成的，無需重建完整的KZG承諾或依賴欺詐證明。
6. 驗證證明:輕量級客戶端使用從數據矩陣生成的單元級證明來執行驗證,這確保了數據可用且正確,而無需客戶端下載或驗證完整區塊。

由於 Avail 使用驗證證明而非欺詐證明，輕量客戶端在狀態最終化後可以立即驗證數據的可用性和正確性。輕量客戶端網絡也通過數據可用性抽樣確保高數據可用性。隨著更多輕量客戶端的加入，抽樣能力得以改善，使網絡能夠支持更大的區塊。這些輕量客戶端甚至可以在筆記本電腦或移動設備上運行，提高了網絡的效率。

來源: Avail官方文檔

技術特點

輕量級客戶端用例

目前，許多區塊鏈應用程序依賴中間人來維護完整節點，用戶通過這些中間人間接交互，而不是直接連接到區塊鏈。由於缺乏可靠的數據可用性，輕量級客戶端還沒有成為傳統架構的理想替代方案。Avail 通過使應用程序能夠直接與區塊鏈網絡交互，而不依賴於中間人來解決這個問題。

雖然Avail支援完整節點的運作，但大部分應用程式並不需要運行完整節點，或者只需要極少數節點即可順利運作。這大幅降低了參與區塊鏈網絡所需的資源，同時通過輕量級基礎設施允許更多參與者直接與鏈互動，從而增強了去中心化。

數據可用性採樣（DAS）

與傳統的輕量用戶端類似，Avail的輕量用戶端只需下載區塊標頭數據。此外，它們通過數據可用性抽樣（DAS）對區塊數據的部分進行隨機抽樣，以驗證其可用性。通過將擦除編碼與KZG多項式承諾相結合，輕量用戶端可以確保幾乎100%的數據可用性，而無需依賴欺詐證明，僅需要少量且固定的查詢。

Erasure Coding and Data Availability

纠错编码通过将数据分割成片段来工作，即使数据的某些部分丢失，也可以恢复原始内容。在区块链应用中，即使恶意行为者试图隐藏数据的某些部分，系统仍然可以从其他片段中恢复它。这种机制显著提高了数据可用性抽样的可靠性，并进一步增强了系统对数据篡改的抵抗能力。

KZG 承諾

KZG承諾是由Aniket Kate、Gregory M. Zaverucha和Ian Goldberg於2010年開發，是一種高效的多項式承諾方法，近年來在零知識證明系統中得到了廣泛應用。在Avail的架構中，KZG承諾具有以下優勢：

• 他們允許對記錄在區塊標頭中的數值進行簡明承諾。
• 輕量客戶端可以通過這些承諾驗證數據的可用性。
• KZG 承諾的加密綁定特性使得生成虛假承諾幾乎不可能，顯著降低了詐騙證明的需求。

Avail的統一層

Avail正在構建「統一層」，這是一個全面的技術堆疊，從基礎數據可用性（DA）層，Nexus統一層和稱為Fusion的附加安全層開始。憑藉其可擴展的數據可用性層，Avail 旨在支援整個 Web3 生態系統。使用基於 KZG 多項式承諾的有效性證明，Avail 可確保即時、可靠的數據可用性，允許匯總增長、互連、維護安全性和適應。

Avail DA

來源：Avail官方文檔

Avail DA 是一種特別為數據可用性優化的基礎架構。它利用了 GRANDPA 和 BABE 共識算法，使其與其他數據可用性層有所不同。這種設計使 Avail DA 具有高度的可擴展性，通過數據可用性抽樣 (DAS) 和有效性證明，確保了可靠的數據擔保成本低。

在其核心，Avail DA優先處理並發布交易，同時允許用戶驗證區塊數據的可用性，而無需下載整個區塊。Avail DA的一個顯著特點是其數據不可知的特性。它支持各種執行環境，包括EVM、WASM和自定義的新運行時，為各種區塊鏈應用提供了多功能的基礎。

Avail Nexus

來源: Avail官方文檔

Avail Nexus 是 Avail 生態系統的第二個支柱，是一個無需許可的框架，旨在統一 Web3 生態系統。它連接內部和外部區塊鏈，使用Avail DA作為可信的基礎並充當驗證中心。Nexus 集成了 ZK 協調的匯總系統，該系統整合了證明聚合、驗證層、排序器選擇機制和插槽拍賣系統。Nexus定期向乙太坊和Avail DA層提交匯總證明進行驗證，確保跨鏈操作的可靠性。

Avail Fusion

來源：可用的官方文件

Avail Fusion，第三支柱，為Avail生態系統和更廣泛的Web3空間提供了額外的安全性。Fusion的核心概念是統一的系統需要在經濟層面上統一的安全性。Fusion Security通過利用來自像BTC和ETH這樣的已建立生態系統的本地資產，增強了Avail的共識，為Avail共識貢獻了安全性。這是首次嘗試使用外部代幣在區塊鏈之間達成共識。

Fusion支持兩種類型的資產權益投資：已確立的加密貨幣和新興的Rollup代幣。目前，Fusion的原型包括兩個權益投資模組：一個在Avail區塊鏈上運作，另一個用於資產轉換權益投資。值得注意的是，Avail Fusion的第一個公開原型仍在開發中。

Avail的節點類型

雖然 Avail 的架構與傳統的單片區塊鏈不同，但它仍然支援各種類型的節點，包括全節點、輕用戶端、存檔節點和驗證器節點。

• 全節點：全節點負責下載和驗證區塊的正確性，但不參與共識過程。雖然完整節點為系統提供了額外的冗餘和彈性，但它們對於網路功能並不是必需的。
• 驗證節點：驗證節點在生成區塊、確定包含哪些交易和維護順序方面至關重要。這些節點有助於網絡達成共識。
• Light Client：輕量級客戶端允許用戶在不運行完整節點或依賴遠程對等節點的情況下與 Gate.io 的數據可用性（DA）層進行交互。它們通過對每個新創建的區塊執行數據可用性採樣（DAS）來實現這一目標，確保數據可用性而無需下載整個區塊。
• RPC節點：RPC節點為遠程交互提供API，作為開發人員和外部用戶與Avail網絡交互的門戶。

輕量級客戶端在Avail網絡上監視已確認的區塊，並對每個新區塊中的預定數據單元執行分散式稽核（DAS）。經過成功驗證後，系統根據用戶所需的信心水平計算區塊內一部分數據單元的確定性。

經濟模型

代幣分配

隨著Avail DA主網的推出，團隊向符合條件的用戶空投了10億個AVAIL代幣。分配情況如下:

• 空投和公開分配為6%
• 生態系統發展的30%
• 23.88％用於社區和研究
• 14.12%分配給投資者
• 20%分配給核心貢獻者

來源：Avail官方文檔

Staking

AVAIL 代幣具有多重用途，包括生態系統治理和流動權益。雖然官方治理框架尚未完全詳細說明，但任何人都可以在 Avail 的基礎設施上賭注 AVAIL 以獲得權益。

對於質押，Avail採用了從Substrate生態系統繼承的提名權益證明（NPoS）共識機制。質押在這個系統中起著至關重要的作用，因為使用者質押 AVAIL 代幣以增強網路安全並獲得獎勵。質押的代幣越多，網路就越安全，因為攻擊網路的成本隨著質押代幣數量的增加而增加。

Staking應用包括:

• 利用DA Staking：用戶可以將AVAIL代幣抵押到驗證器或提名池，以確保網絡的安全性並支持不同的應用，如Web3遊戲和DeFi平台。抵押者將獲得他們的貢獻所獲得的獎勵。
• 可用的Nexus Staking：序列器需要抵押AVAIL代幣以參與交易提交和排序。表現優秀的序列器將獲得獎勵，而表現不佳的序列器將受到懲罰。
• 可用融合质押：除了 AVAIL 代币外，用户还可以质押其他主要加密资产，如 BTC 和 ETH，以提高网络安全性，质押者可以获得奖励。

需要注意的是，希望取消质押代币的用户必须经历28天的解绑期，在此期间，他们的AVAIL代币不能被使用或转移。

挑戰

Rollup競賽風險

Avail的增長可能會受到大型通用匯總的挑戰，這些匯總已經建立了生態系統和內部互操作性解決方案。這些匯總最終可能不再依賴於外部互操作性系統，這可能會降低Avail Nexus的價值。但是，特定於應用程式的匯總的激增以及用戶面臨的高度碎片化使這種情況的可能性降低。

DA解決方案的競爭

隨著多個數據可用性（DA）解決方案，如Celestia和EigenDA，以及以太坊即將推出的EIP-4844，引入“blob”作為數據發布選項，DA層的競爭日益激烈。 Rollups對數據發布成本的敏感性以及DA解決方案之間的激烈競爭，可能會促使它們更喜歡成熟的DA系統，或依賴以太坊的本機數據可用性，特別是一旦實現全面的danksharding。這可能會影響Avail的DA解決方案的採用。

共享安全風險

Avail Fusion提供的共享安全模式依賴於在AVAIL代幣旁邊抵押多個資產，這可能會引起用戶對這些不同資產安全性的擔憂。一些開發者可能更喜歡從單一的，建立良好的資產（如ETH或BTC）中獲得安全，而不是依賴多個代幣。此外，如果Avail Fusion未能提供足夠的安全性，開發者可能會轉向具有更強烈經濟安全性的DA解決方案。

來自增值服務生態系統的競爭

其他重質押或共用安全產品可能會開發迎合匯總的增值服務生態系統。例如，EigenLayer可以提供分散的測序，數據可用性和快速終結服務，使其更具競爭力。這些附加功能可能會吸引尋求更全面、更安全解決方案的開發人員。