前言

隨著區塊鏈技術的快速發展，單體區塊鏈正面臨嚴峻的可擴展性和互操作性挑戰。以太坊等主流平臺在用戶激增時，交易費用暴漲，嚴重影響了去中心化應用的普及。為應對這些問題，開發者們不斷尋求創新解決方案，而 Avail 的誕生為這一問題的解決提供了新的方向。坎昆升級後，以太坊生態的交易成本顯著降低，同時，模塊化技術成為區塊鏈發展的重要敘事。上半年，Celestia 和 EigenDA 等模塊化區塊鏈引領潮流，Avail 也於 7 月 23 日推出 Avail DA 主網，在模塊化領域邁出了關鍵一步。

作為模塊化區塊鏈的核心項目，Avail、EigenDA 和 Celestia 雖然在服務領域相似，但在基礎設施、執行模式和代幣經濟設計上各具特色。

團隊背景

Avail 起源於 Polygon，並於 2023 年獨立成為一家中立實體。在數據可用性（DA）問題成為行業焦點前，Anurag Arjun 曾與他人合作開發 Plasma 鏈，意圖解決以太坊的擴展性問題。儘管該鏈幫助 Polygon 實現了 190 億美元的營收，卻未能成為理想的擴容方案。在這一過程中，Anurag 逐漸意識到，所有區塊鏈最終都會面臨同樣的障礙——數據可用性問題。Rollup 交易成本中，大約 80% 與 DA 相關，因此他設想，構建一個具有成本效益的 DA 層，或許能夠解決多個區塊鏈的擴展問題。

這一設想並非 Anurag 獨有，多數 L1 區塊鏈項目也在嘗試成為 DA 層，以太坊通過 Rollup 路線探索 DA 解決方案，其他 L1 項目也在這一領域進行創新。Anurag 認為，專門為 DA 設計的 L1 區塊鏈具有獨特的優勢。

Anurag 在 Matic 期間結識了現任 Avail 聯合創始人 Prabal Banerjee，後者當時正在攻讀密碼學與安全領域的博士學位，並隨後加入團隊擔任研究員。兩人攜手致力於構建一個可擴展的 DA 層。隨著零知識證明（ZK）技術的崛起，二人結合有效性證明的區塊鏈設計，並藉助 Anurag 在 Polygon 打造百億級協議的經驗，進一步推動了數據可用性問題的解決方案。

從單鏈到模塊化

來源：Avail 官方文檔

隨著底層計算資源的競爭愈加激烈，以太坊單鏈同時處理執行、結算、排序和數據可用性的問題逐漸暴露，導致擴展性受限。行業開始重新審視單鏈架構，並尋找新的解決方案。

Rollups 通過將執行移至鏈下，引入了模塊化架構，有效緩解了 L1 網絡的擁堵，降低了用戶的交易成本，同時提升了交易處理能力。儘管這種架構為鏈上效率帶來了顯著的提升，但以太坊有限的區塊空間仍是瓶頸，隨著需求增加，這一問題可能再次出現。當前，Dapps 依賴 L1 進行數據傳輸和結算，而 Rollups 則利用 L1 來處理這些流程。儘管 Rollups 優化了區塊空間的使用，但區塊空間仍然十分緊張。

通過分析以太坊 Rollups 的 L1 交易，發現 DA 成本佔據了90%的成本，這也是 Rollups 最大的支出來源，大部分收入用於支付 L1 發佈交易數據的費用。

類似於 Rollups 將執行移至鏈下，基於 Avail 的架構可以將數據可用性下移到專用層。Avail 為開發者提供了一個靈活、易用且安全的數據可用性層，解決了擴展性、治理和去中心化的難題。

Avail 構建的模塊化結構

Avail 旨在利用其結合數據可用性、聚合和共享安全性的模塊化技術堆棧來加速 Web3 的統一。利用 Avail 發佈鏈外交易數據的 Rollup 將形成 Validium（對於 Optimistic Rollup，則稱為 Optimium）。Validiums 和 Sovereign Rollups 可以依賴 Avail 提供的低信任度數據可用性和排序服務。

以下是 Avail 支持 Validiums 和 Sovereign Rollups 的簡要流程：

1. 交易提交：與大多數現有的 rollup 一樣，交易調用數據被批量處理，狀態根被提交給 Avail DA，並使用唯一的應用 ID 表示 rollup 的來源。
2. 數據擴展和擦除編碼：提交給 Avail DA 的交易通過擦除編碼處理，其中塊被分割成 n 個原始塊，並擴展到 2n 個，可以從 2n 個塊中選擇任意 n 個塊進行重建數據。
3. 承諾創建：Avail DA 會獲取冗餘數據，並對每個區塊應用 KZG 多項式承諾。這些承諾作為數據完整性的加密證明，確保存儲的數據準確且不可篡改。
4. 區塊傳播：驗證者接收帶有 KZG 承諾的區塊，並重新生成這些承諾以驗證其準確性，並就該區塊達成共識。
5. 輕客戶端網絡：輕客戶端利用 DAS 驗證區塊數據的完整性。這是通過對每個採樣單元的區塊頭中的承諾，進行 KZG 多項式開口驗證來實現。這消除了重建完整 KZG 承諾或依賴欺詐證明的需求。
6. 證明驗證：輕客戶端通過從數據矩陣生成的單元級證明執行證明驗證。

由於 Avail 使用的是有效性證明，而非欺詐證明，輕客戶端在狀態最終確定後即可驗證數據的可用性和正確性。此外，輕客戶端網絡通過數據可用性採樣確保數據的高度可用性。隨著更多輕客戶端加入，採樣能力增強，就能支持更大規模的區塊。用戶甚至可以在筆記本電腦或手機上運行這些輕客戶端，從而進一步提高網絡效率。

來源：Avail 官方文檔

技術特點

輕客戶端的應用場景

目前，許多應用場景依賴中介維護完整節點，用戶通過這些中介與區塊鏈進行間接交互，而非直接接入。由於缺乏數據可用性的保障，輕客戶端尚未成為傳統架構的理想替代方案。Avail 通過解決這一問題，使更多應用無需依賴中介即可直接與區塊鏈網絡交互。儘管 Avail 支持全節點操作，但大多數應用無需運行全節點，或僅需少量節點即可順暢運作。

數據可用性採樣（DAS）

類似於傳統的輕客戶端，Avail 的輕客戶端只需下載區塊頭數據。此外，它們通過隨機抽取區塊數據的部分內容進行數據可用性採樣，從而驗證其正確性。結合糾刪編碼和 KZG 多項式承諾，輕客戶端可以在不依賴欺詐證明的情況下，幾乎100%確保數據的可用性，且只需執行少量固定查詢。

糾刪碼與數據可用性

糾刪碼通過將數據分片，即使部分數據丟失，仍能從其他分片恢復原始內容。在區塊鏈應用中，這意味著即便惡意行為者試圖隱藏部分數據，系統仍能從其他分片恢復數據。這一機制大幅提高了數據可用性採樣的可靠性，進一步增強了防止數據篡改的能力。

KZG 承諾

KZG 承諾技術由 Aniket Kate、Gregory M. Zaverucha 和 Ian Goldberg 於 2010 年提出，是一種高效的多項式承諾方式，近年來在零知識證明結構中被廣泛採用。在 Avail 的架構中，KZG 承諾具有以下優勢：

1. 以簡潔的方式對值進行承諾，並將其記錄在區塊頭中；
2. 允許輕客戶端驗證數據的可用性；
3. 其加密綁定特性使得生成錯誤承諾幾乎不可能，減少了欺詐證明的需求。

Avail 的統一層

Avail 一直在構建 Avail 的統一層，這是一個統一的技術堆棧，從基礎數據可用性 (DA) 層、Nexus 統一層和附加安全層 Fusion 開始。Avail 將通過可擴展的數據可用性層支撐整個 Web3 生態系統，利用利用 KZG 多項式承諾的有效性證明來確保即時可靠的數據可用性，使彙總能夠增長、連接、保持安全和適應。

Avail DA

來源：Avail 官方文檔

Avail DA 是一個專為數據可用性優化的底層架構，採用了 GRANDPA 和 BABE 共識算法，區別於其他 DA 層。此設計使得 Avail DA 具備高度擴展性，通過數據可用性採樣（DAS）和有效性證明，確保在低成本下提供可靠的數據保障。

Avail DA 的核心是優先排序和發佈交易，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 的數據無關性是其定義功能之一。它支持各種執行環境，包括 EVM、WASM 和自定義新運行時，為各種區塊鏈應用程序提供多功能基礎。

Avail Nexus

來源：Avail 官方文檔

Avail Nexus 作為第二個支柱，是一個無許可框架，旨在統一 web3 生態系統。它連接內部與外部的區塊鏈，依託 Avail DA 作為信任基礎，並充當驗證中心。Nexus 包含 ZK 協調的 Rollup，整合了證明聚合、驗證層、排序器選擇機制以及插槽拍賣機制。Nexus 定期將聚合的證明提交至以太坊和 Avail DA 層進行驗證，確保跨鏈操作的可靠性。

Avail Fusion

來源：Avail 官方文檔

第三個支柱 Avail Fusion 為 Avail 生態系統和整個 web3 提供額外的安全保障。其核心理念是，在宏觀經濟層面上，統一的系統需要統一的安全性。Fusion Security 通過利用 BTC、ETH 等成熟生態系統中的本地資產，為 Avail 共識貢獻安全性。這一機制首次嘗試通過外部代幣在不同區塊鏈上達成共識。

Avail Fusion 支持兩類資產質押：成熟的加密貨幣和新興的 Rollup 代幣。當前，Fusion 的原型包含兩個質押模塊：一個在 Avail 區塊鏈上執行，另一個則是資產轉換質押模塊。需要注意的是Avail Fusion 的第一個公開原型仍在開發中。

Avail 的節點類型

雖然 Avail 的架構不同於傳統的單體區塊鏈，但它同樣支持多種節點類型，包括全節點、輕客戶端、存檔節點和驗證節點。

• 全節點：全節點負責下載並驗證區塊的正確性，但並不參與共識過程。它們的存在為系統提供額外的冗餘和彈性，但不是必要組件。
• 驗證節點：驗證節點通過生成區塊、決定交易是否包含並維護交易順序，幫助網絡達成共識。
• 輕客戶端：輕客戶端允許用戶無需運行全節點即可與 Avail 的數據可用性層（DA）進行交互，也無需信任遠程對等節點。它們通過在每個新創建的區塊上執行數據可用性採樣（DAS）來實現這一點。
• RPC 節點：RPC 節點提供遠程交互的API，作為開發者和外部用戶與 Avail 網絡的網關。

輕客戶端會監聽 Avail 網絡上的已確認區塊，並對新區塊的預設數據單元執行數據可用性採樣（DAS）。在成功驗證後，系統根據用戶需要的置信度水平，計算區塊中一定數量數據單元的確定性。

經濟模型

代幣分配

隨著 AvailDA 主網的發佈，團隊向符合條件的用戶空投了 AVAIL 代幣，總供應量為 100 億枚。其中，6% 用於空投和公共分配，30% 用於生態系統發展，23.88% 用於社區與研究，14.12% 分配給投資者，20% 分配給核心貢獻者。

來源：Avail 官方文檔

質押

AVAIL 代幣的用途涵蓋生態治理和流動性質押。雖然官方尚未詳細公佈治理方案，任何人都可以在 Avail 的整個基礎設施中質押 AVAIL，以獲得質押獎勵。

在質押方面，Avail 採用了繼承自 Substrate 生態的提名權益證明 (NPoS) 共識機制。質押在 NPoS 中扮演著關鍵角色。通過質押 AVAIL 代幣，用戶幫助提升網絡安全，並獲得相應的獎勵。質押的代幣越多，網絡的安全性越高，因為攻擊網絡所需的代幣成本也隨之上升。

質押的應用場景如下：

• Avail DA 質押：用戶可以質押 AVAIL 代幣給驗證者或提名池，以確保網絡安全性並支持不同的應用場景，如 Web3 遊戲和 DeFi 平臺。質押者可獲得獎勵。
• Avail Nexus 質押：排序器需質押 AVAIL 代幣以參與交易提交和排序，表現優秀的排序器可獲得獎勵，表現不佳者則會受到懲罰。
• Avail Fusion 質押：除 AVAIL 代幣外，還可質押其他主流加密資產如 BTC 和 ETH，進一步增強網絡安全，質押者可獲得相應回報。

需要注意的是，若用戶想解除質押，需完成 28 天的解綁流程，在此期間 AVAIL 代幣無法使用或轉讓。

面臨的挑戰

Rollup 競爭風險

Avail 的發展可能受到大型通用 rollup 的影響，這些 rollup 擁有成熟的生態系統和內部互操作性解決方案，可能會不再依賴外部互操作系統，從而削弱 Avail Nexus 的價值。然而，當前應用程序特定 rollup 的數量激增，以及用戶面臨的高度碎片化問題，使這種情況不太可能發生。

DA 解決方案的競爭

隨著市場上多種 DA 解決方案的推出，如 Celestia 和 EigenDA，以太坊也通過 EIP-4844 引入了 blobs 作為數據發佈選項。DA 層之間的激烈競爭和 rollup 對數據發佈成本的敏感度可能會降低，從而促使 rollup 傾向於選擇已被驗證的 DA 解決方案，或在以太坊實現全面的 danksharding 後依賴其進行數據發佈。

共享安全性風險

Avail Fusion 提供的共享安全性模式依賴多種代幣與 AVAIL 代幣的質押，可能面臨用戶對多種資產安全性的顧慮。部分開發者可能更願意從單一資產（如 ETH 或 BTC）獲取安全保障，而非依賴多個代幣。此外，若 Avail Fusion 未能提供足夠的安全性，開發者可能會轉向經濟安全性更強的 DA 解決方案。

增值服務生態的競爭

其他再質押或共享安全性產品可能擁有專門服務於 rollup 的增值服務生態。例如，EigenLayer 可能提供去中心化排序、數據可用性和快速終局性等功能，這將提升其競爭力。