前言

随着区块链技术的快速发展，单体区块链正面临严峻的可扩展性和互操作性挑战。以太坊等主流平台在用户激增时，交易费用暴涨，严重影响了去中心化应用的普及。为应对这些问题，开发者们不断寻求创新解决方案，而 Avail 的诞生为这一问题的解决提供了新的方向。坎昆升级后，以太坊生态的交易成本显著降低，同时，模块化技术成为区块链发展的重要叙事。上半年，Celestia 和 EigenDA 等模块化区块链引领潮流，Avail 也于 7 月 23 日推出 Avail DA 主网，在模块化领域迈出了关键一步。

作为模块化区块链的核心项目，Avail、EigenDA 和 Celestia 虽然在服务领域相似，但在基础设施、执行模式和代币经济设计上各具特色。

团队背景

Avail 起源于 Polygon，并于 2023 年独立成为一家中立实体。在数据可用性（DA）问题成为行业焦点前，Anurag Arjun 曾与他人合作开发 Plasma 链，意图解决以太坊的扩展性问题。尽管该链帮助 Polygon 实现了 190 亿美元的营收，却未能成为理想的扩容方案。在这一过程中，Anurag 逐渐意识到，所有区块链最终都会面临同样的障碍——数据可用性问题。Rollup 交易成本中，大约 80% 与 DA 相关，因此他设想，构建一个具有成本效益的 DA 层，或许能够解决多个区块链的扩展问题。

这一设想并非 Anurag 独有，多数 L1 区块链项目也在尝试成为 DA 层，以太坊通过 Rollup 路线探索 DA 解决方案，其他 L1 项目也在这一领域进行创新。Anurag 认为，专门为 DA 设计的 L1 区块链具有独特的优势。

Anurag 在 Matic 期间结识了现任 Avail 联合创始人 Prabal Banerjee，后者当时正在攻读密码学与安全领域的博士学位，并随后加入团队担任研究员。两人携手致力于构建一个可扩展的 DA 层。随着零知识证明（ZK）技术的崛起，二人结合有效性证明的区块链设计，并借助 Anurag 在 Polygon 打造百亿级协议的经验，进一步推动了数据可用性问题的解决方案。

从单链到模块化

来源：Avail 官方文档

随着底层计算资源的竞争愈加激烈，以太坊单链同时处理执行、结算、排序和数据可用性的问题逐渐暴露，导致扩展性受限。行业开始重新审视单链架构，并寻找新的解决方案。

Rollups 通过将执行移至链下，引入了模块化架构，有效缓解了 L1 网络的拥堵，降低了用户的交易成本，同时提升了交易处理能力。尽管这种架构为链上效率带来了显著的提升，但以太坊有限的区块空间仍是瓶颈，随着需求增加，这一问题可能再次出现。当前，Dapps 依赖 L1 进行数据传输和结算，而 Rollups 则利用 L1 来处理这些流程。尽管 Rollups 优化了区块空间的使用，但区块空间仍然十分紧张。

通过分析以太坊 Rollups 的 L1 交易，发现 DA 成本占据了90%的成本，这也是 Rollups 最大的支出来源，大部分收入用于支付 L1 发布交易数据的费用。

类似于 Rollups 将执行移至链下，基于 Avail 的架构可以将数据可用性下移到专用层。Avail 为开发者提供了一个灵活、易用且安全的数据可用性层，解决了扩展性、治理和去中心化的难题。

Avail 构建的模块化结构

Avail 旨在利用其结合数据可用性、聚合和共享安全性的模块化技术堆栈来加速 Web3 的统一。利用 Avail 发布链外交易数据的 Rollup 将形成 Validium（对于 Optimistic Rollup，则称为 Optimium）。Validiums 和 Sovereign Rollups 可以依赖 Avail 提供的低信任度数据可用性和排序服务。

以下是 Avail 支持 Validiums 和 Sovereign Rollups 的简要流程：

1. 交易提交：与大多数现有的 rollup 一样，交易调用数据被批量处理，状态根被提交给 Avail DA，并使用唯一的应用 ID 表示 rollup 的来源。
2. 数据扩展和擦除编码：提交给 Avail DA 的交易通过擦除编码处理，其中块被分割成 n 个原始块，并扩展到 2n 个，可以从 2n 个块中选择任意 n 个块进行重建数据。
3. 承诺创建：Avail DA 会获取冗余数据，并对每个区块应用 KZG 多项式承诺。这些承诺作为数据完整性的加密证明，确保存储的数据准确且不可篡改。
4. 区块传播：验证者接收带有 KZG 承诺的区块，并重新生成这些承诺以验证其准确性，并就该区块达成共识。
5. 轻客户端网络：轻客户端利用 DAS 验证区块数据的完整性。这是通过对每个采样单元的区块头中的承诺，进行 KZG 多项式开口验证来实现。这消除了重建完整 KZG 承诺或依赖欺诈证明的需求。
6. 证明验证：轻客户端通过从数据矩阵生成的单元级证明执行证明验证。

由于 Avail 使用的是有效性证明，而非欺诈证明，轻客户端在状态最终确定后即可验证数据的可用性和正确性。此外，轻客户端网络通过数据可用性采样确保数据的高度可用性。随着更多轻客户端加入，采样能力增强，就能支持更大规模的区块。用户甚至可以在笔记本电脑或手机上运行这些轻客户端，从而进一步提高网络效率。

来源：Avail 官方文档

技术特点

轻客户端的应用场景

目前，许多应用场景依赖中介维护完整节点，用户通过这些中介与区块链进行间接交互，而非直接接入。由于缺乏数据可用性的保障，轻客户端尚未成为传统架构的理想替代方案。Avail 通过解决这一问题，使更多应用无需依赖中介即可直接与区块链网络交互。尽管 Avail 支持全节点操作，但大多数应用无需运行全节点，或仅需少量节点即可顺畅运作。

数据可用性采样（DAS）

类似于传统的轻客户端，Avail 的轻客户端只需下载区块头数据。此外，它们通过随机抽取区块数据的部分内容进行数据可用性采样，从而验证其正确性。结合纠删编码和 KZG 多项式承诺，轻客户端可以在不依赖欺诈证明的情况下，几乎100%确保数据的可用性，且只需执行少量固定查询。

纠删码与数据可用性

纠删码通过将数据分片，即使部分数据丢失，仍能从其他分片恢复原始内容。在区块链应用中，这意味着即便恶意行为者试图隐藏部分数据，系统仍能从其他分片恢复数据。这一机制大幅提高了数据可用性采样的可靠性，进一步增强了防止数据篡改的能力。

KZG 承诺

KZG 承诺技术由 Aniket Kate、Gregory M. Zaverucha 和 Ian Goldberg 于 2010 年提出，是一种高效的多项式承诺方式，近年来在零知识证明结构中被广泛采用。在 Avail 的架构中，KZG 承诺具有以下优势：

1. 以简洁的方式对值进行承诺，并将其记录在区块头中；
2. 允许轻客户端验证数据的可用性；
3. 其加密绑定特性使得生成错误承诺几乎不可能，减少了欺诈证明的需求。

Avail 的统一层

Avail 一直在构建 Avail 的统一层，这是一个统一的技术堆栈，从基础数据可用性 (DA) 层、Nexus 统一层和附加安全层 Fusion 开始。Avail 将通过可扩展的数据可用性层支撑整个 Web3 生态系统，利用利用 KZG 多项式承诺的有效性证明来确保即时可靠的数据可用性，使汇总能够增长、连接、保持安全和适应。

Avail DA

来源：Avail 官方文档

Avail DA 是一个专为数据可用性优化的底层架构，采用了 GRANDPA 和 BABE 共识算法，区别于其他 DA 层。此设计使得 Avail DA 具备高度扩展性，通过数据可用性采样（DAS）和有效性证明，确保在低成本下提供可靠的数据保障。

Avail DA 的核心是优先排序和发布交易，同时允许用户验证区块数据的可用性，而无需下载整个区块。Avail DA 的数据无关性是其定义功能之一。它支持各种执行环境，包括 EVM、WASM 和自定义新运行时，为各种区块链应用程序提供多功能基础。

Avail Nexus

来源：Avail 官方文档

Avail Nexus 作为第二个支柱，是一个无许可框架，旨在统一 web3 生态系统。它连接内部与外部的区块链，依托 Avail DA 作为信任基础，并充当验证中心。Nexus 包含 ZK 协调的 Rollup，整合了证明聚合、验证层、排序器选择机制以及插槽拍卖机制。Nexus 定期将聚合的证明提交至以太坊和 Avail DA 层进行验证，确保跨链操作的可靠性。

Avail Fusion

来源：Avail 官方文档

第三个支柱 Avail Fusion 为 Avail 生态系统和整个 web3 提供额外的安全保障。其核心理念是，在宏观经济层面上，统一的系统需要统一的安全性。Fusion Security 通过利用 BTC、ETH 等成熟生态系统中的本地资产，为 Avail 共识贡献安全性。这一机制首次尝试通过外部代币在不同区块链上达成共识。

Avail Fusion 支持两类资产质押：成熟的加密货币和新兴的 Rollup 代币。当前，Fusion 的原型包含两个质押模块：一个在 Avail 区块链上执行，另一个则是资产转换质押模块。需要注意的是Avail Fusion 的第一个公开原型仍在开发中。

Avail 的节点类型

虽然 Avail 的架构不同于传统的单体区块链，但它同样支持多种节点类型，包括全节点、轻客户端、存档节点和验证节点。

• 全节点：全节点负责下载并验证区块的正确性，但并不参与共识过程。它们的存在为系统提供额外的冗余和弹性，但不是必要组件。
• 验证节点：验证节点通过生成区块、决定交易是否包含并维护交易顺序，帮助网络达成共识。
• 轻客户端：轻客户端允许用户无需运行全节点即可与 Avail 的数据可用性层（DA）进行交互，也无需信任远程对等节点。它们通过在每个新创建的区块上执行数据可用性采样（DAS）来实现这一点。
• RPC 节点：RPC 节点提供远程交互的API，作为开发者和外部用户与 Avail 网络的网关。

轻客户端会监听 Avail 网络上的已确认区块，并对新区块的预设数据单元执行数据可用性采样（DAS）。在成功验证后，系统根据用户需要的置信度水平，计算区块中一定数量数据单元的确定性。

经济模型

代币分配

随着 AvailDA 主网的发布，团队向符合条件的用户空投了 AVAIL 代币，总供应量为 100 亿枚。其中，6% 用于空投和公共分配，30% 用于生态系统发展，23.88% 用于社区与研究，14.12% 分配给投资者，20% 分配给核心贡献者。

来源：Avail 官方文档

质押

AVAIL 代币的用途涵盖生态治理和流动性质押。虽然官方尚未详细公布治理方案，任何人都可以在 Avail 的整个基础设施中质押 AVAIL，以获得质押奖励。

在质押方面，Avail 采用了继承自 Substrate 生态的提名权益证明 (NPoS) 共识机制。质押在 NPoS 中扮演着关键角色。通过质押 AVAIL 代币，用户帮助提升网络安全，并获得相应的奖励。质押的代币越多，网络的安全性越高，因为攻击网络所需的代币成本也随之上升。

质押的应用场景如下：

• Avail DA 质押：用户可以质押 AVAIL 代币给验证者或提名池，以确保网络安全性并支持不同的应用场景，如 Web3 游戏和 DeFi 平台。质押者可获得奖励。
• Avail Nexus 质押：排序器需质押 AVAIL 代币以参与交易提交和排序，表现优秀的排序器可获得奖励，表现不佳者则会受到惩罚。
• Avail Fusion 质押：除 AVAIL 代币外，还可质押其他主流加密资产如 BTC 和 ETH，进一步增强网络安全，质押者可获得相应回报。

需要注意的是，若用户想解除质押，需完成 28 天的解绑流程，在此期间 AVAIL 代币无法使用或转让。

面临的挑战

Rollup 竞争风险

Avail 的发展可能受到大型通用 rollup 的影响，这些 rollup 拥有成熟的生态系统和内部互操作性解决方案，可能会不再依赖外部互操作系统，从而削弱 Avail Nexus 的价值。然而，当前应用程序特定 rollup 的数量激增，以及用户面临的高度碎片化问题，使这种情况不太可能发生。

DA 解决方案的竞争

随着市场上多种 DA 解决方案的推出，如 Celestia 和 EigenDA，以太坊也通过 EIP-4844 引入了 blobs 作为数据发布选项。DA 层之间的激烈竞争和 rollup 对数据发布成本的敏感度可能会降低，从而促使 rollup 倾向于选择已被验证的 DA 解决方案，或在以太坊实现全面的 danksharding 后依赖其进行数据发布。

共享安全性风险

Avail Fusion 提供的共享安全性模式依赖多种代币与 AVAIL 代币的质押，可能面临用户对多种资产安全性的顾虑。部分开发者可能更愿意从单一资产（如 ETH 或 BTC）获取安全保障，而非依赖多个代币。此外，若 Avail Fusion 未能提供足够的安全性，开发者可能会转向经济安全性更强的 DA 解决方案。

增值服务生态的竞争

其他再质押或共享安全性产品可能拥有专门服务于 rollup 的增值服务生态。例如，EigenLayer 可能提供去中心化排序、数据可用性和快速终局性等功能，这将提升其竞争力。