Introdução

Com o desenvolvimento da tecnologia blockchain, a disponibilidade descentralizada de dados emergiu como uma das direções importantes para abordar um dos três desafios significativos da blockchain. Nesse contexto, projetos como Celestia, EigenLayer, Avail DA e NEAR DA surgiram. Eles visam abordar questões de escalabilidade e desempenho da blockchain por meio de tecnologias e designs inovadores, promovendo assim o desenvolvimento do ecossistema blockchain.

Problema de Disponibilidade de Dados

Introdução à Disponibilidade de Dados

Na arquitetura blockchain de hoje, a Disponibilidade de Dados (DA) é um componente crucial. Ao contrário das configurações tradicionais de blockchain único, os blockchains modulares decomponem a rede em várias camadas funcionais, incluindo camadas de execução, Disponibilidade de Dados (DA), consenso e liquidação. Entre estas camadas, a camada de Disponibilidade de Dados (DA) é responsável por armazenar os dados necessários para verificar a validade das transações.

Fonte: documentos celestia

Problema de Disponibilidade de Dados

Na tecnologia blockchain e contabilidade distribuída, a questão da disponibilidade de dados é um desafio criticamente importante. No seu cerne, envolve garantir que todos os dados de transações possam ser acessados e verificados abertamente na rede, o que é crucial para manter a integridade e segurança dos sistemas blockchain.

Nos sistemas de blockchain, os dados da transação de cada bloco precisam ser verificados pelos nodos de rede. No entanto, garantir que esses dados sejam distribuídos de forma confiável por toda a rede e assegurar que todos os participantes tenham acesso igual a eles é uma questão crucial.

Porque é importante a disponibilidade de dados?

• Transações off-chain: As soluções de L2 visam lidar com transações fora da cadeia principal para melhorar a escalabilidade de todo o sistema. No entanto, esta abordagem pode trazer alguns desafios porque o L2 não regista imediatamente todos os dados de transação na blockchain L1, o que pode levar a dificuldades na verificação da integridade e precisão de todos os dados de transação.
• Dependência da segurança da Camada 1: Apesar da capacidade das redes L2 de operarem de forma independente e processarem transações, elas ainda dependem da rede L1 para garantir a segurança geral. Assegurar a integridade e precisão da transmissão de dados de L2 para L1 é crucial para manter a integridade de toda a rede.
• A dependência dos mecanismos de solução dos dados: As redes L2 podem aplicar mecanismos como provas de fraude para resolver disputas potenciais. A eficácia desses mecanismos depende da disponibilidade e acessibilidade dos dados da transação.
• Questões de transparência e confiança: A transparência é um princípio crucial na tecnologia blockchain. Nas redes L2, quaisquer problemas relacionados com a disponibilidade de dados podem levar a uma crise de confiança porque os utilizadores podem não conseguir verificar a autenticidade das transações de forma independente.
• Aumento da complexidade da verificação: A introdução do L2 aumenta a complexidade de garantir a precisão dos dados retornados à cadeia principal, o que também traz riscos de problemas de disponibilidade de dados, afetando assim a fiabilidade da rede.

Soluções DA

Existem várias soluções para a camada DA, amplamente categorizadas em tipos on-chain e off-chain.

Nas soluções L2, a disponibilidade de dados normalmente emprega duas abordagens diferentes:

• Disponibilidade de dados on-chain: Todos os dados de transação são armazenados na cadeia L1, proporcionando maior segurança, mas a um custo mais elevado. Isso significa que a L2 ainda utiliza o Ethereum como camada DA e depende do Ethereum para reduzir o custo da disponibilidade de dados.
• Disponibilidade de dados fora da cadeia: Os dados são armazenados fora da cadeia, com apenas resumos de informações criptografadas (valores de hash) armazenados na cadeia. Esta abordagem é mais rentável, mas requer entidades externas para recuperar dados. Em outras palavras, o Ethereum não é mais utilizado como camada DA, e em vez disso, são procurados métodos mais econômicos para disponibilidade de dados. Dependendo do grau de descentralização e segurança, as soluções fora da cadeia podem ser divididas em quatro tipos: Validium, Comitês de Disponibilidade de Dados (DAC), Volition e soluções DA de uso geral.

Visão geral dos projetos DA Track

Existem relativamente poucos participantes no domínio da Disponibilidade de Dados (DA). Além do Ethereum, existem alguns projetos-chave como Celestia, EigenLayer, Avail e NEAR DA, cada um com suas características em relação ao progresso do projeto. Nos projetos DA, fatores como segurança, personalização, interoperabilidade e custo são cruciais.

Celestia

Celestia é o primeiro projeto a adotar uma rede de Disponibilidade de Dados (DA) modular, com o objetivo de escalar o crescimento de usuários de forma segura. Seu design modular permite que qualquer pessoa lance uma blockchain independente.

Como líder em cadeias públicas modulares, Celestia é desenvolvida com base no Cosmos SDK e está empenhada em melhorar a disponibilidade de dados. Na mainnet, Celestia alcançou vantagens competitivas significativas.

Características Técnicas

O design da Celestia separa a execução, o consenso, o ajuste e a disponibilidade de dados. Esta estrutura modular permite a especialização e otimização em cada nível, aumentando a eficiência e escalabilidade geral da rede.

Origem: docs celestia

1. Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS)

A Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS) é um método que permite que nós leves verifiquem a disponibilidade de dados sem baixar o bloco inteiro. Ao amostrar aleatoriamente blocos de dados, os nós leves podem determinar se esses dados podem ser recuperados e validados com sucesso, inferindo assim a disponibilidade de dados para o bloco inteiro.

Origem: documentos celestia

1. Árvores Merkle Namespaced (NMTs)

NMTs permitem que os dados de bloco sejam divididos em namespaces separados para diferentes aplicações. Isto significa que cada aplicação só precisa de fazer o download e processar os dados relacionados com ela, reduzindo significativamente os requisitos de processamento de dados.

Origem: docs celestia

Análise de Recurso

• Os Rollups na Celestia diferem dos Rollups no Ethereum, pois a sua operação na Celestia determina independentemente o estado de especificação, aumentando a autonomia dos nós. Os nós podem escolher livremente o seu modo de operação através de bifurcações suaves e duras, reduzindo a dependência da governança centralizada e promovendo mais experimentação e inovação.
• Os Rollups da Celestia apresentam características não relacionadas à execução, ou seja, não estão limitados a designs compatíveis com EVM. Essa abertura oferece um espaço mais amplo para a inovação da máquina virtual, contribuindo para o avanço tecnológico.
• Celestia simplifica o processo de implantação de blockchains. Utilizando ferramentas como Optimint, os desenvolvedores podem implantar rapidamente novas cadeias sem se preocupar com a complexidade e alto custo dos mecanismos de consenso.
• Celestia separa o crescimento do estado ativo do armazenamento de dados históricos, proporcionando um mecanismo de preços de recursos mais eficiente. Esta abordagem reduz a interferência mútua entre os ambientes de execução, melhorando a experiência do usuário.
• A arquitetura da Celestia suporta a criação de pontes com minimização de confiança, permitindo que diferentes cadeias interoperem de forma segura, melhorando assim a segurança e interoperabilidade dos clusters de blockchain.

Celestia é a primeira rede DA modularmente projetada cujo objetivo principal é escalar de forma segura no meio do crescimento do usuário. Sua estrutura modular simplifica o lançamento de blockchains independentes. Com sua abordagem única e inovações tecnológicas, Celestia está posicionada para desempenhar um papel significativo na indústria de blockchain. Ele se concentra em enfrentar os desafios enfrentados pelo blockchain, particularmente problemas de escalabilidade, mantendo segurança e descentralização, tornando-se um participante vital no ecossistema de blockchain em evolução.

Eigen DA

EigenLayer é um protocolo de re-staking que permite aos utilizadores re-stake ETH, lsdETH e LP Tokens em outras plataformas, como sidechains e oráculos, e receber recompensas de validação como nós. Por outro lado, Eigen DA é um serviço de disponibilidade de dados descentralizado (DA) construído na Ethereum usando EigenLayer Restaking e tornar-se-á o primeiro Serviço de Validação Ativo (AVS) na EigenLayer.

Características Técnicas

• Melhorando a Capacidade de Disponibilidade de Dados do Ethereum: O Eigen DA utiliza dados de bloco Blob e compromissos KZG, melhorando a capacidade de disponibilidade de dados do Ethereum com dados de bloco Blob atualizados e compromissos KZG após a atualização Canquan. Os validadores realizam o trabalho de validação de nós no Ethereum, e todo o processo gira em torno da infraestrutura existente do Ethereum.
• Sem consenso autónomo e rede P2P: os nós DA Eigen voltam a apostar ETH no contrato EigenLayer na Ethereum L1, tornando-se um subconjunto dos validadores da Ethereum. Através da prova de custódia, cada operador deve calcular e submeter regularmente um valor de uma função, apenas capaz de calcular o valor da função quando armazenam todos os blocos de blob alocados a eles dentro do período de armazenamento especificado. Se provarem blobs sem calcular esta função, qualquer pessoa com acesso aos seus itens de dados pode cortar o ETH detido pelo nó, garantindo a segurança e confiabilidade da rede.
• Mecanismo de Consenso EigenLayer: Os validadores ETH podem optar por validar a rede Eigen DA e aceitar condições específicas de penalização da Eigen DA. Em seguida, atuam como validadores POS, provando o estado da rede.
• Camada de Disponibilidade de Dados: O Eigen DA divide os dados em pequenos fragmentos e realiza codificação de apagamento e compromissos polinomiais KCG nesses fragmentos para facilitar o download de apenas uma pequena parte do sistema por cada nó, mesmo que metade dos nós saia sem afetar o sistema. Eles podem fazer isso porque, mesmo que alguns blocos estejam perdidos, o código de apagamento pode reconstruir o estado completo dos dados, e a prova KZG garante que os blocos que recebem correspondem aos blocos declarados pelo nó.

Origem: blog eigenlayer

Análise de Recursos

• Os nós DA Eigen são um subconjunto dos nós de re-aplicação na rede EigenLayer, e tornar-se um nó DA Eigen não requer custos adicionais de aposta.
• As soluções DA existentes utilizam redes P2P para transmitir Blobs, onde os operadores recebem Blobs dos seus pares e depois retransmitem os mesmos Blobs para outros. Isto limita drasticamente a taxa de DA alcançável. No EigenDA, os dispersores enviam blobs diretamente para os operadores EigenDA. Ao dispersar dados através de comunicação direta, a propagação de dados já não é limitada pela taxa de transferência dos protocolos de consenso e redes P2P, reduzindo assim a comunicação, a latência de rede e o tempo de confirmação e melhorando a velocidade de submissão de dados.
• O Eigen DA herda parte da segurança do Ethereum e tem uma segurança superior às outras soluções de DA.
• O Eigen DA também suporta Rollup para selecionar flexivelmente diferentes modelos de token de staking, taxas de código de apagamento, etc., proporcionando maior flexibilidade.
• Uma vez que a confirmação final do Eigen DA depende do contrato Eigen DA na mainnet Ethereum, o custo do Eigen DA é significativamente mais elevado do que o de outras soluções de DA em termos de despesa de tempo de confirmação final.

O Eigen DA adota tecnologias avançadas como codificação por apagamento, compromissos KZG e ACeD, desacoplando a disponibilidade de dados (DA) do consenso. Isso permite que o Eigen DA se destaque na taxa de transações, carga de nós e custos de DA, ultrapassando em muito as soluções de DA do Ethereum. Comparado a outras soluções de DA, o Eigen DA tem custos iniciais e de staking mais baixos, comunicação de rede mais rápida e velocidades de envio de dados, e maior flexibilidade. Portanto, o Eigen DA está pronto para se tornar um novo concorrente no mercado de DA e tem o potencial de hospedar alguns dos serviços de DA do Ethereum.

Avail DA

O Avail DA tem como objetivo atender às necessidades de aplicações de próxima geração de confiança minimizada e agregação soberana. A sua característica mais marcante reside na sua abordagem inovadora de segurança, que permite aos clientes leves verificar facilmente a disponibilidade de dados através da amostragem de rede peer-to-peer. Com a interface de disponibilidade de dados sem precedentes do Avail DA e robustas funcionalidades de segurança, os desenvolvedores podem criar aplicações blockchain baseadas em tecnologias de conhecimento zero ou anti-fraude de forma mais eficiente e sem esforço.

Origem: blog do projeto disponível

Análise do Avail DA

Avail é uma blockchain compatível com a Máquina Virtual Ethereum (EVM), que apresenta uma ordenação e registo eficiente de transações, armazenamento de dados e verificação de viabilidade. Comparado com contratos inteligentes tradicionais e dependências de camada subjacente, o Avail permite que os Rollups publiquem diretamente dados nele e verifiquem-no através de uma rede de clientes leves. Este design modular permite aos desenvolvedores armazenar dados no Avail e escolher outras redes para liquidação, proporcionando mais flexibilidade e opções.

O mecanismo de consenso da Avail herda os mecanismos de consenso BABE e GRANDPA do Polkadot SDK e adota o Prova de Participação Nomeada (NPoS) do Polkadot, suportando até 1000 validadores. Além do seu robusto mecanismo de consenso, a Avail também apresenta descentralização, fornecendo mecanismos de backup eficientes e confiáveis através de redes P2P de clientes leves para amostragem de dados, garantindo a disponibilidade de dados mesmo durante falhas.

Avail destaca-se na ordenação de transações, registo e verificação de viabilidade de dados, suportando blockchains compatíveis com EVM. O seu mecanismo de verificação de rede de cliente leve permite Rollups na Avail verificar estados através da rede de cliente leve sem depender de contratos inteligentes e da camada subjacente. Devido à sua natureza modular, os programadores podem armazenar dados na Avail e escolher outras redes para liquidação.

Tipo de Nós

• Nós Completos: Estes nós são responsáveis por descarregar e verificar a correção dos blocos, mas não participam no processo de consenso. O seu papel é crucial para garantir a integridade da rede.
• Nós validadores: Estes nós são o núcleo do mecanismo de consenso Avail DA. Eles são responsáveis por gerar blocos, determinar transações incluídas e manter a ordem da rede. Os nós validadores são incentivados através da participação no consenso e formam a base das operações na camada DA.
• Clientes Leves: A operar com recursos limitados, os clientes leves dependem de cabeçalhos de bloco para participar na rede. Podem solicitar dados de transações específicas a nós completos conforme necessário, o que é crucial para manter a descentralização e a acessibilidade à rede.

Perto DA

Em 8 de novembro de 2023, a NEAR Foundation anunciou o lançamento da camada de Disponibilidade de Dados NEAR (NEAR DA), fornecendo disponibilidade de dados poderosa e econômica para rollups ETH e desenvolvedores Ethereum. Os usuários iniciais incluem Madara da StarkNet, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps e Movement Labs.

Origem: documentos próximos

Arquitetura Técnica

NEAR DA utiliza uma parte integral do mecanismo de consenso NEAR chamado Nightshade, que paraleliza a rede em vários shards.

Cada fragmento na NEAR gera uma pequena porção de blocos chamados pedaços. Estes pedaços são aggreGate.iod para produzir blocos. Quando um produtor de blocos processa um recibo, o consenso deve ser alcançado para o recibo correspondente. Uma vez que o bloco é processado e incluído num bloco, o recibo já não é necessário para o consenso e pode ser removido do estado da blockchain. Portanto, a NEAR não abranda a sua velocidade de consenso com mais dados do que o necessário, mas qualquer utilizador da NEAR DA terá tempo suficiente para consultar os dados da transação. Assim, a disponibilidade de dados escalável e rentável é crucial para qualquer solução de Rollup. À medida que o protocolo NEAR transita para a validação sem estado, irá reduzir ainda mais os requisitos de hardware para certos validadores (validadores de blocos). Ao armazenar o estado na memória, a NEAR pode suportar mais fragmentos, aumentando assim a descentralização do sistema.

Análise de vantagens

No NEAR DA, a validação de consenso é fornecida pelos validadores NEAR, que alcançam consenso ao processar submissões de blob. Em termos de persistência de dados, os nós completos armazenam dados de entrada funcionais por pelo menos três dias, enquanto os nós arquivados podem armazenar dados por períodos mais longos.

O design do NEAR DA garante a utilização eficiente de consenso sem desperdiçar dados excessivos. Além disso, esses dados já foram indexados por todos os principais navegadores no NEAR para fornecer suporte aos indexadores.

Por último, quanto ao compromisso de disponibilidade a longo prazo, o NEAR DA adota uma abordagem facilmente implementável, permitindo a qualquer pessoa com conhecimentos e ferramentas limitados construir compromissos.

A integração NEAR-Polygon CDK permite aos desenvolvedores construir seus Rollups e fazer parte do ecossistema Polygon. Esta marca a primeira integração do NEAR DA com pilhas de Camada 2 baseadas em conhecimento zero, proporcionando aos desenvolvedores em busca de soluções escaláveis de disponibilidade de dados com mais opções.

Conclusão

No domínio da blockchain, a competição entre projetos DA como Celestia, EigenLayer, Avail DA e NEAR DA é acirrada. Apesar da proliferação de projetos de camada DA, suas tecnologias centrais não são excessivamente complexas, com cada projeto ostentando vantagens técnicas e competitivas únicas. Esses projetos mostram a diversidade e inovação no campo da tecnologia blockchain. No futuro, à medida que esses projetos continuarem a se desenvolver e amadurecer, espera-se que façam contribuições significativas para promover o crescimento e o desenvolvimento do ecossistema da blockchain.