Введение

Доступность данных - важное понятие в технологии блокчейн. Она обеспечивает доступность информации, необходимой для облегчения проверки, всем узлам, гарантируя, что все участники сети имеют доступ к критическим данным транзакций, необходимым для верификации блока. Она играет важную роль в поддержании целостности и доверия всей децентрализованной системы.

Что такое доступность данных в блокчейне?

Доступность данных в блокчейне относится к доступности и надежности данных транзакций, хранящихся в сети блокчейна. Это гарантирует, что все участники сети имеют доступ к данным, необходимым для проверки транзакций и поддержания целостности системы, практически обеспечивая доступность информации, необходимой для валидации, для всех узлов сети, даже в условиях ограничений ресурсов или проблем масштабируемости.

Проще говоря, доступность данных гарантирует, что каждый участник экосистемы блокчейна имеет доступ к полной и точной информации, необходимой для проверки транзакций и обеспечения последовательности и надежности сети.

Роль доступности данных в сетях блокчейн

В децентрализованных сетях, таких как блокчейн, ни одно отдельное лицо не контролирует весь набор данных. Вместо этого данные распределяются по нескольким узлам, и каждый узел независимо проверяет достоверность транзакций на основе имеющихся данных.

Без механизмов доступности данных целостность всей экосистемы блокчейна нарушается, а участники не могут достоверно проверить транзакции, что приводит к нарушению доверия и надежности в сети.

Обеспечивая доступ к своим основным данным, блокчейн-сети позволяют участникам независимо проверять транзакции, не полагаясь на центральный орган для регулирования процессов. Эта децентрализация способствует доверию между участниками сети, поскольку они могут быть уверены, что данные транзакций прозрачны и неизменны.

Доступность данных также повышает безопасность блокчейн-сетей, предотвращая мошеннические действия, такие как двойные траты или манипуляции данными. Обращаясь к полной истории транзакций, участники могут обнаруживать и отклонять недопустимые транзакции, обеспечивая целостность и надежность сети.

Каковы вызовы доступности данных в блокчейне?

Скрытие данных

Сокрытие данных представляет существенное препятствие для доступности данных в сетях блокчейн, потому что в децентрализованной среде от каждого участника ожидается вклад в общее здоровье сети путем прозрачного обмена данными о транзакциях. Однако всегда существует риск того, что участник, будь то по недосмотру из-за сбоя системы или намеренно по злонамеренным причинам, может утаивать критические данные. Это может привести к несоответствиям в состоянии блокчейн и подорвать доверие к сети.

Взаимоотношение масштабируемости и безопасности представляет собой сложное испытание в обеспечении доступности. Сети блокчейн часто стремятся улучшить масштабируемость для решения увеличения объемов транзакций и повышения пропускной способности. Однако решения масштабирования могут непреднамеренно внести уязвимости, которые подвергают опасности безопасность сети.

Например, увеличение размеров блоков или пропускной способности транзакций может сократить время, доступное узлам для тщательной проверки транзакций, что в свою очередь может потенциально привести к негативным последствиям и дать злоумышленникам возможность манипулировать состоянием блокчейна. Найти баланс между масштабируемостью и безопасностью - важное условие для обеспечения надежной доступности данных при учете роста сети.

Технические и инфраструктурные ограничения

Технические и инфраструктурные ограничения могут помешать достижению оптимальной доступности данных в блокчейнах. Например, способность отдельных узлов хранить и передавать большие объемы данных очень определяется проблемой масштабируемости сети. Это означает, что если сеть и аппаратное обеспечение не могут обеспечить легкую и быструю передачу данных, это может стать проблемой.

Некоторые проблемы в этом вопросе связаны с ограничениями пропускной способности, ограниченной емкостью хранения и вычислительной мощностью узлов, особенно в сетях с высоким объемом транзакций.

По мере накопления данных транзакций со временем обеспечение их доступности становится все более сложной задачей, особенно для узлов с ограниченными ресурсами. Решение этих технических и инфраструктурных ограничений необходимо для повышения надежности и доступности данных блокчейна.

Модульные подходы и проблемы взаимодействия

Применение модульных подходов в проектировании блокчейна вносит дополнительные сложности в доступность данных. Это происходит потому, что модульные архитектуры разделяют доступность данных от других функций блокчейна, таких как выполнение и консенсус, для улучшения гибкости и масштабируемости. Однако эта разделенность усложняет проектирование и эксплуатацию системы, требуя тщательной интеграции различных модулей для поддержания общей согласованности и эффективности.

Проблемы взаимодействия возникают всё чаще по мере развития технологии блокчейн, что приводит к возникновению других сетей и решений с различными подходами к доступности данных. Хотя разнообразие способствует стимулированию инноваций, оно также ставит под сомнение обеспечение беспрепятственного взаимодействия и обмена данными между системами. С учётом вышесказанного, усилия по стандартизации необходимы для решения проблем взаимодействия, а также для установления стандартных протоколов доступности данных между различными блокчейнами.

Гарантия доступности данных

Слои доступности данных (DALs) очень важны, особенно когда речь идет о обеспечении доступности и надежности данных в сетях блокчейн. Эти решения разработаны для решения проблем, связанных с доступностью, предоставляя механизмы для хранения и извлечения данных блокчейн.

DALs работают либо on-chain, либо off-chain и отвечают за разделение задачи обеспечения доступности данных от других функций блокчейна, таких как выполнение и консенсус. Путем разделения доступности данных они могут увеличить масштабируемость и эффективность сетей, сохраняя целостность данных.

DALs обеспечивают надежное хранение и доступность данных блокчейна, даже при сбоях узлов или сетевых нарушениях. Эти решения используют передовые техники, такие как кодирование стирания, фрагментацию данных и другие формы разделения данных, для распределения и хранения данных через несколько узлов.

Кодирование стирания и выборочная доступность данных

Кодирование стирания используется в решениях доступности данных для улучшения устойчивости и доступности данных. Оно включает разбиение данных на более мелкие фрагменты, добавление избыточности через данные четности и распределение этих фрагментов по узлам хранения. При отказах узлов или потере данных кодирование стирания позволяет восстановить исходные данные из доступных фрагментов, обеспечивая доступность и целостность данных.

DAS позволяет узлам отбирать части данных блокчейна вместо проверки всего набора данных. Анализируя эти выборки, узлы могут вероятностно проверить доступность и достоверность всего набора данных, сокращая вычислительные и пропускные способности для проверки данных.

Комитеты доступности данных (DACs)

Комитеты доступности данных (DAC) - это специализированные группы доверенных узлов, ответственных за обеспечение доступности и доступности данных блокчейна, особенно в решениях масштабирования вне цепи. Эти комитеты играют важную роль в проверке того, что данные - такие как транзакции или изменения состояния - правильно хранятся и могут быть доступны участникам сети.

DACs работают независимо от основной сети блокчейна. Они обычно состоят из децентрализованной группы участников, отобранных на основе определенных критериев надежности или через децентрализованный процесс выбора, чтобы предотвратить центральные точки отказа или контроля.

Эти участники особенно полезны в решениях масштабирования уровня 2, таких как rollups, где они помогают управлять данными, связанными с внеланцетовыми вычислениями. Обеспечивая доступность данных на разных уровнях сети блокчейна, DACs способствуют поддержанию эффективности сети, скорости и общей надежности.

Приложения и последствия в реальном мире

Относительно проверки блоков в сетях блокчейн, доступность данных чрезвычайно важна для проверки блока, которая включает несколько этапов, включая распространение блока, проверку транзакции, проверку заголовка блока, соответствие механизма консенсуса и обновление блокчейна.

Пропагация блока

Во время передачи блока вновь созданные блоки транслируются в сеть, что делает их легко доступными для всех участвующих узлов для верификации. Каждый узел проверяет транзакции в новом блоке, обеспечивая их соответствие правилам сети и наличие соответствующих данных транзакции.

Относительно доступности данных, когда вновь созданные блоки транслируются в сеть. Если данные не могут быть легко доступны всем участвующим узлам, это может замедлить распространение блока и затруднить процесс верификации. Узлам необходим доступ ко всем данным блока для немедленного запуска процесса верификации.

Без доступных данных для проверки узлы борются с синхронизацией сети, что приводит к несоответствиям и потенциальным нарушениям в работе блокчейна.

Проверка транзакции

Во время проверки транзакции каждый узел проверяет действительность транзакций в блоке. Доступность данных гарантирует, что все соответствующие данные транзакции, включая адреса отправителей, цифровые подписи и суммы транзакций, доступны для проверки.

Без полной доступности данных узлы могут не смочь точно проверить транзакции, что может привести к потенциальным ошибкам или несоответствиям в истории транзакций блокчейна. Надежные механизмы доступности данных необходимы для обеспечения целостности и надежности процессов проверки транзакций.

Проверка заголовка блока

Проверка заголовка блока включает в себя изучение информации в заголовке блока, такой как хэш предыдущего блока, временная метка и номер. Узлы проверяют, что блок соответствует протоколу блокчейна, подтверждая его хронологическую последовательность и целостность.

Соблюдение механизма консенсуса требует, чтобы узлы гарантировали, что блок удовлетворяет правилам механизма консенсуса, используемого сетью блокчейн. Например, в системе Proof of Work узлы проверяют, соответствует ли хэш блока требуемой сложности.

Наконец, после успешной верификации блок добавляется в блокчейн, и каждый узел обновляет свою копию главной книги. На протяжении всего этого процесса доступность данных критически важна для обеспечения доступности всей необходимой информации для валидации, предотвращения манипуляции данными, мошенничества или потери.

Синергия между Roll Ups и слоями доступности данных

Rollups - это масштабируемое решение для блокчейнов, таких как Ethereum, и они тесно зависят от инфраструктуры доступности базовых данных для эффективной работы. Они стремятся увеличить производительность обработки транзакций, выполняя транзакции вне цепи и отправляя данные транзакций обратно на основную цепь для подтверждения.

Синергия между роллапами и уровнями доступности данных обеспечивает доступность данных транзакций, необходимых для проверки. Уровни доступности данных, такие как Уровни Доступности Данных (DALs), обеспечивают необходимую инфраструктуру для эффективного хранения и извлечения данных транзакций.

Для модульного плана развития Ethereum, который передает выполнение rollups, слои доступности данных играют важную роль в обеспечении прозрачности и верифицируемости данных транзакций. Эта связь между rollups и слоями доступности данных является неотъемлемой для видения масштабирования Ethereum, где rollups способствуют пропускной способности транзакций. В отличие от этого, слои доступности данных гарантируют доступность и целостность данных транзакций.

Решения доступности данных и протоколы

В блокчейн-сетях для решения проблем, связанных с доступностью данных, используются несколько решений и протоколов доступности данных. Среди этих решений - Celestia, Near DA, EigenLayer, Avail и KYVE, среди прочего.

Celestia - это блокчейн, специально разработанный для обеспечения доступности данных (DAL), с акцентом на упорядочение транзакций и обеспечение их доступности. Near DA предлагает решения для координации доступности данных между осколками в среде осколочного блокчейна. EigenLayer позволяет пользователям повторно ставить Ethereum, чтобы предоставлять дополнительные услуги, включая улучшенную доступность данных.

Avail, в экосистеме Polygon, использует кодирование стирания и Комитет доступности данных для гарантирования эффективного извлечения данных. KYVE, хотя и не является блокчейном, обеспечивает децентрализованное хранение данных, специализируясь на обеспечении легкости извлечения проверенных данных.

Эти решения доступности данных и протоколы улучшают масштабируемость, эффективность и надежность блокчейн сетей, обеспечивая доступность и целостность данных транзакций. Их принятие и реализация играют решающую роль в поддержке более широкого принятия и устойчивости технологии блокчейн в различных отраслях и сценариях использования.

Заключение

Доступность данных помогает облегчить независимую верификацию, поддерживать децентрализацию и способствовать доверию среди участников сети.

Доступность данных в блокчейне заметно продвинулась наряду с постоянными вызовами. В то время как решения, такие как DALs, кодирование стирания и DACs, способствовали улучшению доступности данных, вызовы, такие как удержание данных, компромиссы между масштабируемостью и безопасностью и проблемы взаимодействия, по-прежнему вызывают беспокойство.