Блокчейны должны гарантировать доступность данных (DA), особенно в случае цепочек объединения и уровня 2 (L2). Проблема доступности данных блокчейна выглядит следующим образом: участники сетей блокчейна могут быть заблокированы от интерпретации состояния или дальнейшего его обновления, когда производители блоков улучшают состояние системы, но утаивают базовые данные о транзакциях.
Спектр решений по обеспечению доступности данных для Ethereum L2 быстро растет, начиная от решений, использующих уровни DA вне сети и внутри сети. Разобраться в этом может быть сложно, поэтому мы здесь. В этом посте мы рассмотрим доступность данных вне сети для экосистемы Ethereum L2.
Все решения DA для Ethereum L2 сталкиваются с дилеммой компромисса. Они должны найти компромисс между стоимостью и безопасностью. Стоимость в данном случае относится к тому, насколько автономные решения DA могут масштабироваться без увеличения расходов на газ. Безопасность относится к силе (т. е. модели угроз) гарантии доступности данных каждого решения DA.
Мы рассмотрим доступность данных вне сети, пройдя по порядку слева направо на изображении выше. Обратите внимание, что этот анализ был сделан с учетом нескольких допущений:
- В случае DAC мы рассматриваем подписи = транзакции. В случае с Celestium аттестации = транзакции.
- В этом посте мы ссылаемся только на чистые валидации. Могут быть валидации, которые используют DAC, но они не будут выражены в приведенном ниже анализе.
- Учитываются только затраты на газ Ethereum, а стоимость включения данных на уровнях данных вне сети не включена. В случае с Celestium на Celestia будет рынок комиссий за блочное пространство, однако максимальная пропускная способность данных будет намного выше, и поэтому в целях этого анализа предполагается, что сборы за передачу данных в сети Celestia тривиальны по сравнению с Ethereum.
- Постоянные затраты не учитываются в этом анализе, в частности:
- Затраты на запись состояния — затраты, связанные с обновлением состояния в сводных смарт-контрактах (~20 000 газа).
- Стоимость вычислений — затраты, связанные с отправкой заголовков, хешированием, циклами и т. д. (~10 000 газа).
- Базовая стоимость транзакции — стоимость отправки транзакции в Ethereum (21 000 газа).
- Мы не учитываем затраты на обновление набора валидаторов в случае Celestiums. Поскольку большие изменения в количестве голосов происходят очень редко, это хорошее приближение.
Validiums
Чистые валидации — самый нижний угол графика DA выше. Валидация использует доказательства с нулевым разглашением для действительности транзакции и хранит данные транзакции вне сети с центральным поставщиком данных. Валидиумы являются самыми дешевыми в расчете на одну транзакцию в этом спектре.
Доступ к последнему состоянию в валидации требует наличия данных вне сети. Это нормально, за исключением случаев, когда поставщик данных ведет себя неправильно или отключается. В результате нет гарантии DA и низкий уровень безопасности.
Текущие проекты валидации используют комитет (см. следующий раздел), а не одного поставщика из-за этих проблем с безопасностью.
Комитеты по доступности данных (DAC)
Комитеты доступности данных (DAC) можно рассматривать как валидации с несколькими узлами.
Узлы или члены DAC являются доверенными сторонами, которые хранят копии данных вне сети и переносят их обратно в общедоступный доступ на случай, если операторы объединения действуют злонамеренно. Эти узлы подтверждают в цепочке, что данные L2 доступны, размещая подписи в цепочке.
Затраты на эксплуатацию ЦАП умеренно низкие. Создание узла в DAC относительно дешево, а комитеты DAC обычно состоят из 7-10 членов.
Если предположить, что типичный DAC состоит из 10 членов и проверка одной подписи стоит 3000 газов, стоимость проверки аттестации DA составляет примерно 30 000 газов. Никакие данные транзакций не публикуются активно в цепочке за пределами аттестации DA, поэтому стоимость является относительно низкой и фиксированной, независимо от объема транзакций (при условии фиксированного количества узлов в DAC).
С точки зрения безопасности приходится идти на некоторые компромиссы. Небольшой уполномоченный комитет, который не может быть заслуживающим доверия нейтральным, требует, чтобы конечные пользователи доверяли этой фиксированной группе участников для хранения данных о транзакциях. Если порог членов комитета будет действовать злонамеренно, они могут заморозить (в случае свертывания zk) или украсть (в случае оптимистичного свертывания) все средства в цепочке и полностью убить цепочку, что является значительным риском.
ЦАП: такие проекты, как DeversiFi и ImmutableX , используют ЦАП.
Celestiums
Celestium — это цепочка L2, которая использует Celestia для обеспечения доступности данных, но использует Ethereum для расчетов и разрешения споров. Celestium можно рассматривать как DAC без разрешений с дополнительными экономическими гарантиями доступности данных, потому что комитет может быть сокращен, если они будут вести себя ненадлежащим образом. Это возможно, потому что легкие узлы в сети Celestia могут обнаруживать недоступные блоки с выборкой доступности данных и, таким образом, аналогично полному узлу, могут автоматически останавливаться, если набор валидаторов становится вредоносным.
Кроме того, Celestia более нейтральна как уровень DA, чем DAC, потому что она существует как независимая цепочка сама по себе как уровень DA общего назначения, а не уровень DA для конкретного Ethereum L2.
Celestiums стоят примерно 100 000 газа за аттестацию DA для произвольного количества транзакций. Для каждой аттестации требуется примерно 30 подписей из расчета 3000 единиц газа на подпись = 90 000 единиц газа (подписи от >⅔ количества голосов набора валидаторов). Эта оценка основана на цепочках на основе Tendermint. В настоящее время ⅔ права голоса в Cosmos Hub делегировано 22 валидаторам .
Слои DA: Celestia , Polygon Avail .
Ethereum Rollups
Традиционные накопительные пакеты Ethereum — последняя группа на диаграмме. Сводки используют доступность данных в сети, что делает их очень безопасными. Однако стоимость также высока, учитывая, что данные о транзакциях публикуются в Ethereum.
Большинство накопительных пакетов на Ethereum сталкиваются с проблемой высокой стоимости данных вызовов, которая доминирует над другими затратами. Несмотря на то, что есть планы резко снизить стоимость данных вызовов, произойдет это или нет, это потребует времени и значительных усилий со стороны сообщества со стороны основных разработчиков и команд объединения.
На данный момент данные вызовов стоят примерно 16 газа за байт для отправки в Ethereum, что является основным узким местом для масштабируемости объединения Ethereum.
Роллапы Ethereum: Optimism , Arbitrum , Aztec , zkSync , StarkNet и др.