我经常去孟买堡垒区的星巴克。途中，我经过著名的亚洲协会图书馆，它曾出现在电影和无数的胶卷中，它的存在让我想到了它的恒久性。我曾考虑用其他比喻来解释数据可用性，但当一个比喻如此贴切时，何必改变呢？

来源-维基百科

想象一下，现在是 1800 年代，亚洲协会图书馆是镇上极少数（或者可能是唯一）的图书馆之一。这个图书馆不仅仅是一个藏书库。它是中心枢纽，存储着保持城镇平稳运行所需的每一条信息。图书馆保存着出生证明和财产契约等重要记录。它还包含教育材料和文化文物等宝贵资源。该镇在任何时候都不能失去这些材料的使用权。如果图书馆被锁或消失会发生什么？这将对依赖其信息的所有市政部门造成严重破坏。

数据可用性 (DA) 解决方案在加密领域具有类似的用途。它确保所有参与者都可以访问验证和处理区块链上的交易所需的信息。如果没有强大的数据可用性，区块链网络的完整性和功能（尤其是汇总等扩展解决方案）可能会受到严重损害。

从早期的网络业务到模块化区块链

在网络的早期，每个在线企业都必须自己管理一切。正如 Shlok 在我们的研究中探索的那样 AVS文章, 每个在线企业都需要物理服务器、网络设备、数据存储、数据库和操作系统的软件许可证、容纳硬件的安全设施、系统管理员和网络工程师团队以及强大的灾难恢复和备份解决方案。所有这些至少花费 25 万美元，并且需要几个月到一年的时间才能完成。

然而，我们很快意识到，将这些任务委托出去对每个人都有好处。这种洞察与经济学中的”比较优势“原则不谋而合。该原则指出，实体不需要自己生产一切。相反，它们可以专注于机会成本较低的领域，并与他人进行贸易。

从本质上讲，尝试生产一切都会产生机会成本——用于生产一种商品的资源和时间可以分配给生产另一种商品。一些实体可以比其他实体更有效地生产某些商品。比较优势的一个典型例子是中美之间的贸易。由于其熟练的劳动力和创新能力，美国在生产软件和先进机械等高科技产品方面具有比较优势。与此同时，由于劳动力成本较低，中国在电子产品和服装等消费品制造方面具有比较优势。通过专注于生产各自相对更有效率的产品，两国都能以比在国内生产更低的成本获得商品，从而从贸易中受益。通过专注于各自的优势和交易，各方可以实现更高的效率和互惠互利，而无需在每个领域都表现出色。

这一原则也超越了国家和企业，延伸到了区块链架构。正如各国专注于特定行业或产品一样，区块链系统的不同组件也可以专注于特定功能。这种专业化可以整体提高生态系统内的性能和效率。

为什么需要数据可用性？

与早期的互联网业务类似，区块链最初处理所有事务：执行交易、达成共识、存储数据和结算交易。这种方法给像以太坊这样的区块链带来了问题，因为以太坊在基础层面上的去中心化程度相对较高。渐渐地，模块化的想法受到了关注。区块链中的模块化是指将区块链的功能（如共识、数据可用性和执行）分解为单独的、专门的层或模块。通过让每一层专注于特定任务，可以实现更大的灵活性、可扩展性和效率。

以太坊认为，将执行与共识和结算分开是扩展规模的最佳方式，从而将以汇总为中心的路线图置于聚光灯下。

多个第 2 层 (L2) 解决方案充斥着以太坊虚拟机 (EVM) 领域，通过在其上发布交易数据来使以太坊超载。这种对以太坊区块空间的竞争使得使用 L1 变得昂贵。在以太坊上存储和访问数据的成本高昂——到 2024 年 3 月，L2 产生了超过 11,000 ETH 的费用。按每 ETH 3,400 美元计算，总计 3740 万美元！

以太坊通过EIP-4844解决了这个问题，为L2引入了一个称为blobs的独立空间来存储数据。结果，成本在接下来的一个月下降到1.7k ETH，到8月份进一步降至略高于100 ETH——降幅达99%。那么，rollups的成本问题是否已经解决了？我希望事情如此简单。

成本之外的挑战

尽管将数据存储在blobs中的费用有所降低，但仍然存在两个关键挑战：

1. 费用不可预测性：由于以太坊网络拥堵，费用仍然难以预测。
2. Blob容量限制：每个blob可以容纳128kB的数据，每个区块最多可以包含6个blob，总计每个区块768kB。考虑到其他交易，一个以太坊区块大约可以达到1.77 MB。这使得以太坊区块的最大大小约为2.5 MB。以12秒的出块时间计算，以太坊的带宽大约为0.2 MB/s——这对于预期的去中心化应用用户增长来说是不够的。

这些限制突显了对专门数据可用性（DA）服务的需求，就像rollups将执行从以太坊卸载一样。

在此背景下，Celestia、Avail、Near 等多种 DA 解决方案应运而生。这些专用服务专门致力于确保数据可访问且安全，提供必要的基础设施来支持可扩展且可靠的区块链网络。通过专注于数据可用性，这些解决方案可以优化性能并解决通用区块链难以有效管理的特定挑战。

EigenDA - 以太坊的数据存储扩展

EigenDA 是 EigenLayer 在以太坊之上的主动验证服务 (AVS)。这意味着 EigenDA 不能独立于以太坊运行。如果开发人员想要使用不包含以太坊的 DA 服务，EigenDA 不是答案。它有几个与其他 DA 服务不同的关键功能。

1. 高吞吐量

EigenDA的带宽达到15 MB/s，是”协议外”DA服务中最高的。”协议外”意味着DA服务独立于核心区块链运作。它通过将共识与DA分离、使用纠删码和直接通信而非点对点通信来实现高吞吐量。

将共识与 DA 分开。 大多数当前的 DA 系统将验证数据是否可访问与将数据的顺序安排到一个复杂的系统中结合起来。虽然证明数据可以并行完成，但达成共识或对数据排序会减慢一切。这种组合方法可以增强自行管理数据排序的系统的安全性。但对于像 EigenDA 这样与以太坊一起工作的 DA 系统来说，这是不必要的，因为以太坊已经处理了数据排序或共识。通过消除额外的排序步骤，EigenDA 变得更快、更高效。

以下是 EigenDA 如何与以太坊配合使用，并提供了一个汇总示例：

1. 汇总排序器（负责组织交易）将一批交易发送到 EigenDA 系统。
2. EigenDA系统将这批数据分解成更小的部分，创建数据完整性证明，并将这些部分发送给不同的存储运营商，获取他们已存储数据的确认。
3. 获得这些确认后，EigenDA 向区块链（以太坊）发送一条消息，表示数据已安全存储并包含详细信息和证据。
4. EigenDA 在以太坊上的合约验证证明并将结果存储在链上。
5. 一旦数据在链外存储并记录在区块链上（证明数据在链外存储），汇总定序器就会将数据的参考 ID 发送到其自己的系统。
6. 在接受数据 ID 之前，汇总系统会检查 EigenDA 以确保数据完全可用。如果检查确认已存储，则该 ID 被接受。否则，该 ID 将被拒绝。

本质上，EigenDA 帮助在主区块链之外存储和验证交易数据，确保其安全性和可用性。

EigenDA 文档 可以让您深入了解该机制

纠删码就像从数据中创建一个巧妙的拼图，只需要部分碎片就能解决。即使某些部分丢失或某些存储位置失效，这种方法也能确保数据安全、可访问且高效存储。当rollups发送数据时，EigenDA使用这种技术将数据编码成片段。这样，每个节点只需下载数据的一小部分，而不是整个数据，大大提高了效率。最好的是，随着数据大小的增加，节点需要下载的部分不会线性增加，而是准线性增加。

EigenDA使用称为KZG承诺的特殊加密证明，而不是使用欺诈证明来捕捉错误。这些证明帮助节点确保数据被正确处理和存储，提高了速度和安全性。

直接通信而非P2P：大多数当前的数据可用性（DA）系统使用点对点（P2P）网络，每个运营商与邻近节点共享数据，这会减慢整个过程。相比之下，EigenDA采用中央分发器，使用单播通信直接向所有运营商发送数据。单播意味着数据直接发送给运营商，而不是在网络中传播。虽然这可能看起来会使系统更加中心化，但实际上并非如此。因为分发器不直接负责DA，它只是移动数据。实际的数据存储发生在网络中的多个节点上。此外，中心化分发器是当前架构的一部分，但EigenDA团队表示未来将朝着去中心化分发发展。

这种直接方法避免了 P2P 共享的延迟和低效率，使 EigenDA 能够更快、更高效地验证数据可用性。 EigenDA 通过消除耗时的八卦协议来确保更快的数据确认并提高整体性能。

这三个因素使 EigenDA 能够水平扩展，这意味着随着更多节点加入网络，它变得更具可扩展性。目前，操作员人数上限为 200 人。

2. 强信任模型

大多数数据可用性 (DA) 解决方案，例如 Celestia 和 Avail，都要求节点运营商质押其原生代币，以增强代币的实用性。相比之下，EigenDA 采用独特的方法，通过 ETH 和 EIGEN 代币实施双重质押。要加入各自的 ETH 和 EIGEN 法定人数，运营商必须重新抵押至少 32 ETH 和 1 EIGEN。

但为什么要求运营商除了 ETH 之外还要质押 EIGEN 呢？这种双重质押机制使 EigenDA 能够通过代币分叉来惩罚恶意操作者，而不是仅仅依靠以太坊来执行。这个过程，称为 主体间分叉，可以更有效地惩罚不良行为者。让我们来了解一下它是如何工作的。

维护DA服务网络完整性的最关键方面之一是对抗数据隐瞒攻击。这种攻击发生在区块生产者提出新区块但隐瞒验证所需的交易数据时。通常，区块链通过要求验证者下载和验证整个区块来确保区块可用性。然而，如果大多数验证者恶意行动并批准了缺失数据的区块，该区块可能仍会被添加到链上，尽管完整节点最终会拒绝它。

虽然全节点可以通过完全下载来检测无效块，但轻客户端缺乏这种能力。技术如 数据可用性采样 (DAS) 帮助轻客户端验证数据可用性，而无需下载整个块，从而保持较低的资源需求。

在 DAS 中，节点不需要下载整个数据块来验证其可用性。相反，他们对存储在各个节点上的数据块的一小部分进行随机采样。这种采样方法显着减少了每个节点必须处理的数据量，从而实现更快的验证并降低资源消耗。

但如果一些节点不遵守规则，拒绝存储或提供所需的数据怎么办？传统上，应对方法是向以太坊报告这些行为不端的节点，然后以太坊会削减它们的质押。然而，让 DA 服务强制潜在恶意节点将其所有数据发布到以太坊上以证明其清白是不可行的，原因如下：

1. 高成本： 在以太坊上发布大量数据的成本高昂。以太坊的区块空间已经备受追捧，增加大量数据负担将导致高昂的费用和进一步的网络拥塞。让我们用一个例子来阐述这一点。以太坊中前 32 字节的存储需要花费 20k 的 Gas，随后的每个 32 字节块需要 5k 的 Gas。存储 1 GB（1073741824 字节）数据将花费 20k + (1073741824/32 – 1)*5k = 167,772,175k Gas。如果 Gas 交易价格为 30 Gwei，则总成本为 5,033,165,250,000 gwei 或约 5033 ETH。如果 ETH 的交易价格为 2600 美元，这大约是 1300 万美元。
2. 可扩展性问题： 以太坊当前的吞吐量和区块大小限制意味着处理来自多个 DA 服务的大量数据会使网络紧张，导致延迟和效率低下。
3. 交易延迟： 处理和确认以太坊上上传的大量数据所需的时间会减慢惩罚过程，从而使恶意行为者可能继续其有害活动的时间超过预期。
4. 执法效率低下： 依靠以太坊自身的削减机制将涉及验证者之间复杂的协调。这将导致更高的延迟，使其成为 DA 服务所需的频繁执行操作的不切实际的解决方案。

考虑到这些挑战，EigenDA 采用主体间分叉作为一种更高效、更具成本效益的方法来对恶意操作者实施惩罚。它的工作原理如下：

EigenDA 网络内所有合理且诚实的观察者都可以独立验证运营商未按请求提供数据。经过验证，EigenDA 可以发起 EIGEN 代币的分叉，有效削减恶意操作者的质押。这个过程不需要直接涉及以太坊，从而降低成本并加快惩罚过程。

主体间分叉利用多个观察者的集体协议来执行网络规则，确保恶意操作者受到快速有效的惩罚，而不会产生与传统方法相关的开销。这种强大的信任模型增强了 EigenDA 的安全性和可靠性，使其成为 DA 解决方案中更好的选择。

3. 可定制性

认证在区块链系统中是确保数据有效性和可用性的必要过程。它作为一种验证机制，让参与者（如验证者或质押者）确认区块中的数据是正确的，并且对所有人都是可访问的。没有认证，就无法保证提出的数据是合法的，或者没有被隐瞒或篡改，这可能导致信任崩溃和潜在的安全漏洞。认证确保了透明度，并防止恶意行为，如隐瞒数据或提出无效区块。

自定义仲裁团

EigenDA 有一个称为“自定义仲裁”的功能，其中两个独立的组必须验证数据可用性。一组由 ETH 再质押者（ETH 法定人数）组成，另一组可能是汇总原生代币的质押者。两个组都是独立工作的，只有当两个组都受到损害时，EigenDA 才会失败。因此，不想依赖 EigenDA 证明的项目可以使用自定义仲裁。这对开发人员很有帮助，因为它引入了覆盖 EigenDA 检查的选项。

定价灵活性和保留带宽

目前，Rollups 在以原生代币收取费用并以 ETH 支付以太坊进行结算时，面临着 Gas 价格的不确定性和汇率风险。 EigenDA 提供汇总和其他应用程序，以用其本机代币支付 DA 费用，并保留不与其他任何内容冲突的专用带宽。

EigenDA 凭借其高吞吐量和创新的双仲裁机制，在数据可用性领域占据了独特的地位。其主体间分叉系统和 DAS 为数据扣留攻击等关键挑战提供了强大的解决方案，在不过度依赖以太坊的情况下增强网络安全性。

然而，EigenDA 面临两个重大障碍。首先，随着需求的增长，当前 200 个运营商的上限对可扩展性和去中心化构成了潜在的瓶颈。随着越来越多的汇总和应用程序寻求可靠的数据可用性解决方案，这种限制可能会变得越来越成问题。

其次，也许更紧迫的是，EigenDA 必须应对可持续创收的挑战。下图显示了 Celestia 和以太坊的 DA 服务收入如何显着下降。

随着整个行业的数据可用性费用呈下降趋势，EigenDA 的经济模型需要发展。该项目必须找到新的方式来使其服务货币化，同时不影响可负担性或性能。

EigenDA的成功在很大程度上取决于它如何应对这些挑战。它能否在不牺牲安全性或效率的情况下扩大其运营商网络？它能否发现新的收入来源或优化其成本结构，以在费用下降的市场中保持竞争力？随着区块链生态系统的不断成熟，EigenDA对这些问题的回应将在塑造其自身轨迹以及更广泛的区块链可扩展性解决方案格局方面发挥关键作用。

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