深入探讨Filecoin上的数据可用性

编者按：本文转载自 Fenbushi Capital 的 Turan Vural Yuki Yuminaga 于 2024 年 4 月 5 日发布的原始内容。Fenbushi Capital 成立于 2015 年，是亚洲领先的区块链资产管理公司，资产管理规模达 16 亿美元。该公司旨在通过研究和投资在塑造各行各业区块链技术的未来方面发挥重要作用。本文就是这些努力的一个例子，代表了这些作者的独立观点，他们已同意在此发表。

数据可用性 (DA) 是以太坊扩展的一项核心技术，它允许节点高效地验证数据是否可用于网络，而无需托管相关数据。这对于高效构建滚动和其他形式的纵向扩展至关重要，允许执行节点确保交易数据在结算期间可用。这对于分片和其他形式的横向扩展（以太坊网络未来的计划更新）也至关重要，因为节点需要证明存储在网络分片中的交易数据（或 blob）确实可用于网络。

最近讨论并发布了几种 DA 解决方案（例如 Celestia、 EigenDA、Avail），其目的都是为应用程序发布 DA 提供高性能和安全的基础设施。

与以太坊等 L1 相比，外部 DA 解决方案的优势在于它为链上数据提供了一种价格低廉且性能卓越的载体。DA 解决方案通常由自己的公链组成，这些公链旨在实现低价且无需许可的存储。即使经过修改，从区块链本地托管数据仍然极其低效。

鉴于此，我们发现，探索存储优化解决方案（如 Filecoin）作为 DA 层的基础是非常直观的。Filecoin 使用其区块链来协调用户和存储提供者之间的存储交易，但允许数据存储在链下。

在这篇文章中，我们研究了构建在去中心化存储网络 (DSN) 之上的 DA 解决方案的可行性。我们特别考虑了 Filecoin ，因为它是迄今为止采用最多的 DSN。我们概述了此类解决方案将带来的机遇以及构建该解决方案需要克服的挑战。

DA 层为依赖它的服务提供以下功能：

1.用户安全：任何节点都不能确信不可用的数据是可用的。

2.全球安全：除少数节点外，所有节点都同意数据的可用/不可用。

3.高效的数据检索能力。

所有这些都需要高效完成才能实现扩展。DA 层在上述三点上以更低的成本提供更高的性能。例如，任何节点都可以请求数据的完整副本来证明托管，但这是低效的。通过提供上述三点的系统，我们实现了一个 DA 层，该层可提供L2与L1协调所需的安全性，并且在存在恶意多数的情况下提供更强的下限。

数据托管

发布到 DA 解决方案的数据具有有效的生命周期：足够长的时间来解决争议或验证状态转换。交易数据只需要足够长的可用时间来验证正确的状态转换，或者给验证者足够的机会来构建欺诈证明。截至撰写本文时，以太坊 calldata 是需要数据可用性项目（rollups）最常用的解决方案。

高效数据验证

数据可用性采样 (DAS) 是解决 DA 问题的标准方法。它具有额外的安全优势，增强了网络 Actor 从其同行验证状态信息的能力。但是，它依赖于节点来执行采样：必须响应 DAS 请求来确保开采交易不会被拒绝，但节点请求样本并没有正面或负面激励。从请求样本节点的角度来看，不执行 DAS 不会受到负面惩罚。例如，Celestia 提供了第一个也是唯一一个执行 DAS 的轻用户端实现，为用户提供了更强大的安全假设，并降低了数据验证成本。

高效访问

DA 需要为使用它的项目提供高效的数据访问。速度慢的 DA 可能会成为依赖其服务的瓶颈，轻则导致效率低下，重则导致系统错误。

去中心化存储网络

去中心化存储网络（DSN，如 Filecoin 白皮书中所述）是一个由存储提供者组成的无需许可的网络，为网络用户提供存储服务。非正式地讲，它允许独立存储提供者与需要存储服务的用户协调存储交易，并为寻求低价存储服务的用户提供低价且有弹性的数据存储。这是通过记录存储交易并支持智能合约执行的区块链进行协调的。

DSN 方案是三个协议的元组：Put、Get 和 Manage。此元组具有容错保证和参与激励等属性。

Put（数据） → 键