讀懂 Polygon 與 Celestia 提出的「數據可用層」的創新點和現實意義

撰文：Sungjae Han，區塊鏈投資機構 Genesis Block Ventures 分析師
翻譯：盧江飛

最近，Polygon 宣布推出了一個名為「Avail」的全新數據可用層，這項技術很快便引起加密社區的廣泛關注。

數據可用層技術最早來自於一個名為「Celestia」（前身是 LazyLedger）的項目，但由於該技術略顯複雜，因此大多數人不願意花費太多時間去理解它。在這篇文章中，我嘗試用簡單的語言來解釋下「數據可用基礎架構」的相關內容、以及為什麼要使用這個架構的原因。

首先，讓我們來探索一下數據可用性問題。當區塊生產者（block producer）發布一個有效的區塊頭、但故意掩蓋底層交易數據時，就會出現數據可用性問題。之所以會出現這個問題，主要是因為輕節點（light node）只依賴區塊頭來驗證，所以很容易受到欺騙並接受無效區塊。

全節點無法為輕節點生成數據可用證明（data availability proofs），因為區塊缺失數據。同樣的，全節點也無法為無效區塊生成欺詐證明（fraud proofs），這意味着輕節點不得不自己驗證數據可用性，或者假設大多數數據是誠實可信的。

所以，這就是為什麼大多數節點必須下載全部交易數據並驗證區塊數據可用性的原因。然而，這麼做又會給網絡擴展解決方案帶來了可擴展性限制和問題。比如，隨着驗證複雜性的增加，分片、Rollups、以及區塊大小也都會增加。

那麼，Avail 和 Celestia 如何解決這個問題呢？實際上，他們構建了一個區塊鏈，鏈上共識僅用於驗證交易排序和數據可用性，無需進行交易執行 / 驗證。

為了讓您能夠更充分地理解這一點，我們先來看看常規區塊鏈架構是什麼樣子。一般情況下，區塊鏈架構由以下三層組成：

1. 執行層
2. 共識層
3. 數據可用層

對於像以太坊這樣被大多數人使用的區塊鏈，這三個層都耦合在一個整體架構中——以太坊虛擬機（EVM）是共識規則和協議的一部分。而諸如 Celestia 和 Avail 這樣的項目，其實提供了一個「單獨」的數據可用層和一個共識層，讓其他不同的區塊鏈 / 交易執行環境都可以從中受益。

Celestia 和 Avail 可以作為最小的、可插入的共識層和數據可用層來使用，僅驗證數據可用性和交易排序，這就給區塊鏈網絡模塊化架構提供了更大的靈活性。

不僅如此，將數據可用層和共識層「獨立」出來，可以使其更具可擴展性，因為他們使用數學數據可用性證明（mathematical data availability proofs）能夠非常有效地執行 DA 檢查。（註：Celestia 使用糾刪碼，Avail 使用 KZG 承諾方案）

通過這種方式，可以有效解決執行共識瓶頸問題，因為在數據可用層只需執行數據可用性證明，無需通過執行驗證區塊的狀態和有效性。

更重要的是，作為一個「單獨」的層，意味着執行環境是「主權獨立」的，就特定於應用程序的區塊鏈而言，Celestia 和 Avail 是「可插入」的，無需引導自己的驗證器集合 / 共識即可從其安全性中受益。

也就是說，這些區塊鏈不僅可以更輕鬆地實現網絡擴展，而且還能獲得 Celestia/Avail （數據可用層和共識層）保護的安全性。

但是，由於數據可用層和共識層不驗證交易有效性，因此必須以某種方式來執行「執行」，以處理交易執行和驗證 / 爭議解決。Celestia 提出將 Optimistic Rollups 作為一種解決方案，同時提議為 Cosmos SDK 添加 Rollup 支持。本質上來說，這種解決方案其實是在數據可用層和共識層之上建立了一個執行層。

整體來看，「數據可用層和共識層」環境與 ETH 2.0 擬構建的未來場景非常類似。比如，Vitalik Buterin 在以 Rollup 為中心的以太坊路線圖中就這樣寫到：「每個人都可以處理單個高安全性執行分片，以及一個可擴展的數據可用層。」

如果 Polygon 的新工具能在鏈下擴展解決方案上構建一個可靠的執行層和一個穩定且便捷的執行層，那麼這種可擴展的數據可用層技術似乎非常有前途。

最後總結一下：Avail 和 Celestia 提供了一種全新的區塊鏈架構，該架構不僅允許模塊化設計，其中特定於應用程序的主權鏈還能從共享安全中受益。

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