Data Availability Sampling(DAS)的作用与必要性解析

Data Availability Sampling (DAS) 技术通过纠删码和轻节点协作采样机制,将区块链数据可用性验证从依赖「多数诚实验证者」转变为「少数诚实节点」即可确保安全。轻节点随机请求并存储区块片段数据,当网络节点共同保存超过50%数据时即可还原完整区块,大幅降低对验证者信任的依赖。该技术为L1/L2提供了概率性数据完整性保障,但需配合健全的P2P网络和隐私保护机制以防止针对性攻击。DAS使以太坊等公链能实现弹性区块扩展,同时保持轻节点的去中心化验证能力。

CHAINTT 安全事件资讯

Data Availability Sampling 技术带来的好处是什么?为什么我们会需要它?

在深入探讨Data Availability Sampling(DAS)之前,我们需要先了解一些基础知识。首先是对Ethereum共识机制的基本认识,其次是理解全节点(Full Node)与轻节点(Light Node)的区别,最后是关于Rollup和资料可得性问题的基本概念。

在本文中,我们将使用”资料发布”(Data Publication)来替代”资料可得性”(Data Availability)这个术语,但像DAS、DAC这样的专有名词仍会保留原称。关于这个术语变更的背景,可以参考这篇详细说明的文章:

资料可得性重新命名:用 Data Publication 取代 Data Availability

本系列文章将通过Danksharding来介绍DAS的运作机制,并比较Celestia、EigenDA和AvailDA等不同方案的异同。第一篇将重点探讨为什么我们需要DAS以及它能带来哪些优势。

为什么资料发布问题如此重要?

在Ethereum生态系统中,资料发布问题最常出现在L2设计的讨论中。由于L2本身也是一条区块链,会产生自己的区块和交易数据,这些数据需要妥善存储以确保安全性。

Rollup解决方案选择将交易数据上传到L1(如Ethereum)作为存储地。而非Rollup方案则可能将数据交由受信任的Data Availability Committee(DAC)保管。关于Rollup与资料发布关系的更多细节,可以参考以下文章:

Rollup 与资料可用性

实际上,资料发布问题不仅限于L2,Ethereum主链同样面临这个挑战。轻节点不会下载完整区块数据,因此需要确信新区块的完整数据确实被发布。如果轻节点被欺骗相信了一个数据不完整的区块,其后果与相信一个非法区块相同——都会连接到不被其他节点认可的分叉链。

目前Ethereum的轻节点依赖验证者(Validators)来确认新区块的数据完整性。当足够多的验证者为某个区块投票时,轻节点就会相信该区块的完整数据确实被发布。这种机制基于”诚实多数”(Honest Majority)假设,即相信大多数验证者是诚实的。

值得注意的是,当前Ethereum轻节点并非直接统计所有验证者的投票,而是通过数量较少的Sync Committee成员的签名作为验证依据。这是一个过渡性方案,未来将被更完善的设计所取代。

数据可用性抽样的革命性意义

“相信大多数验证者是诚实的”听起来已经是个合理的方案,但我们能否做得更好?Data Availability Sampling(DAS)提供了一种可能性:即使大多数验证者联合欺骗,只要p2p网络中存在少数诚实节点,我们就能避免上当。

实现这一目标需要构建稳固的p2p网络、足够的参与者数量,以及在网络层加入隐私保护功能。这就是DAS的核心价值所在。

在支持DAS的区块链中,轻节点不再是数据的被动接收者,而是积极参与到DAS运作中:每个轻节点都会向p2p网络请求并保存特定区块的数据片段,同时也会响应其他节点的数据请求。这种模式类似于BitTorrent这样的分布式文件共享协议,所有节点共同维护和共享他们关心的数据,而非依赖中心化服务器。

理想情况下,所有区块链用户都会运行轻节点,共同参与DAS运作以确保安全性,而不是像现在这样完全信任其他节点。

轻节点只有在成功获取所有请求的数据片段后,才会相信区块数据已完整发布。神奇的是,虽然每个轻节点只保存部分数据,但整个网络可以合力通过这些片段还原出完整数据。更令人惊讶的是,轻节点们只需要保存超过50%的数据片段(具体比例取决于DAS设计),就能还原出100%的完整数据。

因此,在DAS机制下,即使大多数验证者都为某个区块投票,轻节点也不会轻易相信。它们会先进行数据采样,只有在确认所有请求的数据片段都可用后,才会接受该区块。

从”诚实多数”到”诚实少数”的转变

与当前没有DAS的Ethereum相比,轻节点不再需要依赖”大多数验证者是诚实的”这一假设,转而只需要相信”少数节点是诚实的”(即会正确采样并保存数据的节点)。这里的”少数”指的是相对于网络中所有轻节点数量而言的相对少数。

概率性安全保证

虽然DAS提供了强大的安全保障,但它也存在局限性。如果区块生产者是恶意的,并且故意不释放足够的区块数据,只针对特定轻节点提供其请求的数据片段,那么这个轻节点就可能被欺骗。

这意味着DAS提供的安全保障是概率性的,而非绝对确定。如果用户需要100%确认区块数据的完整性,唯一的方法是运行全节点下载完整区块数据。值得注意的是,运行轻节点的程序无法自行发现被欺骗的情况,用户只能通过社交渠道获知某个区块实际上并未完整发布,然后手动指示轻节点标记该区块。

网络隐私的重要性

网络层的隐私保护功能对DAS的安全至关重要。如果攻击者能够识别哪些节点在请求特定数据片段,就能有针对性地欺骗这些节点。但如果网络具备隐私保护功能,攻击者将难以确定请求者的身份,大大降低攻击效率。

DAS的安全基础

DAS要确保安全性,需要三个关键要素:

首先,区块数据需要通过纠删码(Erasure Coding)技术增强可靠性。这种编码方式使得节点只需保存部分数据(如50%)就能还原出完整数据。如果没有纠删码,轻节点们需要收集100%的数据片段才能确保完整性。

其次,需要足够多的轻节点参与采样并保存数据片段。轻节点数量越多,每个节点需要进行的采样次数就越少。Celestia就是一个很好的例子,它支持根据网络中轻节点数量动态调整区块大小。

最后,需要一个健全的p2p网络来支持节点间的数据片段共享。这个网络需要能够高效处理大量数据请求,同时避免网络拥塞。此外,网络层的隐私保护功能也必不可少,以防止攻击者识别和针对特定轻节点。

这三个方面的具体细节将在本系列后续文章中详细探讨。

总结

L2的资料发布问题可以通过L1或DAC解决,但L1自身也面临类似挑战。以Ethereum为例,当前轻节点依赖验证者签名来确认数据完整性,而DAS提供了一种更去中心化的解决方案。

在DAS机制下,轻节点们共同保存区块数据片段,借助纠删码技术,只需保存部分数据就能还原完整区块。虽然DAS提供的安全保障是概率性的,但相比完全依赖验证者的方案已经有了显著提升。要获得绝对确定性,用户仍需运行全节点。

网络隐私功能对降低攻击风险至关重要,它能有效防止攻击者识别和针对特定轻节点。这三个要素——纠删码、足够的数据片段保存和健全的p2p网络——共同构成了DAS的安全基础。

参考资料与推荐延伸阅读

声明:文章不代表CHAINTT观点及立场,不构成本平台任何投资建议。投资决策需建立在独立思考之上,本文内容仅供参考,风险 自担!转载请注明出处:https://www.chaintt.cn/10740.html

上一篇 2025年7月19日 13:49
下一篇 2025年7月19日 14:47

相关推荐

  • stETH:以太坊最佳机构级流动性质押解决方案

    要点 Lido 协议由 Lido DAO 管理,提供流动性质押服务,允许用户质押 ETH 并获得 stETH 代币。 stETH 是流动性最强的流动性质押代币(LST),广泛用于 DeFi 和 CEX 作为抵押品。 现货 ETH ETF 不包含质押奖励,而 stETH 提供 3-4% 的年化收益,成为更好的替代选择。 stETH 通过去中心化验证者集降低风险,并提高捕获高价值区块奖励的概率。 随着 TradFi 可能推出质押 ETH 产品,stETH 和 Lido DAO 对维持以太坊去中心化至关重要。

    2025年9月24日
    2570
  • Chainlink 2.0 如何改变区块链游戏规则并提升智能合约性能

    Chainlink数据与代币经济分析 Chainlink作为主导性去中心化预言机网络,TVS市场份额超45%,但$LINK代币价格与协议增长存在差异。SmartCon推出的代币经济学2.0通过超线性质押、BUILD和SCALE计划增强代币效用,CCIP协议提升跨链互操作性。尽管存在代币稀释和宏观风险,Chainlink在预言机领域的创新布局仍具长期发展潜力。

    2025年7月22日
    2170
  • 观点:批评比特币(BTC)缺乏收益,暴露了你的西方金融特权视角

    宏观分析师Luke Gromen指出,比特币不产生收益并非弱点,而是其作为价值储存工具更安全的原因。他强调,收益往往伴随风险,并以FTX崩盘为例警示收益性资产的风险。同时,文章对比了以太坊通过质押提供收益的机制,但重申比特币在抗通胀、避险及“数字黄金”属性上的独特优势。

    2025年9月22日
    2080
  • 去中心化排序器赛道深度分析与前景展望

    去中心化排序器技术正成为优化区块链交易排序的关键方案,旨在提升效率、降低成本并解决MEV问题。当前L2普遍采用中心化排序器,存在单点故障和MEV滥用风险。Metis率先推出PoS去中心化排序器网络,通过节点轮换和多签机制增强安全性;Espresso和Astria则提供模块化共享排序服务,简化L2开发流程并提升互操作性;Radius引入加密内存池划分区块空间,有效抑制有害MEV;SUAVE专注构建最优利润排序方案。这些方案通过不同路径推动排序器去中心化,未来将在提升网络安全、交易效率及生态互操作性方面持续创新,但需克服共识机制优化、治理模型设计等技术挑战。

    2025年8月29日
    1800
  • Aptos是什么?探索风险投资支持的第1层区块链优势与特点

    什么是Aptos? Aptos是由前Diem开发团队打造的第一层区块链,采用Move编程语言和BFT共识机制,通过并行执行技术实现每秒16万笔交易处理速度,致力于解决区块链不可能三角问题。其测试网表现已超越以太坊和Solana,主网计划于2022年底上线。

    2025年9月30日
    2570
风险提示:防范以"数字货币""区块链"名义进行非法集资的风险