引言

随着区块链技术对扩容需求的持续增长以及对数据可用性要求的不断提高，DA层应运而生。这一发展标志着区块链技术演进的重要里程碑，就像人类社会不断细化的分工一样，模块化公链已成为当前行业标准模式，而DA层正是其中竞争最为白热化的领域之一。

模块化是DA的基础

模块化架构不仅推动了DA领域的进步，更是实现数据可用性的基石。在以太坊生态中，这种模块化呈现出两种形态：横向的分片技术和纵向的分层结构。其中，Rollup专注于交易处理，而主网则承担着数据可用性和共识机制的重任。

模块化的精髓在于将系统功能解耦为不同层级，使它们能够灵活替换，针对特定场景进行定制开发，从而获得前所未有的灵活性和扩展能力。Rollup技术正是这一理念的完美体现，它通过在链下批量处理交易，再定期上链验证，实现了交易处理效率的质的飞跃。

来源：https://celestia.org/learn/beginners/modular-blockchains-for-beginners/ 2024.4.20

Rollup的设计方案在状态验证机制和数据发布位置方面存在微妙差异。以以太坊生态系统为例，Validity Rollups和Optimistic Rollups都将数据和验证状态放在L1上处理，区别在于前者采用有效性证明，后者依赖欺诈证明。而Validiums和Optimiums则将数据处理移至链下，仅保留验证状态在L1，同样分别采用有效性证明和欺诈证明机制。这种多样化的设计选择为不同应用场景提供了灵活解决方案，为DA领域开辟了广阔的发展空间。

DA的本质

数据可用性（Data Availability，简称DA）是指Layer2将包含交易在内的状态数据打包上传至Layer1主网，经过验证和共识后发布在L1上，为各Layer2提供验证支持的过程。对于模块化区块链和Rollup网络而言，确保数据的完整性和可用性至关重要。只有当数据真实可用且可验证时，网络才能维持其去中心化特性和安全性。因此，数据可用性在保障区块链网络稳定运行方面发挥着不可替代的作用。

DA方法与成本分析

数据可用性方法

在Rollup成本构成中，数据可用性占据主要部分。当前以太坊Layer2主要采用三种DA方案：Calldata、DAC（数据可用性委员会）和”Blob”。

采用Calldata方式的Layer2方案如Arbitrum或Optimism，直接将交易数据作为calldata写入以太坊区块，确保高度的抗审查性。由于以太坊将呼叫数据与计算、存储统一纳入Gas计价体系，这成为Rollup在以太坊上的主要成本支出之一。

为提升效率，EIP-4844升级引入了新型”Blob”交易类型，将Layer2交易数据暂存于外部临时存储中，避免了直接写入Layer1带来的高昂存储成本。这种创新设计显著降低了Layer2的存储支出，同时提高了处理速度。

相比之下，DAC方案虽然吞吐量更高，但用户需要信任由少数节点或验证者组成的小组，存在数据被恶意扣留的风险。DAC为Layer2引入了较大的信任假设，包括再质押解决方案在内的机制，都依赖声誉、治理或代币投票来约束数据发布行为。因此，采用外部DA时往往需要依赖DAC机制。

成本考量

在区块链系统设计中，数据可用性往往是关键考量因素。特别是对于以太坊这样的整体式区块链，当区块空间利用率达到高位时，区块大小就成为制约发展的瓶颈。多年来，以太坊持续探索各种链下扩容方案以应对这一挑战。

作为模块化架构的核心组件，DA层被寄予降低成本和扩展能力的厚望。其主要使命是确保链上数据对所有网络参与者开放可用。传统模式下，每个节点都必须下载全部交易数据来验证可用性，这种低效且昂贵的验证方式严重制约了区块链的可扩展性。随着区块增大，验证所需数据量呈线性增长，最终导致Rollup用户承担高达90%的交易成本。模块化DA层有望将这一成本降低99%，成为极具潜力的解决方案。

过去5个月的数据显示，以太坊上的Rollup每月平均花费约1万枚ETH用于数据可用性。按每枚ETH 3000美元计算，相当于每月3000万美元的DA成本支出。

来源：https://dune.com/niftytable/rollup-economics 2024.4.20

主流DA方案对比

在DA生态系统中，Avail、EigenDA和Celestia三大解决方案各具特色，在基础设施堆栈、共识机制、安全性和品牌定位等方面展现出差异化优势。

技术架构差异

EigenDA以智能合约形式存在，深度依赖以太坊底层，而Celestia和Avail则保持独立。在技术实现上，Avail、以太坊和EigenDA采用KZG承诺，Celestia则选择欺诈证明来确认区块编码正确性。KZG承诺提供了严格的数据可用性验证方法，但会增加矿工计算负担；Celestia的欺诈证明则假设数据可隐式获取，但需要等待争议期后才能确认区块编码准确性。值得注意的是，KZG证明和欺诈证明技术都在快速发展迭代中。

共识机制对比

Celestia采用Tendermint共识机制，需要节点间进行P2P网络通信。EigenDA则将DA与共识解耦，采用直接单播方式，使数据块传播不受限于共识协议和P2P网络吞吐量，显著提升了网络通信效率和确认速度。

但由于EigenDA最终验证仍需依赖以太坊主网上的智能合约，其区块最终确认时间达到12分钟，远长于Celestia仅需的15秒。

Avail继承了Polkadot SDK的BABE+GRANDPA共识机制，采用提名权益证明和BABE规则确定区块生产者。与Tendermint相比，其区块最终确认时间较慢。但由于同样使用KZG承诺进行有效性证明，Avail在交易验证速度上优于Celestia。

数据保障机制

Celestia通过欺诈证明保障数据可用性，EigenDA则采用KZG承诺实现更快的有效性证明，但需承担额外计算开销。Celestia的活跃验证者需要存储完整数据集，而EigenDA优化为每个节点仅存储部分数据，通过分布式方式确保数据可重建。Avail利用KZG多项式承诺降低内存、带宽和存储需求，提供高效的验证流程。

数据抽样技术

数据可用性抽样技术允许轻节点仅下载部分区块数据就能验证可用性，既为轻节点提供了安全性保障，又能支持区块链扩展数据可用性而不增加节点负担。

Celestia和Avail都将在发布时支持数据可用性抽样轻节点，这意味着它们可以通过增加轻节点来安全扩展区块大小，同时保持用户验证的低门槛。虽然EigenLayer尚未官方公布DAS计划，但有迹象表明这可能成为其备选方案。

安全模型

传统轻客户端仅验证区块头，安全性较弱，无法检测不诚实多数矿工产生的无效区块。而具备数据可用性采样功能的轻节点安全性显著提升，能够验证无效区块的产生。

Celestia通过数据可用性采样增强安全性，其安全程度与网络价值正相关——网络价值越高，攻击成本就越大，成功概率越小。EigenDA不进行数据采样，而是依赖多数诚实重节点，其安全性部分继承自以太坊，同时受再质押资产价值和节点运营商在以太坊中的占比影响。

Avail同样采用数据可用性采样，建立了高效可靠的备份机制，即使在故障情况下也能保证数据可用。其采用的Polkadot提名权益证明(NPoS)支持多达1000个验证节点，通过有效的奖励分配机制降低了权益中心化风险。

品牌定位

从品牌战略看，EigenDA与以太坊保持高度一致，致力于成为以ETH为中心的专用DA层。Avail则志在聚合所有链的有序交易数据，打造Web3的协调枢纽。Celestia的生态系统更为多元，涵盖RaaS提供商、共享排序器、跨链基础设施等，服务对象包括以太坊、Cosmos和Osmosis等多个生态。

综合评估

Celestia以极低的DA成本和出色的吞吐量表现著称，对中小型L2和应用链极具吸引力，帮助它们节省高昂的DA支出，将更多资源用于生态建设和流动性培育。相比之下，EigenDA的核心竞争力在于与以太坊安全性和正统性的深度绑定，在中短期内可能成为大型L2的更优选择。Avail通过技术创新使轻客户端无需下载完整区块链就能验证数据完整性，大大提升了用户体验。自从独立于Polygon后，Avail积极拓展多元化合作，展现出广阔的应用前景。

下图展示了Avail对主要DA层核心组件的对比分析：

来源：Avail Blog2024.4.20

展望未来

当前，Rollup已成为以太坊发展的既定路线，这意味着Layer2的定义权已交由市场决定。这种看似开放的发展态势背后，实则暗藏着各种形式的激烈竞争。总体而言，Celestia等新兴DA解决方案的崛起，确实在一定程度上削弱了以太坊在DA领域的主导地位。

模块化的魅力恰恰在于其组件间的解耦特性，使每一层的创新都能产生协同效应，每个模块的优化都能放大其他模块的改进效果。展望未来，对开发者和用户而言，模块化进程将带来丰富多样的竞争性选择，推动整个生态向更高效、更灵活的方向持续演进。

作者：   Snow 译者：   Sonia 审校：   KOWEI、Wayne、Elisa、Ashley、Joyce * 投资有风险，入市须谨慎。本文不作为 Gate 提供的投资理财建议或其他任何类型的建议。 * 在未提及 Gate 的情况下，复制、传播或抄袭本文将违反《版权法》，Gate 有权追究其法律责任。