前言
区块链技术正在经历前所未有的快速发展，但与此同时，传统的单体区块链架构正面临着可扩展性和互操作性方面的严峻考验。以太坊等主流平台在用户数量激增时，交易费用往往会暴涨，这严重制约了去中心化应用的普及。为了解决这些棘手的问题，开发者们一直在积极探索创新方案，而Avail的出现为这一领域带来了全新的可能性。在以太坊完成坎昆升级后，整个生态的交易成本得到了显著改善，与此同时，模块化技术正在成为区块链发展的重要趋势。今年上半年，Celestia和EigenDA等模块化区块链项目引领了行业潮流，而Avail也于7月23日正式推出了Avail DA主网，标志着其在模块化领域迈出了关键一步。
作为模块化区块链领域的核心项目，Avail、EigenDA和Celestia虽然在服务领域有所重叠，但在基础设施、执行模式和代币经济设计等方面都展现出了各自独特的优势。
团队背景
Avail的故事要从Polygon说起。2023年，这个项目从Polygon独立出来，成为一家中立实体。早在数据可用性（DA）问题成为行业焦点之前，Anurag Arjun就曾与他人合作开发Plasma链，试图解决以太坊的扩展性瓶颈。虽然这条链帮助Polygon实现了190亿美元的营收，但最终证明它并不是理想的扩容方案。在这个过程中，Anurag逐渐认识到，所有区块链最终都会面临同样的挑战——数据可用性问题。考虑到Rollup交易成本中约80%都与DA相关，他开始思考：如果能构建一个具有成本效益的DA层，或许就能从根本上解决多个区块链的扩展问题。
这个想法并非Anurag独有。事实上，许多L1区块链项目都在尝试转型成为DA层，以太坊通过Rollup路线探索DA解决方案，其他L1项目也在这个领域不断创新。但Anurag坚信，专门为DA设计的L1区块链具有独特的竞争优势。
Anurag在Matic任职期间结识了现任Avail联合创始人Prabal Banerjee。当时Prabal正在攻读密码学与安全领域的博士学位，后来加入团队担任研究员。两人携手致力于构建一个可扩展的DA层。随着零知识证明（ZK）技术的兴起，他们结合有效性证明的区块链设计，并借助Anurag在Polygon打造百亿级协议的经验，共同推动了数据可用性问题的创新解决方案。
从单链到模块化
随着底层计算资源的竞争日益激烈，以太坊单链架构同时处理执行、结算、排序和数据可用性的局限性逐渐显现，严重制约了系统的扩展能力。这种状况促使整个行业重新审视单链架构，并积极寻找新的解决方案。
Rollups通过将执行移至链下，引入了模块化架构，有效缓解了L1网络的拥堵问题，不仅降低了用户的交易成本，还显著提升了交易处理能力。虽然这种架构为链上效率带来了巨大提升，但以太坊有限的区块空间仍然是瓶颈所在，随着需求增长，这个问题可能会再次凸显。目前，Dapps依赖L1进行数据传输和结算，而Rollups则利用L1来处理这些流程。尽管Rollups优化了区块空间的使用效率，但区块空间资源仍然十分紧张。
通过对以太坊Rollups的L1交易进行分析，我们发现DA成本占据了总成本的90%，这成为Rollups最大的支出项目，大部分收入都被用于支付L1发布交易数据的费用。
与Rollups将执行移至链下的思路类似，基于Avail的架构可以将数据可用性下移到专用层。Avail为开发者提供了一个灵活、易用且安全的数据可用性层，有效解决了扩展性、治理和去中心化等核心难题。
Avail 构建的模块化结构
Avail致力于通过其结合数据可用性、聚合和共享安全性的模块化技术堆栈来加速Web3的统一进程。利用Avail发布链外交易数据的Rollup将形成Validium（对于Optimistic Rollup则称为Optimium）。Validiums和Sovereign Rollups都可以依赖Avail提供的低信任度数据可用性和排序服务。
以下是Avail支持Validiums和Sovereign Rollups的基本流程：首先，交易提交阶段与大多数现有rollup类似，交易调用数据被批量处理，状态根被提交给Avail DA，并使用唯一的应用ID表示rollup来源。接下来进行数据扩展和擦除编码处理，提交给Avail DA的交易通过擦除编码技术处理，其中块被分割成n个原始块，并扩展到2n个，可以从2n个块中选择任意n个块进行数据重建。然后，Avail DA会获取冗余数据，并对每个区块应用KZG多项式承诺，这些承诺作为数据完整性的加密证明，确保存储的数据准确且不可篡改。在区块传播阶段，验证者接收带有KZG承诺的区块，并重新生成这些承诺以验证其准确性，最终就该区块达成共识。
轻客户端网络利用DAS验证区块数据的完整性，这是通过对每个采样单元的区块头中的承诺进行KZG多项式开口验证来实现的。这种方法消除了重建完整KZG承诺或依赖欺诈证明的需求。在证明验证阶段，轻客户端通过从数据矩阵生成的单元级证明执行验证。
由于Avail使用的是有效性证明而非欺诈证明，轻客户端在状态最终确定后即可验证数据的可用性和正确性。此外，轻客户端网络通过数据可用性采样确保数据的高度可用性。随着更多轻客户端加入网络，采样能力不断增强，就能支持更大规模的区块。值得一提的是，用户甚至可以在笔记本电脑或手机上运行这些轻客户端，这进一步提高了网络效率。
技术特点
轻客户端的应用场景
目前，许多应用场景仍然依赖中介维护完整节点，用户通过这些中介与区块链进行间接交互，而非直接接入网络。由于缺乏数据可用性的可靠保障，轻客户端尚未成为传统架构的理想替代方案。Avail通过创新性地解决这一问题，使得更多应用无需依赖中介即可直接与区块链网络交互。虽然Avail支持全节点操作，但大多数应用无需运行全节点，或者仅需少量节点即可顺畅运作。
数据可用性采样（DAS）
与传统的轻客户端类似，Avail的轻客户端只需下载区块头数据。此外，它们通过随机抽取区块数据的部分内容进行数据可用性采样，从而验证其正确性。结合纠删编码和KZG多项式承诺技术，轻客户端可以在不依赖欺诈证明的情况下，几乎100%确保数据的可用性，而且只需执行少量固定查询。
纠删码与数据可用性
纠删码技术通过将数据分片处理，即使部分数据丢失，仍能从其他分片恢复原始内容。在区块链应用中，这意味着即便恶意行为者试图隐藏部分数据，系统仍能从其他分片恢复完整信息。这一机制大幅提高了数据可用性采样的可靠性，进一步增强了系统防止数据篡改的能力。
KZG 承诺
KZG承诺技术由Aniket Kate、Gregory M. Zaverucha和Ian Goldberg于2010年提出，是一种高效的多项式承诺方式，近年来在零知识证明结构中得到了广泛应用。在Avail的架构中，KZG承诺具有多重优势：它以简洁的方式对值进行承诺，并将其记录在区块头中；允许轻客户端高效验证数据的可用性；其加密绑定特性使得生成错误承诺几乎不可能，从而减少了欺诈证明的需求。
Avail 的统一层
Avail一直在构建其统一技术堆栈，从基础数据可用性(DA)层开始，逐步发展出Nexus统一层和附加安全层Fusion。Avail旨在通过可扩展的数据可用性层支撑整个Web3生态系统，利用KZG多项式承诺的有效性证明来确保即时可靠的数据可用性，使Rollup能够持续增长、相互连接、保持安全并适应未来发展。
Avail DA
Avail DA是一个专为数据可用性优化的底层架构，采用了与众不同的GRANDPA和BABE共识算法。这一独特设计使Avail DA具备高度扩展性，通过数据可用性采样（DAS）和有效性证明，确保在低成本下提供可靠的数据保障。
Avail DA的核心功能是优先排序和发布交易，同时允许用户验证区块数据的可用性，而无需下载整个区块。其数据无关性是其定义性特征之一。它支持各种执行环境，包括EVM、WASM和自定义新运行时，为各类区块链应用程序提供了多功能的基础设施。
Avail Nexus
作为第二个支柱，Avail Nexus是一个无许可框架，旨在统一web3生态系统。它连接内部与外部的区块链，以Avail DA作为信任基础，并充当验证中心。Nexus包含ZK协调的Rollup，整合了证明聚合、验证层、排序器选择机制以及插槽拍卖机制。Nexus会定期将聚合的证明提交至以太坊和Avail DA层进行验证，确保跨链操作的可靠性。
Avail Fusion
第三个支柱Avail Fusion为Avail生态系统和整个web3提供额外的安全保障。其核心理念是：在宏观经济层面上，统一的系统需要统一的安全性。Fusion Security通过利用BTC、ETH等成熟生态系统中的原生资产，为Avail共识贡献安全性。这一机制首次尝试通过外部代币在不同区块链上达成共识。
Avail Fusion支持两类资产质押：成熟的加密货币和新兴的Rollup代币。目前，Fusion的原型包含两个质押模块：一个在Avail区块链上执行，另一个则是资产转换质押模块。需要注意的是，Avail Fusion的第一个公开原型仍在开发完善中。
Avail 的节点类型
虽然Avail的架构不同于传统的单体区块链，但它同样支持多种节点类型，包括全节点、轻客户端、存档节点和验证节点。
全节点负责下载并验证区块的正确性，但并不参与共识过程。它们的存在为系统提供额外的冗余和弹性，但并非必要组件。验证节点则通过生成区块、决定交易是否包含并维护交易顺序，帮助网络达成共识。轻客户端允许用户无需运行全节点即可与Avail的数据可用性层（DA）进行交互，也无需信任远程对等节点。它们通过在每个新创建的区块上执行数据可用性采样（DAS）来实现这一目标。RPC节点则提供远程交互的API，作为开发者和外部用户与Avail网络的网关。
轻客户端会监听Avail网络上的已确认区块，并对新区块的预设数据单元执行数据可用性采样（DAS）。在成功验证后，系统根据用户需要的置信度水平，计算区块中一定数量数据单元的确定性。
经济模型
代币分配
随着AvailDA主网的发布，团队向符合条件的用户空投了AVAIL代币，总供应量为100亿枚。其中，6%用于空投和公共分配，30%用于生态系统发展，23.88%用于社区与研究，14.12%分配给投资者，20%分配给核心贡献者。
质押
AVAIL代币的用途涵盖生态治理和流动性质押。虽然官方尚未详细公布治理方案，但任何人都可以在Avail的整个基础设施中质押AVAIL，以获得质押奖励。
在质押方面，Avail采用了继承自Substrate生态的提名权益证明(NPoS)共识机制。质押在NPoS中扮演着关键角色。通过质押AVAIL代币，用户不仅帮助提升网络安全，还能获得相应奖励。质押的代币数量越多，网络的安全性就越高，因为攻击网络所需的代币成本也随之上升。
质押在Avail生态中有多种应用场景：在Avail DA质押中，用户可以质押AVAIL代币给验证者或提名池，以确保网络安全性并支持不同的应用场景，如Web3游戏和DeFi平台，质押者可获得相应奖励。Avail Nexus质押要求排序器需质押AVAIL代币以参与交易提交和排序，表现优秀的排序器可获得奖励，表现不佳者则会受到惩罚。Avail Fusion质押则更为灵活，除AVAIL代币外，还可质押其他主流加密资产如BTC和ETH，进一步增强网络安全，质押者可获得相应回报。
需要注意的是，若用户想解除质押，需完成28天的解绑流程，在此期间AVAIL代币无法使用或转让。
面临的挑战
Rollup 竞争风险
Avail的发展可能受到大型通用rollup的影响，这些rollup拥有成熟的生态系统和内部互操作性解决方案，可能会不再依赖外部互操作系统，从而削弱Avail Nexus的价值主张。然而，当前应用程序特定rollup的数量激增，以及用户面临的高度碎片化问题，使这种情况发生的可能性降低。
DA 解决方案的竞争
随着市场上多种DA解决方案的涌现，如Celestia和EigenDA，加上以太坊通过EIP-4844引入blobs作为数据发布选项，DA层之间的竞争日趋激烈。Rollup对数据发布成本的敏感度可能会发生变化，这可能促使rollup倾向于选择已被市场验证的DA解决方案，或者在以太坊实现全面的danksharding后直接依赖其进行数据发布。
共享安全性风险
Avail Fusion提供的共享安全性模式依赖多种代币与AVAIL代币的质押，这可能引发用户对多种资产安全性的顾虑。部分开发者可能更倾向于从单一资产（如ETH或BTC）获取安全保障，而非依赖多个代币。此外，若Avail Fusion未能提供足够的安全性，开发者可能会转向经济安全性更强的DA解决方案。
增值服务生态的竞争
其他再质押或共享安全性产品可能拥有专门服务于rollup的增值服务生态。例如，EigenLayer可能提供去中心化排序、数据可用性和快速终局性等综合功能，这将显著提升其市场竞争力。
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