DA Track Core Projekt Inventar

Einführung

Mit der Entwicklung der Blockchain-Technologie hat die dezentrale Datenverfügbarkeit als eine der wichtigen Richtungen zur Bewältigung einer der drei bedeutenden Herausforderungen der Blockchain begonnen. Vor diesem Hintergrund sind Projekte wie Celestia, EigenLayer, Avail DA und NEAR DA entstanden. Sie zielen darauf ab, Skalierbarkeits- und Leistungsprobleme der Blockchain durch innovative Technologien und Designs zu lösen und so die Entwicklung des Blockchain-Ökosystems voranzutreiben.

Datenverfügbarkeitsproblem

Einführung in die Datenverfügbarkeit

In der heutigen Blockchain-Architektur ist die Datenverfügbarkeit (DA) ein entscheidender Bestandteil. Im Gegensatz zu traditionellen Einzel-Blockchain-Setups zerlegen modulare Blockchains das Netzwerk in verschiedene funktionale Schichten, einschließlich Ausführung, Datenverfügbarkeit (DA), Konsens und Abwicklungsschichten. Unter diesen Schichten ist die Datenverfügbarkeit (DA)-Schicht für die Speicherung der Daten verantwortlich, die zur Überprüfung der Gültigkeit von Transaktionen erforderlich sind.

Quelle: Dokumente celestia

Datenverfügbarkeitsproblem

In der Blockchain- und verteilten Hauptbuchtechnologie ist die Frage der Datenverfügbarkeit eine entscheidend wichtige Herausforderung. Im Kern geht es darum sicherzustellen, dass alle Transaktionsdaten im Netzwerk offen zugänglich und überprüfbar sind, was für die Aufrechterhaltung der Integrität und Sicherheit von Blockchainsystemen von entscheidender Bedeutung ist.

In Blockchain-Systemen mussen die Transaktionsdaten jedes Blocks von Netzwerkknoten verifiziert werden. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung sicherzustellen, dass diese Daten zuverlassig im gesamten Netzwerk verteilt sind und dass alle Teilnehmer gleichberechtigten Zugang dazu haben.

Warum ist die Verfügbarkeit von Daten wichtig?

• Off-Chain-Transaktionen: L2-Lösungen zielen darauf ab, Transaktionen außerhalb der Hauptkette zu verarbeiten, um die Skalierbarkeit des gesamten Systems zu verbessern. Allerdings kann dieser Ansatz einige Herausforderungen mit sich bringen, da L2 nicht unmittelbar alle Transaktionsdaten auf der L1-Blockchain aufzeichnet, was zu Schwierigkeiten bei der Überprüfung der Integrität und Genauigkeit aller Transaktionsdaten führen kann.
• Abhängigkeit von der Sicherheit von Layer 1: Trotz der Fähigkeit von L2-Netzwerken, unabhängig zu agieren und Transaktionen zu verarbeiten, sind sie immer noch auf das L1-Netzwerk angewiesen, um die Gesamtsicherheit zu gewährleisten. Die Sicherstellung der Integrität und Genauigkeit der Datenübertragung von L2 auf L1 ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Integrität des gesamten Netzwerks.
• Abhängigkeit von Lösungsmechanismen von Daten: L2-Netzwerke können Mechanismen wie Betrugsnachweise anwenden, um potenzielle Streitigkeiten zu lösen. Die Wirksamkeit dieser Mechanismen hängt von der Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von Transaktionsdaten ab.
• Transparenz- und Vertrauensprobleme: Transparenz ist ein entscheidendes Prinzip in der Blockchain-Technologie. In L2-Netzwerken können Probleme hinsichtlich der Datenverfügbarkeit zu einer Vertrauenskrise führen, da Benutzer die Echtheit von Transaktionen möglicherweise nicht unabhängig überprüfen können.
• Erhöhte Komplexität der Verifizierung: Die Einführung von L2 erhöht die Komplexität der Sicherstellung der Genauigkeit der an die Hauptkette zurückgegebenen Daten, was auch Risiken von Datenverfügbarkeitsproblemen mit sich bringt und somit die Zuverlässigkeit des Netzwerks beeinträchtigt.

DA-Lösungen

Es gibt verschiedene Lösungen für die DA-Schicht, die grob in On-Chain- und Off-Chain-Typen unterteilt sind.

In L2-Lösungen wird die Datenverfügbarkeit in der Regel mit zwei unterschiedlichen Ansätzen realisiert:

• On-Chain-Datenverfügbarkeit: Alle Transaktionsdaten werden auf der L1-Kette gespeichert, was eine höhere Sicherheit, aber auch höhere Kosten bedeutet. Dies bedeutet, dass L2 immer noch Ethereum als die DA-Schicht nutzt und auf Ethereum angewiesen ist, um die Kosten der Datenverfügbarkeit zu reduzieren.
• Off-Chain-Datenverfügbarkeit: Daten werden extern gespeichert, wobei nur verschlüsselte Informationssummen (Hashwerte) on-chain gespeichert sind. Dieser Ansatz ist kostengünstiger, erfordert jedoch externe Entitäten, um die Daten abzurufen. Mit anderen Worten, Ethereum wird nicht mehr als DA-Schicht verwendet, sondern es werden kostengünstigere Methoden zur Datenverfügbarkeit gesucht. Abhängig von dem Grad der Dezentralisierung und Sicherheit können off-chain-Lösungen in vier Typen unterteilt werden: Validium, Datenverfügbarkeitskomitees (DAC), Volition und allgemeine DA-Lösungen.

Überblick über DA-Track-Projekte

Es gibt relativ wenige Teilnehmer im Bereich der Datenverfügbarkeit (DA). Neben Ethereum gibt es einige wichtige Projekte wie Celestia, EigenLayer, Avail und NEAR DA, von denen jedes seine eigenen Merkmale im Hinblick auf den Projektfortschritt hat. Bei DA-Projekten sind Faktoren wie Sicherheit, Anpassungsfähigkeit, Interoperabilität und Kosten entscheidend.

Celestia

Celestia ist das erste Projekt, das ein modulares Datenverfügbarkeitsnetzwerk (DA) übernimmt, das darauf abzielt, das Wachstum der Benutzerzahlen sicher zu skalieren. Sein modulares Design ermöglicht es jedem, eine unabhängige Blockchain zu starten.

Als führender Anbieter von modularen öffentlichen Blockketten wird Celestia auf Basis des Cosmos SDK entwickelt und setzt sich für die Verbesserung der Datenverfügbarkeit ein. Auf dem Hauptnetz hat Celestia signifikante Wettbewerbsvorteile erzielt.

Technische Merkmale

Celestias Design trennt Ausführung, Konsens, Abwicklung und Datenverfügbarkeit. Diese modulare Struktur ermöglicht Spezialisierung und Optimierung auf jeder Ebene, was die Gesamteffizienz und Skalierbarkeit des Netzwerks verbessert.

Quelle: Dokumente celestia

1. Datenverfügbarkeitsstichprobe (DAS)

Data Availability Sampling (DAS) ist eine Methode, die es leichten Knoten ermöglicht, die Datenverfügbarkeit zu überprüfen, ohne den gesamten Block herunterladen zu müssen. Durch das zufällige Auswählen von Datenblöcken können leichte Knoten feststellen, ob diese Daten erfolgreich abgerufen und validiert werden können, und somit auf die Datenverfügbarkeit für den gesamten Block schließen.

Quelle: Dokumente celestia

1. Namespaced Merkle Tree (NMTs)

NMTs ermöglichen es, Blockdaten in separate Namensräume für verschiedene Anwendungen aufzuteilen. Dies bedeutet, dass jede Anwendung nur die damit verbundenen Daten herunterladen und verarbeiten muss, was den Bedarf an Datenverarbeitung erheblich reduziert.

Quelle: docs celestia

Funktionsanalyse

• Die Rollups in Celestia unterscheiden sich von Ethereum Rollups darin, dass ihr Betrieb auf Celestia unabhängig den Spezifikationszustand bestimmt, was die Autonomie der Knoten erhöht. Knoten können ihren Betriebsmodus frei durch Soft- und Hardforks wählen, was die Abhängigkeit von zentralisierter Governance verringert und mehr Experimente und Innovation fördert.
• Celestias Rollups verfügen über Eigenschaften, die nichts mit der Ausführung zu tun haben, was bedeutet, dass sie nicht auf EVM-kompatible Designs beschränkt sind. Diese Offenheit bietet einen breiteren Raum für die Innovation von virtuellen Maschinen und trägt so zum technologischen Fortschritt bei.
• Celestia vereinfacht den Bereitstellungsprozess von Blockchains. Mithilfe von Tools wie Optimint können Entwickler neue Ketten schnell bereitstellen, ohne sich um die Komplexität und die hohen Kosten von Konsensmechanismen sorgen zu müssen.
• Celestia trennt das Wachstum im aktiven Zustand von der Speicherung historischer Daten und bietet einen effizienteren Ressourcenpreismechanismus. Dieser Ansatz reduziert gegenseitige Störungen zwischen Ausführungsumgebungen und verbessert die Benutzererfahrung.
• Die Architektur von Celestia unterstützt die Schaffung von vertrauensminimierten Brücken, die es verschiedenen Ketten ermöglichen, sicher miteinander zu interagieren und so die Sicherheit und Interoperabilität von Blockchain-Clustern zu verbessern.

Celestia ist das erste modular entworfene DA-Netzwerk, dessen Hauptziel es ist, sicher im Hinblick auf das Wachstum der Benutzerbasis zu skalieren. Seine modulare Struktur vereinfacht den Start unabhängiger Blockchains. Mit ihrem einzigartigen Ansatz und technologischen Innovationen ist Celestia darauf ausgerichtet, eine bedeutende Rolle in der Blockchain-Branche zu spielen. Sie konzentriert sich darauf, Herausforderungen anzugehen, denen die Blockchain gegenübersteht, insbesondere Skalierbarkeitsprobleme, und dabei Sicherheit und Dezentralisierung zu gewährleisten, was sie zu einem wichtigen Teilnehmer im sich entwickelnden Blockchain-Ökosystem macht.

Eigen DA

EigenLayer ist ein Re-Staking-Protokoll, das es Benutzern ermöglicht, ETH, lsdETH und LP-Token auf anderen Plattformen wie Sidechains und Orakeln neu zu staken und Validierungsbelohnungen als Nodes zu erhalten. Andererseits ist Eigen DA ein dezentraler Datenverfügbarkeitsdienst (DA), der auf Ethereum mit EigenLayer Restaking aufgebaut wurde und der erste aktive Validierungsdienst (AVS) auf EigenLayer werden wird.

Technische Merkmale

• Verbesserung der Datenverfügbarkeit von Ethereum: Eigen DA nutzt Blob-Blockdaten und KZG-Verpflichtungen, verbessert die Datenverfügbarkeit von Ethereum mit aktualisierten Blob-Blockdaten und KZG-Verpflichtungen nach dem Canquan-Upgrade. Validator führen Knotenvalidierungsarbeiten auf Ethereum durch, und der gesamte Prozess dreht sich um die vorhandene Infrastruktur von Ethereum.
• Keine autonome Konsens- und P2P-Netzwerk: Eigen DA-Nodes setzen ETH erneut im EigenLayer-Vertrag auf Ethereum L1 ein und werden zu einem Teil der Ethereum-Validatoren. Durch den Verwahrnachweis muss jeder Betreiber regelmäßig einen Wert einer Funktion berechnen und einreichen, nur in der Lage, den Wert der Funktion zu berechnen, wenn sie alle Blob-Blöcke, die ihnen innerhalb des angegebenen Speicherzeitraums zugewiesen wurden, speichern. Wenn sie Blobs ohne Berechnung dieser Funktion nachweisen, kann jeder mit Zugriff auf ihre Datenobjekte die von dem Knoten gehaltenen ETH kürzen, um die Netzwerksicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
• EigenLayer-Konsensmechanismus: ETH-Staker können wählen, das Eigen DA-Netzwerk zu validieren und Eigen DA-spezifische Slashing-Bedingungen zu akzeptieren. Sie fungieren dann als POS-Validatoren und beweisen den Netzwerkzustand.
• Die Datenverfügbarkeitsschicht: Eigen DA teilt Daten in kleine Stücke auf und führt Fehlerkorrekturcodierung sowie KCG-Polynomverpflichtungen für diese Stücke durch, um zu ermöglichen, dass jeder Knoten nur einen kleinen Teil des Systems herunterlädt, auch wenn die Hälfte der Knoten das System verlässt, ohne dass das System beeinträchtigt wird. Sie können dies tun, weil selbst wenn einige Blöcke verloren gehen, der Fehlerkorrekturcode den vollständigen Datenzustand wieder aufbauen kann und der KZG-Beweis sicherstellt, dass die Blöcke, die sie erhalten, mit den Blöcken übereinstimmen, die vom Knoten angegeben wurden.

Quelle: eigenlayer Blog

Feature Analyse

• Eigen DA-Knoten sind eine Teilmenge von Re-Staking-Knoten im EigenLayer-Netzwerk, und die Erweiterung zu einem Eigen DA-Knoten erfordert keine zusätzlichen Staking-Kosten.
• Bestehende DA-Lösungen verwenden P2P-Netzwerke, um Blobs zu übertragen, bei denen Betreiber Blobs von ihren Peers empfangen und dann die gleichen Blobs an andere weiterleiten. Dies begrenzt dramatisch die erreichbare DA-Rate. In EigenDA senden Disperser Blobs direkt an EigenDA-Betreiber. Durch die Verbreitung von Daten über direkte Kommunikation ist die Datenverbreitung nicht mehr durch die Durchsatzraten von Konsensprotokollen und P2P-Netzwerken begrenzt, was die Kommunikation, Netzwerklatenz und Bestätigungszeit reduziert und die Datenübermittlungsgeschwindigkeit verbessert.
• Eigen DA erbt einige Sicherheitsmerkmale von Ethereum und bietet eine höhere Sicherheit als andere DA-Lösungen.
• Eigen DA unterstützt auch Rollup, um flexibel verschiedene Staking-Token-Modelle, Löschcodeverhältnisse usw. auszuwählen und bietet so eine größere Flexibilität.
• Da die endgültige Bestätigung von Eigen DA vom Eigen DA-Vertrag im Ethereum-Mainnet abhängt, ist der Kostenpunkt für Eigen DA in Bezug auf den endgültigen Bestätigungszeitpunkt deutlich höher als bei anderen DA-Lösungen.

Eigen DA übernimmt fortschrittliche Technologien wie Löschcodierung, KZG-Verpflichtungen und ACeD, um die Datenverfügbarkeit (DA) vom Konsens zu entkoppeln. Dies ermöglicht es Eigen DA, in Transaktionsdurchsatz, Knotenlast und DA-Kosten herausragend zu sein und weit über die DA-Lösungen von Ethereum hinauszugehen. Im Vergleich zu anderen DA-Lösungen verfügt Eigen DA über niedrigere Start- und Einsatzkosten, schnellere Netzwerkkommunikation und Datenübermittlungsgeschwindigkeiten sowie eine größere Flexibilität. Daher steht Eigen DA kurz davor, ein neuer Mitbewerber auf dem DA-Markt zu werden und hat das Potenzial, einige der DA-Dienste von Ethereum zu hosten.

Verfügbar DA

Avail DA zielt darauf ab, die Bedürfnisse von vertrauensminimierten Anwendungen der nächsten Generation und souveränen Aggregationen zu adressieren. Ihr herausragendes Merkmal liegt in ihrem innovativen Sicherheitsansatz, der es leichten Clients ermöglicht, die Datenverfügbarkeit durch Peer-to-Peer-Netzwerksampling leicht zu überprüfen. Mit der unübertroffenen Datenverfügbarkeitsschnittstelle von Avail DA und robusten Sicherheitsfunktionen können Entwickler Blockchain-Anwendungen basierend auf Zero-Knowledge- oder Anti-Betrugs-Technologien effizienter und müheloser erstellen.

Quelle: availproject blog

Analyse von Avail DA

Avail ist eine Blockchain, die mit der Ethereum Virtual Machine (EVM) kompatibel ist und effiziente Transaktionsabwicklung und Aufzeichnung, Datenspeicherung und Machbarkeitsüberprüfung bietet. Im Vergleich zu traditionellen Smart Contracts und zugrunde liegenden Schichtabhängigkeiten ermöglicht Avail Rollups, Daten direkt darauf zu veröffentlichen und durch ein Netzwerk von Leichtclients zu überprüfen. Dieses modulare Design ermöglicht es Entwicklern, Daten auf Avail zu speichern und andere Netzwerke für Abrechnungen zu wählen, was mehr Flexibilität und Optionen bietet.

Avails Konsensmechanismus übernimmt die BABE- und GRANDPA-Konsensmechanismen aus dem Polkadot SDK und verwendet Polkadots Nominated Proof of Stake (NPoS), das bis zu 1000 Validatoren unterstützt. Neben seinem robusten Konsensmechanismus bietet Avail auch Dezentralisierung und stellt effiziente und zuverlässige Backup-Mechanismen durch leichte Client-P2P-Netzwerke für die Datenerfassung bereit, um die Datenverfügbarkeit auch bei Ausfällen sicherzustellen.

Avail glänzt bei der Transaktionsreihenfolge, -aufzeichnung und -datenüberprüfung und unterstützt EVM-kompatible Blockchains. Der Mechanismus zur Netzwerküberprüfung des Leichtklienten ermöglicht es Rollups auf Avail, Zustände über das Leichtklientennetzwerk zu überprüfen, ohne sich auf Smart Contracts und die darunter liegende Schicht zu verlassen. Aufgrund seiner modularen Natur können Entwickler Daten auf Avail speichern und andere Netzwerke für die Abwicklung auswählen.

Art der Knoten

• Full Nodes: Diese Knoten sind dafür verantwortlich, Blöcke herunterzuladen und deren Richtigkeit zu überprüfen, nehmen jedoch nicht am Konsensprozess teil. Ihre Rolle ist entscheidend für die Sicherstellung der Integrität des Netzwerks.
• Validator-Knoten: Diese Knoten sind der Kern des Avail-DA-Konsensmechanismus. Sie sind verantwortlich für die Erzeugung von Blöcken, die Bestimmung enthaltener Transaktionen und die Aufrechterhaltung der Reihenfolge im Netzwerk. Validator-Knoten werden durch die Teilnahme am Konsens incentiviert und bilden die Grundlage der Operationen in der DA-Schicht.
• Light Clients: Unter Verwendung begrenzter Ressourcen verlassen sich Leichtkliente auf Blockheader, um am Netzwerk teilzunehmen. Sie können bei Bedarf spezifische Transaktionsdaten von Vollknoten abfragen, was entscheidend ist, um Dezentralisierung und Netzwerkzugänglichkeit aufrechtzuerhalten.

In der Nähe von DA

Am 8. November 2023 kündigte die NEAR Foundation die Einführung der NEAR Data Availability (NEAR DA) Schicht an, die eine leistungsstarke und kostengünstige Datenverfügbarkeit für ETH-Rollups und Ethereum-Entwickler bietet. Zu den ersten Nutzern gehören StarkNet's Madara, Caldera, Fluent, Vistara, Dymension RollApps und Movement Labs.

Quelle: In der Nähe von Dokumenten

Technische Architektur

NEAR DA nutzt einen integralen Bestandteil des NEAR-Konsensmechanismus namens Nightshade, der das Netzwerk in mehrere Shards parallelisiert.

Jedes Shard auf NEAR generiert einen kleinen Teil von Blöcken namens Chunks. Diese Chunks werden aggregiert, um Blöcke zu erzeugen. Wenn ein Blockproduzent eine Quittung verarbeitet, muss für die entsprechende Quittung Konsens erzielt werden. Sobald der Block verarbeitet und in einen Block aufgenommen wurde, wird die Quittung für den Konsens nicht mehr benötigt und kann aus dem Status der Blockchain entfernt werden. Daher verlangsamt NEAR seine Konsensgeschwindigkeit nicht mit mehr Daten als notwendig, aber jeder Benutzer von NEAR DA hat ausreichend Zeit, um Transaktionsdaten abzufragen. Skalierbare und kostengünstige Datenverfügbarkeit ist daher für jede Rollup-Lösung entscheidend. Mit dem Übergang des NEAR-Protokolls zur zustandslosen Validierung werden die Hardwareanforderungen für bestimmte Validatoren (Blockvalidatoren) weiter reduziert. Durch Speicherung des Status im Speicher kann NEAR mehr Shards unterstützen und damit die Dezentralisierung des Systems erhöhen.

Vorteilsanalyse

In NEAR DA wird die Konsensvalidierung von NEAR-Validatoren bereitgestellt, die Konsens bei der Verarbeitung von Blob-Einreichungen erreichen. In Bezug auf die Datenpersistenz speichern Vollknoten funktionale Eingabedaten für mindestens drei Tage, während Archivknoten Daten für längere Zeiträume speichern können.

Das Design von NEAR DA gewährleistet eine effiziente Nutzung des Konsenses, ohne übermäßige Daten zu verschwenden. Darüber hinaus wurden diese Daten bereits von allen gängigen Browsern auf NEAR indiziert, um Indexern Unterstützung zu bieten.

Schließlich verwendet NEAR DA für langfristige Verfügbarkeitszusagen einen leicht implementierbaren Ansatz, der es jedem mit begrenztem Fachwissen und Werkzeugen ermöglicht, Verpflichtungen einzugehen.

Die NEAR-Polygon-CDK-Integration ermöglicht es Entwicklern, ihre Rollups zu erstellen und Teil des Polygon-Ökosystems zu werden. Dies markiert die erste Integration von NEAR DA mit Layer-2-Stacks auf Basis von Zero-Knowledge, die Entwicklern, die nach skalierbaren Datenverfügbarkeitslösungen suchen, mehr Optionen bietet.

Fazit

Im Bereich der Blockchain ist der Wettbewerb zwischen DA-Projekten wie Celestia, EigenLayer, Avail DA und NEAR DA hart umkämpft. Trotz der Vielzahl von DA-Schichtprojekten sind ihre Kerntechnologien nicht übermäßig komplex, wobei jedes Projekt einzigartige technische und Wettbewerbsvorteile aufweist. Diese Projekte zeigen die Vielfalt und Innovation im Bereich der Blockchain-Technologie. In Zukunft werden diese Projekte voraussichtlich einen bedeutenden Beitrag zur Förderung des Wachstums und der Entwicklung des Blockchain-Ökosystems leisten, während sie sich weiterentwickeln und reifen.