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创始团队详解EigenDA:为rollup带来超大规模数据可用性

2023-09-08 金色财经 来源:区块链网络

作者:EigenLabs团队,翻译:区块链网络xiaozou

你应该已经知道了什么是数据可用性,以及为什么它对区块链和rollup来说很重要。

EigenDA是以太坊上一种安全、高吞吐量、去中心化数据可用性(DA)服务,使用EigenLayer再质押原语。由EigenLabs开发的EigenDA将是在EigenLayer上推出的首个主动验证服务(AVS)。一旦启动,restaker将能够将质押委托给执行EigenDA验证任务赚取服务费的节点运营商,并且rollup将能够将数据发布EigenDA,获取更低的交易成本,更高的交易吞吐量,以及整个EigenLayer生态系统的安全可组合性,安全性和吞吐量设计为随着再质押和选择服务该协议的运营商的数量水平扩展。

我们计划让EigenDA为以太坊生态系统做出如下贡献:

一种面向致力于以太坊最终扩展的rollup的创新的DA解决方案,其安全性来自以太坊的质押者和验证者,并为这些质押者和验证者贡献价值。EigenDA是建立在一些核心思想和Danksharding底层数据库基础上的,Danksharding是对以太坊生态系统的重要升级,可以在这些技术的实战考验中发挥作用。

一种高吞吐量和低成本标准,支持发展新的链上用例。EigenDA将支持跨多人游戏、社交网络和视频流的应用,并采用灵活的可变费用模式和固定费用模式。

保护去中心化的关键因素。在像EigenLayer这样的共享安全系统中,如果每个节点运营商都被要求下载和存储使用该系统的所有链,那么很少有节点运营商能够做到,系统最终会有中心化风险。EigenDA的建立就是为了防止这种中心化趋势;它在跨多个参与节点分配工作时具有高性能,只要求每个节点运营商执行少量工作。

可编程信任力量的证明。EigenDA试图证明,除了以太坊共识之外,以太坊质押者和验证者还可以支持关键的以太坊基础设施,AVS(如EigenDA)和AVS用户(如使用EigenDA的rollup)可以获取新业务及代币模式的成功,这些模式基于的是以太坊信任网络之上的模块化。

我们很高兴看到有几个团队已经明确表示要将EigenDA整合到他们的L2基础设施中,包括:从L1向以太坊L2过渡的Celo;BitDAO生态系统外的Mantle及其配套产品;提供zkWASM执行层的Fluent;提供Move执行层的Offshore;提供专为金融应用设计的zk-OP混合rollup的LayerN,等等。

我们将继续寻找基础层合作伙伴来构建EigenDA,并邀请各种各样的rollup了解更多关于协议的信息——特别是那些正在努力实现高吞吐量用例(要求10MBps甚至更高吞吐量)的rollup。

1、技术架构

下图显示了EigenDA的基本数据流。

排序器创建一个交易块,并发送请求以分散数据blob。

负责将数据blob擦除编码成块,生成KZG承诺和KZG证明,并将这些承诺、块和证明发送给EigenDA网络的操作节点。

将能够运行自己的disperser,或者使用第三方(例如EigenLabs)运行的dispersal服务,以求便捷及分摊签名验证成本。Rollup可以乐观地使用dispersal服务,这样在服务无响应或审查情况下,rollup可以使用自己的disperser,从而在乐观模式下获取摊销优势,而不会牺牲掉抗审查性。

EigenDA节点根据KZG承诺验证它们收到的数据块,保存数据,然后生成签名并将签名返回给disperser进行聚合。

2、技术考量

既然我们已经对EigenDA的架构有了基本的了解,那么让我们来讨论一下该系统旨在实现的好处和性能。下面是一个简短的特性列表,我们认为这些特性对于一个好的有用的rollup数据可用性层来说是必不可少的:

经济学

吞吐量

安全性

可定制性

我们将从EigenDA的角度来看待各个特性。

(1)经济学

今天,由于以太坊的加密经济安全保证,许多L2使用以太坊作为数据可用性层。这导致了极高且不稳定的成本,rollup在与其他所有以太坊用户竞争基于拥堵定价的有限区块空间。例如,今年迄今为止,Arbitrum和Optimism都在以太坊的calldata(数据可用性)成本上花费了数千万美元,每月花费都不固定。数据可用性系统的一个主要价值主张是显著降低这些成本,并为rollup提供更可预测的成本结构。

降低成本

运营DA系统所产生的成本有三个基本方面。让我们分析一下EigenDA是如何在每个维度上最小化底层成本结构的:

质押的资本成本。质押者质押资金保障DA层的安全,可能希望获得一定比例的收益,以抵消他们的机会成本。EigenDA通过使用EigenLayer降低了质押的资本成本,EigenLayer采用共享安全模型,允许在各种应用中使用相同的质押,从而创造了规模经济。

运营成本。EigenDA不需要各节点下载和存储所有数据,而是使用擦除编码将数据分成更小的数据块,并且只需要运营商下载和存储单个数据块,是完整数据blob的一小部分。与存储整个blob相比,这让每个节点运营商的成本更低,使EigenDA“轻量级”,可以由许多节点操作。随着越来越多的节点加入到EigenDA网络中,网络中各节点的资源成本就会降低。这使得大量节点运营商能够以较低且边际下降的成本保障EigenDA。

拥塞成本。所有区块链中的带宽利用率都接近了系统容量,为了对抗拥塞问题,数据开始变得更加昂贵。EigenDA通过两种方式减轻拥塞:第一种方式是拥有更高的吞吐量,试图使拥塞成为一种罕见现象;第二种方式是允许带宽预定,EigenDA可以以折扣成本确保rollup预定的吞吐量。为了保持灵活性,EigenDA还允许rollup按需支付吞吐量。

Rollup经济学

Rollup经济学在根本上不同于L1经济学,因为DA成本不仅高昂,还不可预测,成本产生自非原生代币。这使得rollup很难向用户做出价格承诺以及补贴最初的采用,因为它们必须在自己的rollup代币和支付DA费用的代币之间承担“汇率风险”。相比之下,L1支付固定通胀,并且可以免费提供一定的每秒交易量来吸引用户。

在EigenLayer,我们正在探索一种机制,让rollup以可预测的长期预订率向参与者支付原生rollup代币,以EigenLayerrestaker可以接受的条件。这将共享安全系统的固有规模优势与稳定的原生代币支付的固有优势结合在一起,以帮助启动引导rollup的使用。

(2)吞吐量

吞吐量是DA系统的另一个基本价值主张。EigenDA旨在实现水平扩展,这样网络上的运营商越多,网络支持的吞吐量就越大。在对一组具有标准性能特征的100个节点的私测中,EigenDA已经展示了高达10MBps的吞吐量,并有扩展到1GBps的路线图。这为以太坊上的多人游戏和视频流等带宽密集型应用打开了大门。

EigenDA通过其设计三支柱提供高吞吐量:

解耦DA和共识。现有DA系统将数据blob的可用性证明与数据blob的排序耦合到一个“单体”架构中。数据证明是并行的,节点可以独立地证明不同数据blob的可用性;然而,排序需要对数据blob进行序列化,因此会产生明显的共识滞后。虽然这种耦合可能有利于作为最终排序来源的系统的安全性,但在旨在伴随以太坊区块链的DA系统中,它既不被需要也没有用处,DA系统有自己的排序系统,无论如何rollup都依赖它进行结算。通过消除排序和设计一个单纯的DA系统时不必要的复杂性,EigenDA显著提高了吞吐量和延迟。

擦除编码。EigenDA允许rollup获取想要发布到EigenDA的数据,将其分解为更小的数据块,并在将数据碎片化存储之前对这些数据块进行擦除编码。EigenDA使用KZG多项式承诺(ZK证明的核心数学方案),要求节点只下载少量数据[O(1/n)],而无需下载整个blob。与使用欺诈证明来检测数据恶意数据编码的系统不同,EigenDA采用KZG承诺形式的有效性证明,使节点能够验证数据的正确编码。

直接单播而非P2P。现有DA解决方案使用点对点(P2P)网络来传输blob,在P2P网络中,运营商从其peers(端点)那里接收blob,然后将相同的blob再次广播给其他人。这极大地限制了可实现的DA率。在EigenDA中,Disperser直接将blob发送给EigenDA运营商。通过依赖单播(直接通信)来分散数据,EigenDA可以在本地网络延迟中确认DA,而不必通过昂贵的gossip协议。这消除了P2P带来的重大gossiping惩罚,并带来更快的数据交付时间。

(3)安全性

我们使用安全性作为一个概括性用语,涵盖了安全和活力,以及去中心化和抗审查性。以下特性证明了EigenDA的安全性:

EigenLayer。通过使用再质押,EigenDA从EigenLayer系统中借鉴了两个不同方面的安全性:一是经济安全,二是去中心化。EigenDA是为了以协同的方式利用EigenLayer和以太坊生态系统中两种不同的信任元素而构建的。

托管证明。在EigenDA中,节点运营商失败的一个关键模式是节点在签署数据项时数据项的实际存储时间没有达到要求时间。为了解决这个问题,EigenDA使用了一种称为托管证明的机制,该机制最初是由以太坊基金会的JustinDrake和DankradFeist提出的。使用托管证明,每个节点运营商必须常规地计算函数值,只有当他们存储了所分配的blob块时才能计算出函数值。如果他们在不计算该函数的情况下对blobs进行验证,则节点持有的ETH可以被任何有权访问其数据项的人罚没。

DualQuorum。EigenDA还有一个称为DualQuorum的功能,可以要求两个独立的quorum来证明数据的可用性。例如,一个quorum将由ETHrestaker组成(ETHquorum),第二个quorum可能由rollup原生 quorum达成妥协。

抗审查性。EigenDA提供比耦合DA层更高的瞬时抗审查性。这是因为耦合DA架构通常依赖于单个leader或区块提议者对数据blob进行线性排序,从而产生瞬时审查瓶颈。相比之下,在EigenDA中,rollup节点可以直接分散并接收大多数EigenDA节点的签名,从而提高了对大多数EigenDA节点的抗审查性,而不受单个leader所束。

(4)安全分析

如前所述,EigenDA建立在通过EigenLayer进行的ETH质押之上,并使用具有可配置编码比率的擦除码,该编码比率可以由rollup设置。有三个不同的角度来分析像EigenDA这样的区块链系统的安全性;让我们具体来看每个视角,以及如何应用于如上所述的EigenDA:

拜占庭容错(BFT:Byzantinefaulttolerance):假设一部分节点是诚实的,完全遵循协议,而另一部分节点是恶意的,可以任意偏离协议。

DA是安全的,即,只要X%的节点是诚实的,数据就可以被检索到,其中X的范围可以是10%到50%,具体取决于编码比率。

纳什均衡模型(NashEquilibriummodel):假设不同collusion(串谋)的节点独立行动,分析每个节点或小规模collusion节点遵循协议的经济激励机制。

只要collusion小于(1-X),存储数据以及向用户提供数据就是NashEquilibrium:存储数据是通过托管证明来确保为一个equilibrium的,这将罚没不存储数据的节点的ETH;提供数据确保是一个equilibrium,因为数据分散在许多节点上,从而形成了提供数据的竞争性市场。

纯加密经济模型:假设所有质押都由同一节点持有,并对经济腐败成本进行建模。

只要数据是可用的,或者相当于是可用的,只要X%的节点是诚实的,任何不托管数据的节点所质押的ETH将被罚没。然而,EigenDA并不具有无条件的加密经济安全;如果所有节点串通并隐瞒数据,则可能无法罚没它们。在前面描述的DualQuorum模型中,质押代币是ETH和rollup原生代币,即使在不可能罚没ETH的情况下,rollup也可以罚没原生代币。

如我们所见,EigenDA建立在一个信任模型上,不仅需要来自ETH质押的经济信任,还需要节点运营商的去中心化和独立性,以便安全运行。幸运的是,EigenLayer允许EigenDA从以太坊借用这两种信任机制。

(5)可定制性

Rollup开发人员可以按需求灵活调整参数来实现EigenDA。EigenDA的模块化特性使rollup能够自定义安全性/活跃性权衡、质押代币模式、擦除编码、可用支付代币等等。

正如上文所讨论的,EigenDA中一些最重要的灵活决策是经济决策。例如,rollup可以选择使用dualquorum质押,其中他们质押自己的代币以保证数据可用性;或者,rollup可以选择按需或预定的成本结构。

3、战略考量

最后,我们相信,除了上述技术特性之外,EigenDA还为rollup提供了战略价值。

以太坊质押者和验证者是为EigenLayer提供动力的跳动的心脏,相应地,也为EigenDA提供了动力。通过采用EigenDA,rollup可能会与这些以太坊利益相关者站在同一战线,他们明确重视去中心化、抗审查性、开源软件以及可组合的、无需许可的创新。

EigenDA计划成为在EigenLayer生态系统中推出的众多AVS中的头一个。我们预见到,随着AVS数量的增长,它们之间将具有可组合性优势,这将使这些AVS的最终用户受益,我们希望包含各种各样的rollup。例如,在EigenDA之后,我们期待看到推出的AVS的用例包括排序、快速确认、watcher网络、桥接、公平排序,甚至人工智能。

EigenDA正处于实现远大愿景漫长之旅的早期阶段。EigenLabs团队正在寻找基础层合作伙伴,他们希望与我们围绕EigenDA进行密切合作,同时也希望可以在众多项目上长期合作,最终成为长期合作伙伴。我们希望这是一个共同推动以太坊生态系统走向更开放创新的机会,我们期待尽可能地支持你的项目。

4、前进之路

与我们的设计理念一致,我们有一个分阶段的EigenDA路线图,EigenDA的各种特性将一步步构建和发布。第一版EigenDA将于今年晚些时候上线测试网。

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编译者/作者:金色财经

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