Разбор слоя доступности данных: почему он важен для масштабирования блокчейна с помощью Rollups

Технология блокчейн привлекла глобальное внимание, однако одна фундаментальная проблема продолжает сдерживать массовое внедрение: масштабируемость. По мере роста объёмов транзакций и перегрузки сетей, такие цепочки уровня 1, как Bitcoin и Ethereum, сталкиваются с высокими комиссиями за газ и замедленным временем обработки. На помощь приходят решения уровня 2 — особенно роллапы, которые объединяют несколько транзакций в один пакет, чтобы снизить нагрузку на сеть. Но за этой инновацией скрывается важный, часто недооцениваемый компонент: слой доступности данных. Эта архитектурная часть — не просто техническая деталь; это основа, которая позволяет роллаутам реализовать обещания по масштабируемости, сохраняя безопасность и децентрализацию.

Почему слой доступности данных — это инфраструктурное ядро блокчейна?

Представьте блокчейн как огромный мегаполис, где информация постоянно поступает и уходит. Слой доступности данных функционирует как основная инфраструктура города — его дороги, мосты и коммуникационные сети, — обеспечивая не только хранение данных, но и их постоянную доступность и проверяемость всеми участниками сети.

Этот слой выполняет две важнейшие функции, без которых не может работать блокчейн. Во-первых, он гарантирует, что данные транзакций доступны в любой момент, создавая условия для независимой проверки транзакций участниками сети без доверия к центральному органу. Во-вторых, он служит защитой от цензуры и вмешательства, обеспечивая модель доверия, основанную на проверке без доверия, — ключевую характеристику технологии блокчейн. Без надежного слоя доступности данных даже самые инновационные решения по масштабированию рухнут под тяжестью неподтвержденных данных.

Элегантность этого подхода заключается в его простоте: отделяя вопрос доступности данных от других функций блокчейна, система становится более модульной и эффективной. Узлы сети не обязаны скачивать и проверять каждую транзакцию — они могут криптографически подтвердить наличие и доступность данных без полной вычислительной нагрузки.

Как слой доступности данных обеспечивает работу роллапов

Роллапы стали наиболее перспективным решением для масштабирования именно потому, что работают в гармонии с инфраструктурой доступности данных. Их связь — симбиотическая: роллапы сжимают данные транзакций, а слой доступности данных гарантирует, что эти сжатые данные остаются доступными для проверки.

Существует два основных типа архитектуры роллапов, каждый из которых использует слой доступности по-своему. Zero-Knowledge (ZK) роллапы используют криптографические доказательства для подтверждения транзакций вне цепочки перед их отправкой в основную цепь. Оптимистичные роллапы предполагают, что транзакции действительны по умолчанию, и включают механизмы проверки в случае спора. В обоих случаях слой доступности данных обеспечивает важнейший уровень проверки — он гарантирует, что транзакционные данные можно получить и проверить любым участником или валидатором сети, который нуждается в подтверждении их правильности.

Это создает мощный эффект: поскольку слой доступности данных занимается хранением данных и доказательством их доступности, роллапы могут сосредоточиться исключительно на порядке и выполнении транзакций. Разделение этих задач увеличивает пропускную способность и одновременно сохраняет безопасность. Надежная инфраструктура слоя доступности данных позволяет роллапам достигать нескольких трансформирующих результатов:

• Улучшенная безопасность: Обеспечивая быструю проверку транзакционных данных, слой доступности значительно повышает безопасность решений роллапов, делая их надежным инструментом масштабирования блокчейнов при сохранении гарантий целостности.

• Радикальные улучшения масштабируемости: Благодаря выделенной инфраструктуре слой доступности позволяет роллапам обрабатывать в разы больше транзакций, решая проблему масштабируемости, которая ограничивала внедрение блокчейнов.

• Значительное снижение стоимости транзакций: Взаимодействие роллапов и слоя доступности позволяет снизить комиссии за транзакции на порядок, делая блокчейн-технологии экономически доступными для широкой аудитории и разработчиков.

• Превосходный пользовательский опыт: Совокупность улучшений пропускной способности, безопасности и стоимости создает привлекательный пользовательский опыт, стимулируя более широкое внедрение и интеграцию в различные приложения.

Экосистема проектов по доступности данных, меняющих блокчейн

Рынок инфраструктуры слоя доступности данных переживает бурные инновации. Ниже — обзор ведущих проектов, продвигающих эту важную составляющую:

Celestia: пионер модульной архитектуры

Celestia выделяется своим модульным подходом к проектированию блокчейнов. Вместо попыток оптимизировать выполнение, консенсус и доступность данных внутри единой монолитной системы, Celestia разделяет эти функции на независимые специализированные слои. Такой подход позволяет разработчикам запускать собственные цепочки с настройками безопасности и масштабируемости под свои нужды.

Celestia использует доказательства доступности данных на базе кодирования с потерями (erasure coding) — техники, которая разбивает данные на избыточные части, позволяя восстановить весь набор данных из части этих частей. Это означает, что валидаторы сети могут доказать наличие данных без необходимости скачивать полные блоки, что значительно снижает требования к оборудованию. Токен TIA обеспечивает безопасность сети через стекинг, а также выполняет функции управления и оплаты транзакций внутри экосистемы Celestia.

EigenDA: нативный для Ethereum проект по доступности данных

EigenDA ориентирован на Ethereum-роллапы и использует новую экосистему EigenLayer для обеспечения совместной безопасности сервисов доступности данных. Позволяя стейкерам Ethereum «перестейкать» свои ETH для валидации доступности данных, EigenDA создает экономически защищенную инфраструктуру, специально предназначенную для нужд данных роллапов.

Система использует кодирование с потерями и KZG-коммиты (криптографические схемы подтверждения) для эффективных операций с данными. Особенно привлекательно то, что в приватных тестах достигнута пропускная способность 10 МБ/с с планами масштабирования до 1 ГБ/с. Меньшие капитальные затраты за счет совместной безопасности и снижение требований к хранению делают EigenDA привлекательным выбором для операторов роллапов.

Avail: инфраструктура данных, ориентированная на суверенитет

Запущенный Polygon, Avail делает ставку на масштабируемость и межоперабельность для приложений Web3. Он выступает как базовый слой доступности данных, специально поддерживающий суверенные роллапы — приложения, которые используют Avail для данных, сохраняя собственные среды выполнения.

Техническая архитектура Avail сочетает избыточность данных, кодирование с потерями и векторные коммиты для эффективной и безопасной проверки данных. Особенно изящной особенностью является возможность случайного выборочного тестирования небольших фрагментов данных легкими клиентами, а при объединении выборок с разных клиентов — проверка наличия всех данных блока без необходимости скачивать весь блок. Такой статистический подход обеспечивает безопасность и значительно снижает ресурсы. Партнерство с StarkWare подчеркивает важность проекта для масштабируемых решений в блокчейне.

KYVE: децентрализованная инфраструктура проверки данных

KYVE предлагает иной подход — это протокол децентрализованной проверки и передачи данных. Вместо простого хранения доступных данных, KYVE обеспечивает их неизменность, проверяет целостность и обеспечивает легкий доступ к ним в разных слоях хранения.

Протокол создает стандартизированный интерфейс для работы с данными по всему экосистеме, объединяя разные слои хранения и доступности. Поддержка KYVE такими крупными фондами, как NEAR, Solana и Coinbase Ventures, подчеркивает его значимость. Проект планирует предоставлять Data Rollups как услугу (DRaaS), позволяя разработчикам и операторам роллапов получать профессиональную инфраструктуру данных. Токен KYVE обеспечивает безопасность сети через Proof of Stake и участвует в децентрализованном управлении.

NEAR DA: экономически эффективная доступность данных для Ethereum

Запущенный NEAR Foundation в конце 2023 года, NEAR DA специально ориентирован на снижение затрат для Ethereum-роллапов. Предлагая хранение calldata в разы дешевле, чем в Ethereum Layer 1 — примерно в 8000 раз — NEAR DA делает сложные решения роллапов экономически доступными для большего числа проектов.

NEAR DA интегрируется с NEAR Open Web Stack, предоставляя разработчикам дополнительные инструменты, такие как FastAuth для упрощения входа пользователей и библиотеку для децентрализованной разработки фронтенда. Это позиционирует NEAR не только как поставщика данных, но и как полноценную платформу для модульной разработки блокчейнов на Ethereum.

Storj: децентрализованное облачное хранение с экономическими стимулами

Storj реализует доступность данных через децентрализованное облачное хранение. Он распределяет зашифрованные файлы по глобальной сети независимых узлов, устраняя точки отказа и повышая приватность и безопасность. Каждый файл шифруется с помощью AES-256-GCM, затем разбивается на части и распределяется по сети.

Сеть состоит из трех компонентов: Storage Nodes — узлы хранения, зарабатывающие STORJ за услуги; Uplink Clients — инструменты для работы с файлами; Satellites — управляющие доступом, метаданными и учетом. Модель оплаты по использованию и совместимость с Amazon S3 делают Storj привлекательным для разработчиков. Стимулируя операторов узлов микроплатежами, Storj создает самодостаточную сеть поставщиков хранения.

Filecoin: масштабируемое децентрализованное хранение

Filecoin — это рынок хранения данных, где пользователи покупают место у распределенных провайдеров. Используя криптографические доказательства, он гарантирует не только хранение, но и активное поддержание и доступность данных со временем.

Протокол использует специальные механизмы доказательства: proof-of-replication (PoRep) подтверждает, что провайдер действительно хранит заявленные данные, а proof-of-spacetime (PoSt) — подтверждает постоянное хранение в течение длительного времени. Интеграция с IPFS создает мощную комбинацию — IPFS занимается распределением данных по контенту, а Filecoin добавляет экономический стимул для их сохранения. Разработчики привлекаются масштабируемостью, совместимостью с IPFS и меньшими затратами по сравнению с централизованным хранением.

Основные вызовы инфраструктуры доступности данных

Несмотря на значительный прогресс, инфраструктура слоя доступности данных сталкивается с серьезными препятствиями:

Масштабируемость хранения и экономические ограничения: по мере роста транзакционных объемов требования к хранению растут экспоненциально. Проблема усугубляется необходимостью постоянной доступности и криптографической проверяемости данных, что создает вычислительные и хранилищные узкие места, угрожающие экономической эффективности инфраструктуры.

Ограничения сетевой инфраструктуры: инфраструктура слоя доступности зависит от надежных сетевых каналов для быстрого распространения данных. Ограничения пропускной способности и задержки по всему миру могут задерживать подтверждение транзакций и снижать преимущества производительности, оправдывающие использование роллапов.

Нагрузки на вычислительную проверку: проверка целостности и подлинности больших объемов данных требует значительных ресурсов. С ростом данных могут возникать узкие места при проверке, особенно для легких клиентов с ограниченным оборудованием.

Межцепочечная совместимость: рост числа блокчейн-сетей требует слоев доступности, работающих без сбоев на разных цепочках. Мостовые роллапы, связывающие несколько блокчейнов, сталкиваются с сложностями в обеспечении доступности и целостности данных при разных механизмах консенсуса.

Баланс между децентрализацией и масштабируемостью: фундаментальный компромисс — увеличение децентрализации обычно снижает масштабируемость, а централизованные решения подрывают доверие к блокчейну. Поиск баланса между этими противоречиями остается открытой задачей.

Пути развития: доступность данных как основа масштабируемости

Синергия инфраструктуры доступности данных и решений роллапов — это поворотный момент в развитии блокчейна. Благодаря улучшениям в сжатии данных, межцепочечной совместимости и криптографических проверках, экосистема получает все более мощные инструменты для реального внедрения.

Инфраструктура слоя доступности данных превратилась из технической детали в центральную опору архитектуры блокчейна. Ее дальнейшее совершенствование напрямую определит скорость достижения масштабируемости, эффективности и пользовательского опыта, необходимых для массового принятия. Для разработчиков, валидаторов и пользователей понимание слоя доступности данных — ключ к осмыслению прогресса современных решений роллапов и реализации обещаний блокчейн-технологий.