Розкриття сутності рівня доступності даних: чому це важливо для масштабування блокчейну за допомогою Rollups

Технологія блокчейн привернула світову увагу, однак одна фундаментальна проблема й досі стримує масове впровадження: масштабованість. Зі зростанням обсягів транзакцій та перевантаженням мереж, ланцюги рівня-1, такі як Bitcoin та Ethereum, стикаються з надзвичайно високими комісями за газ та повільнішими часами обробки. На допомогу приходять рішення рівня-2 — зокрема ролапи, які об’єднують кілька транзакцій у один пакет, щоб зменшити навантаження на мережу. Але за цим інноваційним підходом стоїть критичний, але часто недооцінюваний компонент — рівень доступності даних. Ця архітектурна складова не просто технічна деталь; це основа, яка дозволяє ролапам виконувати обіцянки щодо масштабованості, зберігаючи при цьому безпеку та децентралізацію.

Чому рівень доступності даних є інфраструктурним каркасом блокчейну?

Уявіть блокчейн як розлогий мегаполіс, де інформація постійно тече в і з нього. Рівень доступності даних функціонує як основна інфраструктура міста — дороги, мости та комунікаційні мережі, — забезпечуючи не лише збереження даних, а й їхню безперервну доступність і можливість перевірки всіма учасниками мережі.

Цей рівень виконує дві важливі функції. По-перше, він гарантує, що дані транзакцій завжди доступні для перевірки, створюючи умови для незалежної верифікації транзакцій учасниками мережі без довіри до центрального органу. По-друге, він слугує захистом від цензури та підробок, забезпечуючи модель довірчої перевірки, яка є основою технології блокчейн. Без надійного рівня доступності даних навіть найінноваційніше рішення щодо масштабованості не витримало б навантаження неверифікованих даних.

Гармонійність цього дизайну полягає у простоті: відокремлюючи питання доступності даних від інших функцій блокчейну, система стає більш модульною та ефективною. Узли мережі не зобов’язані завантажувати та перевіряти кожну транзакцію — вони можуть криптографічно підтвердити існування та доступність даних без повного обчислювального навангу.

Як рівень доступності даних забезпечує роботу ролапів

Ролапи стали найперспективнішим рішенням для масштабування саме тому, що вони працюють у тандемі з інфраструктурою доступності даних. Взаємодія є взаємозалежною: ролапи стискають дані транзакцій, а рівень доступності даних гарантує, що ці стислі дані залишаються доступними для перевірки.

Існує два основних архітектурних підходи ролапів, кожен із яких по-різному використовує рівень доступності даних. Zero-Knowledge (ZK) ролапи застосовують криптографічні докази для підтвердження транзакцій поза ланцюгом перед їхнім внесенням до основного ланцюга. Оптимістичні ролапи, натомість, припускають, що транзакції є валідними за замовчуванням, але включають механізми перевірки у разі спірних випадків. У обох моделях рівень доступності даних забезпечує ключовий рівень перевірки — він гарантує, що транзакційні дані можна отримати та перевірити будь-яким учасником або валідатором мережі.

Це створює потужний ефект: оскільки рівень доступності даних відповідає за збереження та підтвердження доступності даних, ролапи можуть зосередитися виключно на порядку та виконанні транзакцій. Відокремлення цих функцій підвищує пропускну здатність і зберігає безпеку. Надійна інфраструктура доступності даних дозволяє ролапам досягати кількох трансформаційних результатів:

• Покращена безпекова архітектура: забезпечуючи швидкий доступ до перевірки транзакційних даних, рівень доступності значно підвищує безпекові характеристики ролапів, роблячи їх надійним інструментом для масштабування блокчейнів із збереженням цілісності.

• Радикальні покращення масштабованості: з виділеною інфраструктурою доступності даних ролапи здатні обробляти експоненційно більші обсяги транзакцій, безпосередньо вирішуючи проблему масштабованості, яка стримувала широке впровадження блокчейнів.

• Значне зниження транзакційних витрат: синергія ролапів і рівня доступності даних дозволяє зменшити комісії за транзакції у кілька порядків, роблячи технологію блокчейн економічно доступною для широкої аудиторії користувачів і розробників.

• Покращений досвід користувача: сумарні покращення у пропускній здатності, безпеці та економічності створюють привабливий користувацький досвід, що сприяє ширшій Adoption та інтеграції у різні застосунки.

Екосистема проектів рівня доступності даних, що змінює блокчейн

Ринок рівня доступності даних зазнав стрімких інновацій. Ось аналіз провідних проектів, які просувають цю критичну інфраструктуру:

Celestia: піонер модульної архітектури

Celestia вирізняється своєю модульною концепцією проектування блокчейнів. Замість спроб оптимізувати виконання, консенсус і доступність даних у єдиній монолітній структурі, Celestia розділяє ці функції у незалежні спеціалізовані шари. Це дозволяє розробникам запускати власні ланцюги з налаштованою безпекою та масштабованістю відповідно до своїх потреб.

Celestia використовує докази доступності даних, побудовані на ерасійському кодуванні — техніці, яка розбиває дані на надлишкові частини, щоб відновити весь набір даних із підмножини. Це означає, що валідатори мережі можуть довести наявність доступності даних без завантаження повних блоків, що значно зменшує апаратні вимоги для участі. Токен TIA забезпечує безпеку мережі через стейкінг, а також виконує функції управління та оплати транзакцій у екосистемі Celestia.

EigenDA: нативний для Ethereum рівень доступності даних

EigenDA орієнтований на ролапи Ethereum і використовує новий підхід: він інтегрує екосистему EigenLayer для спільної безпеки сервісів доступності даних. Дозволяючи стейкерам Ethereum «перестейкати» свої ETH для підтвердження доступності даних, EigenDA створює економічно безпечну інфраструктуру, спеціально розроблену для потреб ролапів.

Система застосовує ерасійське кодування та KZG-зобов’язання (криптографічна схема зобов’язань) для ефективних операцій з даними. Особливість EigenDA — здатність обробляти високі обсяги даних: приватні тести показали швидкість 10 МБ/с із планами масштабування до 1 ГБ/с. Орієнтація на мінімізацію капітальних витрат через спільну безпеку та зменшення вимог до зберігання робить його привабливим вибором для операторів ролапів.

Avail: інфраструктура даних із фокусом на суверенітет

Запущений Polygon, Avail орієнтований на масштабованість і взаємодію для застосунків Web3. Він виступає як базовий рівень доступності даних, що підтримує суверенні ролапи — застосунки, які прагнуть використовувати Avail для доступності даних, водночас маючи власні середовища виконання.

Технічна архітектура Avail поєднує надлишковість даних, ерасійське кодування та векторні зобов’язання для створення ефективної та безпечної перевірки даних. Особливий елегантний аспект — легкі клієнти можуть випадковим чином вибирати невеликі частки даних, а шляхом агрегування зразків від багатьох клієнтів по всій мережі можна перевірити існування цілого блоку без завантаження повного обсягу даних. Такий статистичний підхід зберігає гарантії безпеки і водночас зменшує ресурси. Партнерства з StarkWare підкреслюють важливість цього проекту для масштабованих рішень у різних блокчейнах.

KYVE: децентралізована інфраструктура валідації даних

KYVE пропонує інший підхід до проблеми даних: він функціонує як децентралізований протокол валідації та передачі даних. Замість просто зберігати доступність, KYVE забезпечує незмінність даних, їхню цілісність і зручне отримання з різних сховищ.

Протокол створює стандартний інтерфейс для роботи з даними у всій екосистемі, з’єднуючи різні рівні зберігання та доступності. Підтримка KYVE від провідних фондів, таких як NEAR, Solana і Coinbase Ventures, підкреслює його значущість. Проект прагне надати Data Rollups як сервіс (DRaaS), щоб розробники та оператори ролапів мали доступ до професійної інфраструктури даних. Токен KYVE забезпечує безпеку мережі через Proof of Stake і сприяє децентралізованому управлінню.

NEAR DA: економічно ефективна доступність даних для Ethereum

Запущений NEAR Foundation наприкінці 2023 року, NEAR DA орієнтований на зниження витрат для ролапів Ethereum. Завдяки значно дешевшому зберіганню calldata порівняно з Ethereum Layer 1 — приблизно у 8000 разів дешевше — NEAR DA робить складні рішення ролапів економічно доступними для ширшого кола проектів.

NEAR DA інтегрується з NEAR Open Web Stack, пропонуючи інструменти для розробників ролапів, включно з FastAuth для швидшого запуску користувачів і бібліотекою для децентралізованої розробки фронтенду. Це позиціонує NEAR не лише як провайдера доступності даних, а й як повноцінну платформу для модульної розробки блокчейнів на Ethereum.

Storj: децентралізоване хмарне зберігання з економічними стимулами

Storj підходить до доступності даних через призму децентралізованого хмарного зберігання. Вони розподіляють зашифровані файли по всесвітній мережі незалежних вузлів, усуваючи єдині точки відмови та підвищуючи приватність і безпеку. Перед розподілом кожен файл шифрується AES-256-GCM, потім розбивається на частки та розподіляється по мережі.

Мережа складається з трьох компонентів: Storage Nodes — вузли з даними, які отримують STORJ-токени за послуги; Uplink Clients — інструменти для роботи з файлами; Satellites — керують доступом, метаданими та обліком. Модель оплати за використання та сумісність з Amazon S3 роблять Storj привабливим для розробників. Заохочуючи операторів вузла micropayments, Storj створює самодостатню мережу постачальників зберігання.

Filecoin: масштабне децентралізоване зберігання

Filecoin — це ринок зберігання, де користувачі купують сховище у розподілених провайдерів. Поєднуючи криптографічну перевірку та економічні стимули, Filecoin гарантує не лише збереження даних, а й їхню активну підтримку та доступність з часом.

Протокол використовує спеціальні докази: proof-of-replication (PoReP) підтверджує, що провайдери дійсно зберігають дані, а proof-of-spacetime (PoSt) — доводить тривале збереження. Інтеграція з IPFS створює потужну комбінацію — IPFS відповідає за контент-адресне поширення даних, а Filecoin додає економічний стимул для збереження. Розробники приваблені масштабами, сумісністю з IPFS і меншими витратами порівняно з централізованим зберіганням.

Важливі виклики інфраструктури доступності даних

Попри значний прогрес, рівні доступності даних стикаються з серйозними перешкодами:

Масштабованість зберігання та економічні обмеження: з ростом обсягів транзакцій зростає й потреба у зберіганні даних. Водночас дані мають залишатися доступними та криптографічно перевірюваними, що створює обчислювальні та сховищні вузькі місця, які підривають цінність рівня доступності.

Обмеження мережевої інфраструктури: рівні залежать від швидкої та стабільної мережі для поширення даних. Обмеження пропускної здатності та затримки у глобальних мережах можуть уповільнювати підтвердження транзакцій і зменшувати переваги ролапів.

Обчислювальні накладні витрати на перевірку: підтвердження цілісності та автентичності великих обсягів даних вимагає значних ресурсів. Зі зростанням обсягів даних перевірки можуть ставати вузьким місцем, особливо для легких клієнтів із обмеженим обладнанням.

Мульти-ланцюгова взаємодія: з розширенням кількості блокчейнів зростає потреба у рівнях доступності, що працюють у різних мережах. Мости між ланцюгами ускладнюють підтримку цілісності та доступності даних у різних механізмах консенсусу.

Баланс між децентралізацією та масштабованістю: цей баланс залишається відкритим викликом: підвищення децентралізації зазвичай зменшує масштабованість, тоді як централізовані рішення підривають довіру до блокчейну.

Шлях уперед: доступність даних — основа масштабованості

Взаємодія між інфраструктурою доступності даних і ролапами стала переломним моментом у розвитку блокчейну. Зі зростанням інновацій — покращенням стиснення даних, міжланцюговими протоколами, криптографічними методами — екосистема отримує все потужніші інструменти для широкого застосування.

Рівень доступності даних перетворився з технічної дрібниці на центральну опору архітектури блокчейну. Його подальше вдосконалення безпосередньо визначатиме швидкість досягнення блокчейном масштабованості, ефективності та зручності для масового користування. Для розробників, валідаторів і користувачів розуміння ролі рівня доступності даних є ключовим для усвідомлення, чому сучасні ролапи — це справжній прогрес у реалізації обіцянок блокчейн-екосистеми.