讲到模块化区块链，数据可用性DA是一个绕不过去的主题。无论是 以太坊 大热的EIP-4844提案还是通用的DA层解决方案Celestia$ \0 E) Z: j8 U2 V `) |
, 都跟DA 有着密不可分的关系。 那DA 到底是什么呢？为什么DA 方案能提升区块链网络的性能？
在讲DA 之前，我们先来思考一个问题： 怎么确保区块中包含的交易是在链上实际发生的？换种说法，在区块链网络中实际发生的交易是否被真实地包含在区块中呢？ DA 即保证数据在链上可用，让区块信息能真实反映实际的链上交易情况。6 a! N1 ~5 s2 ~) @, o. }
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在区块链网络中通常包含2类节点：全节点和轻客户端。1 \, O+ \9 b; ~: V* r6 @
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1) 全节点；下载区块中的所有数据进行验证，能够最大程度地保证DA.
2)轻客户端。只下载区块头进行验证，并假设区块包含的都是有效交易。 这里存在的问题是，恶意的区块生产者可以通过构建一个包含无效交易的区块，去欺骗轻客户端。
那竟然轻客户端的安全性较差，网络中全部运行全节点不就好了吗？ 理想跟现实之间的差距在于成本，运行全节点需要下载全部的区块数据（存储、带宽等要求高）。 因此，除了专业的节点运营商，普通用户没有动力去运行全节点。
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那轻节客户端还有什么办法可以保证安全性呢？ 聪明的开发者想到用欺诈证明解决轻客户端的安全性问题，简单来讲，与轻客户相邻的全节点可以通过发送欺诈证明，告知轻客户端区块无效。 因此，从理论上讲，轻客户端+欺诈证明能实现全节点级别的安全性（前提是至少有一个诚实全节点发送欺诈证明）。$ @9 U+ R6 v% u3 P( x6 O2 q+ z* D! |
那轻客户端的安全性问题就解决了吗？不。 原因是，恶意区块生产者可以选择扣留一部分数据不发布，此时诚实全节点会发出警告。如下图所示，区块生产者在T3 补全所有区块数据。3 U' [: V. t0 N5 L" ]
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因此，欺诈证明并不是有效的解决方案。 选择不发布数据不是唯一可归因错误。比如在T3 阶段，很难去证明到底是恶意区块生产者扣留了部分数据，还是检验节点的恶意误报。$ i9 O( S) u! B% e
那么，验证节点对恶意区块的警告行为是否因受到激励？ 此时就会面临一个三难困境。 1) 如果激励为正，此时恶意验证节点可以通过发出虚假警报获利； 2) 如果激励等于0，意味着恶意验证者能零成本发起DOS 攻击； 3) 如果激励为负，可能只有为爱发电的节点才愿意做。/ ]+ P3 @. @( t# G% t
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说了这么多，到底有没有办法可以解决轻客户端的安全性问题？有。 就是我们接下来要讲的数据可用性抽样，即轻客户端只要随机下载一部分数据进行验证，就能确保数据的可用性。 关于DA Sampling 的底层技术实现，此推文不做深入探讨。通过一个简单的场景模拟，简单了解下它的逻辑实现。6 n1 \/ o- P ?! b8 ^, L' s$ K5 u
场景如下： 现在有2枚硬币：1枚两面都是数字；1枚一面是数字，另外一面是图案。 现在2枚硬币给到你，怎么确认哪枚是两面都是数字的呢？, S0 ?" c# k" m
其实很简单，我们只需要无差别地掷硬币记录情况即可。 如果前2次掷的都是数字，意味着这枚硬币有（1-0.5^2）的概率是2面都是数字的那枚。同样地，如果前n次掷的都是数字，此时2面都是数字的概率是（1-0.5^n）. 只要重复这个过程20次，上述可能性将变成99.9999%。
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DAS 的逻辑实现正是基于上述原理。 轻客户端无需下载所有的区块数据，只需要随机下载少量数据进行验证，就能保证数据可用性。 更直观地，如果区块的大小是4MB, 轻客户端进行随机20次1kb的数据抽样。意味着只需要下载0.5%的数据，就能够实现置信水平高达99.9999%的数据可用性。% s- Q, i* j |6 e8 M' L6 Q9 q1 p
