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比特池塘 区块链技术 正文

模块化区块链: 数据可用性DA

何幕之之rl
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" s& R+ w8 G. i( n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Celestia3 l$ l5 m& p4 M
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, 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?
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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。2 v( e) d* s9 @
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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。& }# K' O! j) {8 Z
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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.
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& \* K& D3 W6 g. Q3 D2)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。- Z' Q. H8 k( @+ R
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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。" z2 v5 w% m  p
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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)。
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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。
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, ~2 o% R% y2 L
) E. N2 J3 p% ~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。
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: l5 N' U5 O1 d2 Q3 B; O  N, o
5 h) p1 d3 Y$ B0 [  d+ j" u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。
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4 ~  p. [3 q! o8 B1 G- [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。
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( v& J  J, ]1 G, o6 j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?! J2 {- d+ A+ ^- o
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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%。/ P3 i% e' T3 }) m- O
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2 Z" U5 [0 ?1 ^" W8 {2 M" gDAS 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。
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