时间：2022-01-16|浏览：337
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数据可用性问题最直接的解决方案是，强制全节点下载由序列器转储的所有数据到数据可用性层或解决方案上。但与此同时，我们也清楚这对我们并无帮助，因为这需要全节点跟上序列器的交易计算速度，并提高运行全节点的硬件要求，最终会阻碍去中心化的发展。
因此很明显，我们需要一个更好的解决方案来解决这个问题，而且幸运的是，我们碰巧就有一个。
数据可用性证明
每当序列器转储一个新的交易数据块时，节点可以通过数据可用性证明来进行数据「采样」，以确保这些数据确实是由序列器所提供的。
虽然数据可用性证明的工作原理涉及大量数学计算以及技术术语，但我还是会尽力向大家解释清楚（参见John Adler）。
我们首先可以要求由序列器转储的交易数据块进行擦除编码处理，而这也就意味着原始数据的规模将变大一倍，之后新的以及额外的数据则被编码为冗余数据（这就是我们所说的擦除代码）。擦除数据编码之后，我们便可以用任意 50% 擦除编码的数据来恢复原始数据的全部内容。
擦除代码技术和游戏《堡垒之夜》中能让你在那次吓到猫以后继续欺负你那个讨人厌的表弟和他的朋友，使用的是一个技术。
不过请注意，交易数据块进行了擦除编码处理以后，序列器要想做出不当行为必须扣留该区块 50% 以上的数据。但如果该区块没有被擦除编码的话，那么序列器只留存 1% 的数据就可以做出不当行为了。所以说，通过对数据进行擦除编码处理，全节点就更能确保序列器能够实现数据可用性了。
尽管如此，我们也想尽可能确保序列器能提供全部数据。在理想情况下，我们希望序列器能达到的可靠性与我们直接下载整个交易数据块一样高，而事实上，这是完全可以实现的：全节点可以随机从该区块下载一些数据。如果序列器行为不端，全节点将有小于 50% 的几率被欺骗，即在序列器试图扣留数据时随机下载一部分数据。这是因为，如果序列器意图行为不当、扣留数据，那么它们必须扣留大于 50% 擦除编码的数据才行。
与此同时，这也就意味着，如果全节点可以两次进行该操作的话，就可以大幅降低被欺骗的可能性。全节点通过随机选择另一块数据进行第二次下载，就可以把被欺骗的概率降到 25% 以下。事实上，全节点第七次随机下载数据时，其未能检测到序列器扣留数据的几率将小于 1%。
这一过程被称为使用数据可用性证明的抽样，或者也可以直接称为数据可用性抽样。它的效率非常高，因为该抽样可以让节点在只下载序列器于主链上发布的一小部分数据的情况下，就可以保证其效果与下载并检查整个区块相一致（节点可以使用主链上的 merkle 根来找到要采样的内容和区域）。为了让大家有一个更直观的感受，你可以想象一下，如果你在小区散步 10 分钟就能消耗和跑步 10 公里一同样多的热量，是不是就能感受到数据可用性抽样的强大了。
如果主链全节点可以进行数据可用性采样的话，我们就能确保 Rollup 序列器不出现错误行为。我们现在都应该感到高兴，因为我们已经可以确信 Rollup 的确能够扩展我们最喜爱的区块链。但在你想退出这个网页之前，是否还记得我们仍需要找到一种方法来扩展数据可用性本身？如果我们想让世界上所有人都加入到区块链当中，从而挣到更多的钱，那我们就需要建设 Rollup；如果我们想用 Rollup 来扩展区块链，那我们不仅需要限制序列器做出不当行为，而且我们还必须扩展数据空间的吞吐量，从而降低序列器转储交易数据的成本。
数据可用性证明也是扩展数据空间吞吐量的关键
近期，一个有着专注于扩展数据空间吞吐量路线图的 layer 1 便是 Ethereum 了。它希望通过数据分片来扩展数据空间的吞吐量，这也就意味着不是每个验证器都会像目前的节点那样继续下载相同的交易数据（验证器也能运行节点）。相反，Ethereum 将从本质上把它的验证器网络分为不同的分区，该操作也被称为「分片」。假设你有 1000 个验证器，并且它们都用来存储相同的数据，那么如果你把它们分成 4 组，每组 250 个验证器，你一瞬间就将 Rollup 转储数据的空间增加了 4 倍。这看起来很简单，对吗？
Ethereum 在其「近期」数据分片路线图中正尝试设置 64 个数据分片
然而，问题是，一个分片内的验证器只能下载被转储到他们分片上的交易数据。而且这意味着一个分片内的验证器不能保证序列器转储的全部数据都可用——它们只能保证转储到他们分片的数据是可用的，但不能保证其他分片的数据可用。
因为，我们可能会遇到这样的情况：一个分片中的验证器不能确定序列器是否发生了错误行为，因为他们不知道其他分片中发生了什么，而这一问题也可以用数据可用性抽样来解决。如果你是一个分片中的验证者，那么你就可以使用其他每一个分片中的数据可用性证明进行数据抽样。这样一来，你就相当于是每个分片的验证者了，数据可用性也就因此得到了保证，而 Ethereum 也可以安全地进行数据分片了。
其他一些区块链，也就是 Celestia 和 Polygon Avail 也想大规模扩展其数据空间吞吐量。与其他大多数区块链不同的是，Celestia 和 Polygon Avail 都只做两件事：下单区块与交易，以及成为数据可用性层。这意味着，为了保证 Celestia 与 Polygon Avail 验证者的可靠，我们非常需要一个去中心化的节点网络，以确保其验证者有在正确存储和订购交易数据。但是，由于这些数据不需要做任何处理（即执行或计算），你就并不需要使用全节点来保证他们的可靠性了。相反，能够完成数据可用性采样的轻节点将也可以完成全节点的工作，而如果有很多轻节点都可以用数据可用性证明进行采样的话，就足以让验证者在保证数据可用性方面负起责任了。也就是说，只要有足够的节点使用数据可用性证明进行数据可用性采样（鉴于数据可用性证明甚至可以用手机来计算，想做到这一点相当容易），你就可以扩大区块，提升验证者的硬件要求，从而提高数据空间的吞吐量。
现在让我们来回顾一下：数据可用性问题也许是区块链三难困境的关键，对我们所有在扩展方面的努力都造成了影响。幸运的是，我们能够利用数据可用性证明这一核心技术来解决数据可用性问题。这让我们得以大规模扩展数据空间的吞吐量，降低了 Rollup 转储大量交易数据的成本，以便其处理足够多的交易，从而让全世界的人都能参与进来。此外，数据可用性证明也让我们可以在无需信任 Rollup 序列器的情况下，就可以保证它的可靠性。希望这篇文章能让你理解为什么要想充分发挥 Rollup 的全部潜力，数据可用性是如此的重要了。
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