Was ist eine Datenverfügbarkeitsschicht und wie trägt sie dazu bei, dass Rollups sicherer und kostengünstiger werden?

Was ist eine Datenverfügbarkeitsschicht?

1. Eine Datenverfügbarkeitsschicht ist eine grundlegende Komponente der Blockchain-Infrastruktur, die sicherstellen soll, dass von Rollups veröffentlichte Transaktionsdaten öffentlich zugänglich und überprüfbar sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Blockchains, bei denen Ausführung, Konsens und Datenspeicherung in der Kette erfolgen, trennen modulare Blockchains diese Funktionen. Die Datenverfügbarkeitsschicht übernimmt insbesondere die Speicherung und Überprüfung von Transaktionsdaten, ohne Transaktionen zu verarbeiten oder auszuführen.

2. Rollups wie Optimistic- und ZK-Rollups führen Transaktionen außerhalb der Kette aus und senden dann komprimierte Transaktionsdaten zurück an die Basisschicht, typischerweise Ethereum. Aus Sicherheitsgründen ist es jedoch wichtig, dass diese Daten verfügbar bleiben, damit jeder Knoten bei Bedarf Transaktionen erneut ausführen kann. Ohne garantierte Datenverfügbarkeit könnten böswillige Akteure Transaktionsdetails verbergen und die Integrität des Systems gefährden.

3. Datenverfügbarkeitsschichten verwenden Techniken wie Datenlöschcodierung und Betrugsnachweise, um es Light-Clients oder Validatoren zu ermöglichen, zu überprüfen, ob alle Daten veröffentlicht wurden, ohne den gesamten Datensatz herunterladen zu müssen. Dies gewährleistet Dezentralisierung und Skalierbarkeit und gewährleistet gleichzeitig einen vertrauensminimierten Zugriff auf Informationen.

4. Beispiele hierfür sind Ethereums aktuelle Abhängigkeit von seinem eigenen L1 für die Veröffentlichung von Daten, Celestias dediziertes Datenverfügbarkeitsnetzwerk mit Tendermint und Erasure Coding sowie Projekte wie Polygon Avail und Near DA. Diese Systeme sind für die Bewältigung eines hohen Datendurchsatzes bei minimalem Overhead optimiert.

Wie wird die Rollup-Sicherheit verbessert?

1. Die Gewährleistung vollständiger Transparenz der Transaktionsstapel ist für die Rollup-Sicherheit von entscheidender Bedeutung. Wenn ein Sequenzer Statuswurzeln veröffentlicht, aber die zugrunde liegenden Transaktionsdaten verbirgt, können Benutzer ungültige Statusübergänge nicht anfechten. Eine robuste Datenverfügbarkeitsschicht verhindert dies, indem sie die Veröffentlichung der Daten zur Voraussetzung für die Endgültigkeit macht.

2. Bei optimistischen Rollups müssen Herausforderer Zugriff auf Transaktionsdaten haben, um betrügerische Ansprüche während des Anfechtungszeitraums zu erkennen und anzufechten. Ohne eine zuverlässige Datenverfügbarkeitslösung könnten Angreifer ungültige Blöcke übermitteln und ehrliche Knoten daran hindern, Betrugsnachweise zu generieren, was das gesamte Sicherheitsmodell untergräbt.

3. Auch bei ZK-Rollups bleibt die Datenverfügbarkeit erforderlich, obwohl Gültigkeitsnachweise die Korrektheit garantieren. Wenn die Eingabedaten hinter einem Nachweis zurückgehalten werden, können Benutzer den Kontostatus nicht rekonstruieren oder Salden nicht unabhängig überprüfen, was zu Zentralisierungsrisiken und potenzieller Zensur führt.

4. Durch die Entkopplung der Datenverfügbarkeit von der Ausführung reduzieren Netzwerke Vertrauensannahmen. Benutzer müssen sich nicht mehr auf zentralisierte Operatoren oder Sequenzer verlassen, um sich ehrlich zu verhalten. Stattdessen erzwingen kryptografische und wirtschaftliche Mechanismen Offenheit durch verteilte Datenveröffentlichung.

Warum werden die Kosten für Rollups gesenkt?

1. Die Transaktionsgebühren für Rollups hängen stark davon ab, wie viel sie für die Veröffentlichung von Daten auf der Basisschicht zahlen . Auf Ethereum skalieren die Kosten für Anrufdaten linear mit der Datengröße. Durch die Nutzung einer speziellen Datenverfügbarkeitsschicht können Rollups Daten mithilfe von Methoden wie Blob-tragenden Transaktionen oder löschcodierten Freigaben effizienter veröffentlichen.

2. Dedizierte Datenverfügbarkeitslösungen bieten im Vergleich zu Allzweck-Blockchains häufig deutlich geringere Kosten pro Byte. EIP-4844 führte beispielsweise Proto-Danksharding für Ethereum ein und ermöglichte günstigere Daten-Blobs, die die Rollup-Gebühren in einigen Fällen um bis zu 90 % senkten.

3. Modulare Architekturen ermöglichen Rollups die Auswahl kostengünstiger Datenmärkte. Anstatt an eine teure Kette gebunden zu sein, können sie sich für externe Schichten wie Celestia oder Avail entscheiden, die für eine schnelle und kostengünstige Datenabwicklung mit hohem Durchsatz ausgelegt sind.

4. Effiziente Kodierungs- und Abtasttechniken bedeuten, dass selbst leichte Geräte an Datenverfügbarkeitsprüfungen teilnehmen können. Dadurch wird die Teilnahme von Validatoren ausgeweitet, der Wettbewerb erhöht und die Servicepreise im Laufe der Zeit gesenkt.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn Daten in einem Rollup-System nicht verfügbar sind?

Wenn keine Transaktionsdaten verfügbar sind, verlieren Benutzer die Möglichkeit, die Richtigkeit des Status zu überprüfen. Bei optimistischen Rollups wird dadurch verhindert, dass Betrugsnachweise generiert werden, sodass ungültige Blöcke finalisiert werden können. In ZK-Rollups sind die Nachweise zwar gültig, Benutzer können jedoch keine Eingaben prüfen oder Salden rekonstruieren, was zu Undurchsichtigkeit und Zentralisierungsrisiken führt.

Wie funktionieren Datenverfügbarkeitsnachweise?

Datenverfügbarkeitsnachweise basieren auf Erasure Coding, bei dem Originaldaten in redundante Fragmente erweitert werden. Light-Clients greifen nach dem Zufallsprinzip auf Teile der kodierten Daten zu. Wenn genügend Proben verfügbar sind, können sie die vollständige Veröffentlichung der Daten statistisch bestätigen, ohne alles herunterladen zu müssen. Fehlende Teile deuten auf Zurückhalten hin und lösen Warnungen oder Strafen aus.

Kann eine Datenverfügbarkeitsschicht mehrere Rollups gleichzeitig unterstützen?

Ja, die meisten modernen Datenverfügbarkeitsschichten sind für die Bereitstellung mehrerer Rollups ausgelegt. Sie fungieren als gemeinsame Abwicklungsebene für Daten, ermöglichen Interoperabilität und reduzieren Doppelarbeit. Jedes Rollup übermittelt seinen Batch in einem getrennten Namespace, wodurch die Isolation gewährleistet wird und gleichzeitig von der gepoolten Sicherheit und geringeren Kosten profitiert wird.