什麼是“數據可用性問題”？為什麼它是擴展的挑戰？

了解區塊鏈中的數據可用性問題

1. 數據可用性問題是指確保區塊鍊網絡中的所有參與者都能訪問和驗證每個區塊的完整交易數據的挑戰。在去中心化系統中，尤其是那些以高吞吐量為目標的系統中，並非每個節點都存儲或下載完整的塊數據。這會帶來風險，惡意行為者可能會生成丟失或隱藏交易的區塊，從而破壞信任和安全。

2. 當塊在沒有完整數據的情況下發佈時，節點無法驗證交易是否合法或是否發生雙花嘗試。依賴於塊頭或證明等摘要的輕客戶端特別容易受到攻擊，因為它們不會下載整個塊。他們必須假設數據可用，即使他們無法直接檢查數據。

3. 隨著區塊鏈規模的擴大，這個問題變得更加明顯。像 Rollup 這樣的解決方案旨在處理數千個鏈下交易，並僅將壓縮數據提交到主鏈。然而，除非保證這些壓縮數據可以公開訪問，否則係統仍然不安全。如果數據被保留，用戶就無法重建狀態或檢測欺詐行為。

4. 確保數據可用性對於維護共識完整性至關重要。沒有它，去信任驗證的基礎就會受到侵蝕。節點可能會接受基於不完整信息的區塊，從而為無效狀態轉換或通過隱藏的欺詐活動悄悄竊取資金等攻擊打開了大門。

為什麼規模擴大會加劇問題

1. 隨著區塊鍊網絡的發展，交易數據量顯著增加。高吞吐量鏈會生成大塊，使得普通用戶或輕量級設備下載和存儲所有數據變得不切實際。這導致中心化壓力，只有資源充足的實體才能運行全節點，從而削弱了去中心化。

2. 樂觀匯總等第 2 層擴展解決方案依賴於數據可用性來實現欺詐證明。如果排序者發布交易結果但保留輸入數據，挑戰者就無法證明存在不當行為。這使得欺詐檢測機制無效並損害用戶資金。

3. 分片架構將網絡分割成並行鏈，每個鏈處理自己的交易。為了使跨分片通信安全地工作，一個分片中的節點必須能夠驗證來自另一個分片的數據。如果沒有保證可用性，分片間的交易就會變得不可靠並且容易被操縱。

4. 增加區塊大小以容納更多交易會加劇帶寬需求。即使礦工或驗證者可以訪問完整數據，普通用戶也可能無法訪問。這種差異破壞了區塊鏈技術的核心原則——無需許可的驗證原則。

確保數據可用性的創新方法

1.數據可用性採樣（DAS）允許輕客戶端通過從網絡請求隨機塊來概率性地驗證塊數據是否已發布。使用糾刪碼，塊通過冗餘塊進行擴展，這樣即使某些部分丟失，仍然可以重建原始數據。僅下載一小部分的客戶端可以高度確信完整數據可用。

2. 模塊化區塊鏈將執行與共識層和數據可用性層分開。像 Celestia 這樣的系統專注於數據的發布和保護，允許匯總等執行環境繼承可用性保證，而無需自行處理存儲。這種專業化增強了可擴展性，同時保持了安全性。

p>3。 Rollup 協議現在要求在以太坊等第 1 層鏈上發布呼叫數據。通過強制排序器將交易輸入發佈到鏈上，即使執行發生在鏈外，用戶仍保留重新計算狀態和檢測差異的能力。這種方法平衡了性能增益和可審計性。

4. 點對點網絡正在被優化，以更快、更有效地傳播數據。基於 Kademlia 的路由和主動複製等技術有助於確保數據一旦發布，就會在網絡中快速傳播，從而縮短阻止攻擊成功的時間窗口。

常見問題解答

如果樂觀匯總中的數據不可用，會發生什麼情況？如果匯總排序器提交狀態更新但不發布底層交易數據，則用戶無法生成欺詐證明。這意味著不正確的狀態可能不會受到質疑，並可能導致資金損失。可用性確保任何人都可以充當驗證者。

糾刪碼如何幫助解決數據可用性問題？糾刪碼將塊轉換為更大的編碼片段集，其中只需要一個子集即可恢復原始數據。即使某些碎片丟失，仍然可以檢索完整的塊，從而可以通過採樣進行統計驗證。

零知識證明可以消除對數據可用性的需求嗎？雖然 zk-rollups 使用以加密方式保證正確性的有效性證明，但它們仍然需要某種形式的帳戶餘額和狀態根數據發布。完全注重隱私的系統可能會隱藏輸入，但關鍵的狀態差異數據必須保持可用，以防止審查並允許同步。