解读EigenDA如何实现Rollup的超大规模数据可用性

撰写：EigenLabs

编译：深潮 TechFlow

EigenDA 是一个安全、高吞吐量和去中心化的数据可用性（DA）服务，建立在以太坊之上，使用 EigenLayer 的再质押的基础模块。EigenDA 由 EigenLabs 开发，将成为第一个在 EigenLayer 上启动的主动验证服务（AVS）。一旦启动，再质押者将能够将质押权委托给为 EigenDA 执行验证任务的节点运营商，以换取服务支付，并且 Rollup 将能够将数据发布到 EigenDA，以便获得更低的交易成本、更高的交易吞吐量以及在 EigenLayer 生态系统中的安全组合性，其安全性和吞吐量的设计可随着再质押的数量和运营商选择为协议提供服务而水平扩展。

我们希望 EigenDA 对以太坊生态系统做出以下贡献：

为 Rollup 提供创新的 DA 解决方案，为以太坊扩展终极目标做出贡献，并从以太坊质押者和验证者那里获得安全性和价值。EigenDA 建立在一些核心思想和库的基础上，这些思想和库是 Danksharding 的关键升级，可以在对这些技术进行实战测试方面发挥作用。

提供高吞吐量和低成本的标准，促进新的链上应用案例的增长。EigenDA 将支持多人游戏、社交网络和视频流媒体等应用，具有灵活的成本模型，包括可变费用和固定费用。

保护去中心化的关键要素。在像 EigenLayer 这样的共享安全系统中，如果每个节点运营商都需要下载和存储使用该系统的每个链，很少有节点运营商能够跟上，系统最终有可能中心化。EigenDA 的设计就是为了防止这种中心化趋势；它在许多参与节点之间分配工作，实现高性能，要求每个运营商只需完成少量工作。

证明可编程信任的力量。EigenDA 试图证明以太坊质押者和验证者可以支持关键的以太坊基础设施，除了以太坊共识之外，AVS（如 EigenDA）和 AVS 用户（如使用 EigenDA 的 Rollup）可以在以太坊信任网络的模块化基础上成功实现新的商业和代币模型。

我们很高兴看到几个团队已经计划将 EigenDA 整合到他们的 L2 基础设施中，包括：Celo 在从 L1 过渡到以太坊 L2；Mantle 及其在 BitDAO 生态系统中的一系列互补产品；Fluent 提供 zkWASM 执行层；Offshore 提供 Move 执行层；Layer N 提供面向金融应用的 zk-OP 混合 Rollup 等等。

技术架构

下图显示了数据在 EigenDA 中的基本流程。

Rollup Sequencer 创建带有交易的区块，并发送请求以分散数据块。

Disperser 负责将数据块进行纠删码编码成块，并生成 KZG 承诺和 KZG 多重揭示证明，并将承诺、块和证明发送给 EigenDA 网络的操作节点。

Rollup 可以运行自己的 Disperser，也可以使用第三方（例如 EigenLabs）提供的分散服务，以方便和分摊签名验证成本。Rollup 使用分散服务可以在服务无响应或进行审查时，可以使用自己的 Disperser 作为备份，从而获得分摊效益，而不会牺牲审查抵抗能力。

EigenDA 节点使用多重揭示证明对接收到的块进行与 KZG 承诺的验证，将数据持久化，然后生成并将签名返回给 Disperser 进行聚合。

技术考虑

现在我们对 EigenDA 的架构有了基本的了解，让我们讨论一下该系统旨在实现的好处和特性。以下是我们认为对于 Rollup 来说，一个良好且有用的数据可用性层所必需的一些特性的简要列表：

• 经济性
• 吞吐量
• 安全性
• 可定制性。

我们将从 EigenDA 的角度来解释每个特性。

经济性

如今，许多 L2 使用以太坊作为其数据可用性层，因为它具有加密经济安全保证。这导致成本极高且波动性大，因为 Rollup 与所有其他以太坊用户竞争有限的区块空间，基于拥堵定价。例如，Arbitrum 和 Optimism 今年以来在以太坊上的数据可用性费用已经花费了数千万美元，而且每个月都没有一致性。数据可用性系统的主要价值主张之一是大幅降低这些成本，并为 Rollup 在成本结构方面提供更大的可预测性。

降低成本

运营数据可用性系统会产生三个基本维度的成本。让我们分析一下 EigenDA 如何在每个维度上最小化底层成本结构：

质押资本的成本。为了保护数据可用性层，质押者可能希望获得一定比例的收益，以抵消他们的机会成本。EigenDA 通过使用 EigenLayer 来降低质押资本的成本，EigenLayer 采用共享安全模型，允许相同的质押在各种应用程序之间共享，从而创造规模经济。

运营成本。EigenDA 不要求每个节点下载和存储所有数据，而是使用纠删码将数据分割成较小的块，并要求运营者只下载和存储一个单独的块，这是完整数据块大小的一部分。与存储完整数据块相比，这降低了每个运营者的成本，使得许多节点可以“轻量级”地运营 EigenDA。随着更多节点加入 EigenDA 网络，网络上每个节点所产生的资源成本也会降低。这使得 EigenDA 能够以较低的成本由大量运营者提供安全性，并实现成本的逐渐降低，从而实现丰富而不是稀缺的理念。

拥堵成本。当任何区块链的带宽利用率接近系统容量时，数据的成本开始上升。EigenDA 通过两种方式减少拥堵：1。 通过更高的吞吐量，它试图使拥堵成为一种罕见现象；2. 通过允许带宽预留，EigenDA 可以以折扣价格保证 Rollup 预留的吞吐量。为了保持灵活性，EigenDA 还允许 Rollup 按需支付吞吐量。

Rollup 经济学

Rollup 的经济学与 L1 根本不同，因为数据可用性成本不仅高且难以预测，而且是以非原生代币支付的。这使得 Rollup 很难向用户做出价格承诺并补贴初始采用，因为它们必须承担自己的 Rollup 代币与支付数据可用性费用的代币之间的“汇率风险”。相比之下，L1 支付固定的通胀金额，并可以免费提供一定数量的每秒交易来吸引用户。

EigenDA 正在探索，使 Rollup 能够以可预测的长期预留率以原生 Rollup 代币支付质押者，以 EigenLayer 质押者认可的条款。这将共享安全系统的固有规模优势与稳定的原生代币支付的固有优势相结合，以帮助推动 Rollup 的使用。

吞吐量

吞吐量是数据可用性系统的另一个基本价值主张。EigenDA 旨在实现水平扩展，即网络上的运营者越多，网络的吞吐量就越大。在使用具有标准性能特征的 100 个节点进行私人测试时，EigenDA 已经展示了高达 10 MBps 的吞吐量，并有计划扩展到 1 GBps。这为基于以太坊的带宽密集型应用程序（如多人游戏和视频流媒体）打开了大门。

EigenDA 通过其设计中的三个支柱实现高吞吐量：

DA 与共识脱钩。现有的 DA 系统将数据 blob 可用性的证明与数据 blob 的排序结合到一个“整体”架构中。数据的可用性证明可以并行进行，因为节点可以独立地证明不同数据块的可用性；然而，排序需要对数据块进行串行化，从而导致显著的共识滞后。虽然这种耦合对于那些被设计为最终排序来源的系统在安全方面可能是有益的，但对于旨在与以太坊区块链配套使用的 DA 系统来说，这种耦合既不是必需的，也不是有用的，因为以太坊区块链本身具有用于结算的排序系统。通过简化排序的不必要复杂性并设计一个纯粹的 DA 系统，EigenDA 在吞吐量和延迟方面有了显著的改进。

擦除编码。EigenDA 使得 rollup 可以将要发布到 EigenDA 的数据分解为较小的块，并在存储数据之前对这些块进行纠删码处理。使用 KZG 多项式承诺（ZK 证明的核心数学方案），EigenDA 只需要下载少量数据，而不是下载整个数据块。与使用欺诈证明来检测数据的恶意错误编码的系统不同，EigenDA 采用 KZG 承诺形式的有效性证明，使节点能够验证数据的正确编码。

直接通信而不是 P2P。现有的 DA 解决方案使用点对点（P2P）网络传输数据块，运营商从其对等方接收数据块，然后将相同的数据块重新广播给其他人。这严重限制了可实现的 DA 速率。在 EigenDA 中，Disperser 直接将数据块发送给 EigenDA 的运营商。通过依赖直接通信来分散数据，EigenDA 可以通过原生网络延迟确认 DA。这消除了 P2P 带来的显著八卦惩罚，并导致更快的数据承诺时间。

安全特性

我们将安全性作为一个总称，涵盖了安全性和活性，以及去中心化和抗审查性。以下特性证明了 EigenDA 的安全性：

EigenLayer. 通过使用再质押，EigenDA 从 EigenLayer 系统中借用了两个不同的安全方面：1、经济安全；2、去中心化。EigenDA 被设计为以协同的方式利用 EigenLayer 和以太坊生态系统中这两个不同的信任元素。

托管证明。EigenDA 中运营商的一个关键失效模式是节点在没有实际存储所需时间的情况下签署数据项。为了解决这个问题，EigenDA 使用了一种名为托管证明的机制，这个机制最初由以太坊基金会的 Justin Drake 和 Dankrad Feist 提出。通过托管证明，每个运营商必须定期计算并承诺一个只有在他们存储了分配的数据块块时才能计算的函数的值。如果他们在计算此函数之前对数据块进行证明，任何可以访问他们数据项的人都可以削减节点持有的 ETH。

双仲裁模型。EigenDA 还具有一个名为双仲裁的功能，其中可以要求两个独立的仲裁对数据的可用性进行证明。例如，一个仲裁可以由 ETH 再质押者（ETH 法定人数）组成，第二个仲裁可以由 rollup 的原生代币的质押者组成。

抗审查性。与耦合的 DA 层相比，EigenDA 提供了更高的瞬时抗审查性。这是因为耦合的 DA 架构通常依赖于单个领导者或区块提议者来线性排序数据块，从而创建一个瞬时的审查阻塞点。相比之下，在 EigenDA 中，rollup 节点可以直接向大多数 EigenDA 节点分散和接收签名，从而将抗审查性提高到大多数 EigenDA 节点，而不是受限于单个领导者。

安全分析

正如前面讨论的，EigenDA 是基于通过 EigenLayer 进行的 ETH 质押，并使用可由 rollup 设置的可配置编码比率的纠删码构建的。对于像 EigenDA 这样的区块链系统的安全性分析有三个不同的角度；我们描述每个角度以及它如何适用于上述 EigenDA：

拜占庭容错（BFT）：假设一部分节点是诚实的并且完全遵循协议，而另一部分节点是恶意的并且可以任意偏离协议。

EigenDA 是安全的，即只要 X% 的节点是诚实的，就可以检索数据，其中 X 可以是 10% 到 50%，具体取决于编码率。

纳什均衡模型：分析每个节点或小的串通节点遵循协议的经济激励，假设不同串通节点之间的节点行为是独立的。

只要共谋规模小于 （1-X），向用户存储和提供数据就是纳什均衡：存储数据通过存储证明作为均衡得到保证，存储数据的节点的 ETH 将被削减；提供数据通过将数据分散到许多节点中得到保证，从而引发了一个竞争市场来提供数据。

纯加密经济模型：假设所有的股份都由同一个节点持有，并对经济腐败的成本进行建模。

只要数据可用，或者说，只要 X%的节点是诚实的，那么任何不托管数据的节点质押的 ETH 都将被削减。然而，EigenDA 没有无条件的加密经济安全性；如果所有节点串通并隐瞒数据，那么可能无法削减它们。在前面描述的双仲裁模型中，同时质押 ETH 和原生 rollup 代币的情况下，即使无法削减 ETH，rollup 也可以削减原生代币。

正如我们所看到的，EigenDA 建立在一个信任模型上，这个信任模型不仅需要来自 ETH 质押的经济信任，还需要运营商的去中心化和独立性才能安全运行。幸运的是，EigenLayer 允许 EigenDA 从以太坊中借用这两个信任机制。

可定制性

Rollup 开发人员可以根据需要实现具有灵活性的 EigenDA 并调整参数。EigenDA 的模块化特性使得 rollup 可以自定义安全/活性权衡、质押代币模式、纠删码、接受的支付代币等等。

正如前面的部分讨论的，EigenDA 中一些最重要的灵活决策是经济决策。例如，rollup 可以选择使用双仲裁质押，其中他们自己的代币被质押以保证数据的可用性；或者 rollup 可以选择按需或预留的成本结构。

战略考虑

最后，我们相信 EigenDA 在技术属性之外为 rollup 提供了战略价值。

以太坊的质押者和验证者是驱动 EigenLayer 的核心力量，因此也是驱动 EigenDA 的力量。通过采用 EigenDA，Rollup 可以与这些以太坊利益相关者保持一致，他们明确看重去中心化、抗审查、开放访问软件以及可组合的、无需许可的创新。

EigenDA 计划成为 EigenLayer 生态系统中首批推出的众多 AVS 之一。我们预见随着 AVS 数量的增长，它们之间将产生组合效益，这将使得 AVS 的最终用户受益，我们预计这些用户将包括各种类型的 Rollup。例如，在 EigenDA 之后，我们预计会看到具有诸如排序、快速确认、监视网络、桥接、公平排序甚至人工智能等用例的 AVS 推出。