Возможно, для вас это незнакомое понятие. Однако, доступность данных (DA) является фундаментальным аспектом блокчейна. Это гарантирует доступ ко всей необходимой информации. Эта информация позволяет проверять и подтверждать транзакции всеми участниками сети.
Что же такое доступность данных? Как это работает в рамках блокчейн-сети? Вы узнаете в этой статье.
Доступность данных: что это такое
Доступность данных (DA) означает возможность доступа и проверки данных, хранящихся в блокчейне.
Точнее, речь идёт о гарантировании доступа ко всей информации. Эта информация включает транзакции, блоки и состояние реестра для всех участников сети.
Важность доступности данных в сетях блокчейнов
Доступность данных имеет решающее значение в сетях блокчейнов по нескольким причинам:
- Чтобы новый блок был проверен и добавлен в блокчейн, он должен быть доступен и проверяем всеми узлами сети. Если данные недоступны, достоверность транзакций не может быть подтверждена. Это может привести к мошенническим или недействительным транзакциям.
- Безопасность блокчейна основана на способности узлов независимо проверять каждую транзакцию и блок. Без доступности данных узлы не могут выполнять эти проверки, что позволяет злоумышленникам скрывать мошеннические транзакции.
- Чтобы блокчейны могли обрабатывать растущий объем транзакций, необходим доступ к данным. Без этого решения масштабируемости, такие как сегментирование или объединение, не смогут работать эффективно.
- Децентрализация, фундаментальный принцип блокчейнов, зависит от доступности данных. Это позволяет всем участникам проверять транзакции и блоки, не полагаясь на центральный орган. Это повышает устойчивость сети.
Последствия отсутствия доступности данных
Отсутствие доступности данных может вызвать несколько проблем:
- Мошенничество и недействительные транзакции. Если в блоке отсутствуют все данные, мошеннические транзакции могут остаться незамеченными. Узлы не смогут проверить полноту транзакций.
- Нарушение безопасности. Безопасность блокчейна находится под угрозой, поскольку узлы не могут гарантировать достоверность блоков и транзакций. Это может позволить злоумышленникам скомпрометировать сеть, включив в неё недействительные транзакции.
- Проблемы консенсуса. Доступность данных очень важна для достижения консенсуса. Без доступа ко всем необходимым данным узлы не могут проверить, соответствует ли блок правилам консенсуса. Это может привести к развилкам или разделениям блокчейна.
Проблемы доступности данных
Проблемы совместимости
Функциональная совместимость означает способность различных блокчейн-систем беспрепятственно взаимодействовать и работать вместе. Это создает серьёзные проблемы, поскольку каждая сеть может использовать свой подход к DA.
Например, в некоторых сетях используются уровни доступности данных (DAL). Другие предпочитают выборку доступности данных (DAS) или комитеты по доступности данных (DAC). Эти методы предназначены для удовлетворения конкретных потребностей каждой сети. Однако, они могут быть несовместимы друг с другом.
Когда блокчейны с разными подходами пытаются сотрудничать, они могут столкнуться с трудностями при обмене и проверке данных.
Компромисс между масштабируемостью и безопасностью
Блокчейн сталкивается с известной трилеммой. Трудно одновременно максимизировать три атрибута: безопасность , децентрализацию и масштабируемость.
Чтобы улучшить DA, блокчейн может увеличить размер блока или частоту транзакций. Это увеличивает нагрузку на узлы сети, особенно на легковесные узлы. У них ограниченные ресурсы для загрузки и проверки всех данных. Эта ситуация может поставить под угрозу безопасность, поскольку злоумышленникам становится легче скрывать мошеннические транзакции.
Решения масштабируемости, такие как сегментирование или объединение, часто полагаются на большую централизацию данных. Например, накопительные пакеты группируют несколько оффчейн-транзакций перед их публикацией в основном блокчейне. Это снижает нагрузку на последний.
Однако, этот подход может централизовать управление данными, что противоречит принципу децентрализации блокчейнов.
Риск хранения данных
Сохранение данных злонамеренными участниками или по ошибке может серьёзно повлиять на прозрачность и проверку в сети блокчейн.
Когда данные не полностью доступны, узлам становится сложно проверять правильность транзакций и блоков. Например, если создатель блока не публикует все данные блока, узлы не смогут проверить целостность этого блока. Таким образом, это открывает возможности для мошеннических транзакций.
Предположим, злоумышленник контролирует сегмент в системе сегментирования и скрывает некоторые важные данные. Узлы в других шардах не могут проверять транзакции в этом шарде. Это ставит под угрозу всю сеть. Аналогичным образом, при объединении, если агрегированные данные транзакций не публикуются в основном блокчейне, становится невозможным проверить достоверность этих транзакций.
Различные решения обеспечения доступности данных (DA)
Уровни доступности данных (DAL)
Уровни доступности данных (DAL) – это специализированные решения для хранения, целью которого является обеспечение доступности данных в блокчейне.
Они отделяют управление доступностью данных от других операций блокчейна, таких как выполнение транзакций.
DAL используют несколько методов для улучшения доступности данных, в том числе:
- Стирающее кодирование: этот метод делит данные на несколько фрагментов и добавляет избыточность. Это позволяет восстановить все данные, даже если некоторые их части утеряны или недоступны.
- Фрагментация данных: данные делятся на более мелкие части. Это облегчает их самостоятельное хранение и обработку.
Выборка доступности данных (DAS)
Выборка доступности данных (DAS) – это метод, позволяющий проверить доступность данных без необходимости загрузки всех данных.
Этот метод основан на случайном выборе небольших фрагментов данных для проверки их доступности. Другими словами: вместо проверки каждого фрагмента данных по отдельности узлы проверяют только случайную выборку фрагментов.
Вот как работает модель DAS:
- Случайный выбор: данные блокчейна делятся на фрагменты. Узлы случайным образом выбирают несколько таких фрагментов для их проверки.
- Вероятностная проверка: если выбранные фрагменты доступны, вполне вероятно, что и остальные данные также доступны. Это позволяет эффективно проверять доступность данных без чрезмерной нагрузки на узлы.
Как вы уже поняли, модель DAS обеспечивает высокую доступность и надёжную проверку данных, минимизируя при этом нагрузку обработки на каждом узле.
Комитеты доступности данных (DAC)
Комитеты доступности данных (DAC) – это группы доверенных узлов. Фактически они отвечают за гарантию доступности данных в сети блокчейн. Эти комитеты проверяют, что все данные, включая транзакции и изменения состояния, правильно хранятся и доступны.
Члены DAC часто выбираются посредством децентрализованного голосования. Это позволяет избежать единых точек отказа и рисков централизации. DAC также очень полезны при масштабировании таких решений, как накопительные пакеты, где они помогают управлять данными, связанными с вычислениями, выполняемыми вне основного блокчейна.
Они гарантируют, что данные доступны всем участникам, тем самым повышая безопасность и эффективность сети.
Важность доступности данных для накопительных пакетов
Если вы не знали, накопительные пакеты – это решение для масштабирования блокчейнов. Они позволяют обрабатывать большое количество транзакций путём перемещения части обработки из основной цепочки (оффчейн) перед агрегированием и публикацией этих транзакций в основной цепочке (ончейн).
Доступность данных (DA) необходима для правильной работы накопительных пакетов. Это касается как «оптимистических накоплений», так и «Zk-накоплений».
В первом случае все транзакции по умолчанию считаются действительными. Если не будут предъявлены доказательства мошенничества.
Чтобы механизм защиты от мошенничества работал, все данные транзакций должны быть доступны. Если злоумышленник скрывает определенные данные, доказать факт мошенничества становится невозможно. Таким образом, доступность данных гарантирует возможность проверки транзакций и предоставления доказательств мошенничества.
Во втором случае криптографические доказательства (доказательства с нулевым разглашением) используются для доказательства действительности транзакций без раскрытия основных данных.
Хотя криптографические доказательства обеспечивают достоверность транзакций, пользователям по-прежнему необходим доступ к основным данным для проверки состояния и баланса своих счетов. Если эти данные недоступны, пользователи не смогут эффективно взаимодействовать с блокчейном.
Celestia: идеальный пример выборки доступности данных (DAS)
Celestia – это пример (модульного) блокчейна, который специально ориентирован на доступность данных.
В отличие от традиционных блокчейнов, Celestia разбивает функции блокчейна, чтобы сосредоточиться исключительно на доступности данных. Этот модульный подход обеспечивает лучшую масштабируемость и большую гибкость.
Celestia основана на модели «Выборка доступности данных». Вместо исчерпывающей проверки всех данных Celestia использует случайную выборку для проверки доступности данных. Узлы случайным образом выбирают фрагменты данных и проверяют их. Если выбранные фрагменты доступны, вполне вероятно, что и другие фрагменты также доступны.
Кроме того, Celestia использует «стирающее кодирование» для разделения данных на избыточные фрагменты. Это позволяет восстановить данные даже в случае частичной потери.
Наконец, данные фрагментируются и распределяются по сети. Это позволяет Celestia гарантировать, что информация останется доступной даже в случае сбоя некоторых частей сети.
