Почему доступность данных важнее, чем вы думаете, в Блокчейн-сетях

Основная проблема, стоящая за каждым Блокчейном

Блокчейн сети функционируют на основном принципе: прозрачность и отсутствие доверия. Однако достижение этого связано с критической узкой местом — обеспечением того, чтобы каждый участник мог получить доступ и проверить полный набор данных, поддерживающий цепь. Эта способность называется доступность данных, и она намного важнее для здоровья сети, чем многие осознают.

Без надежных механизмов доступности данных узлы сталкиваются с невозможным выбором: либо загружать огромные объемы данных для независимой проверки транзакций, либо доверять посредникам и отказываться от核心 обещания сети о децентрализации.

Понимание доступности данных на практике

Доступность данных в блокчейн-сетях означает одно: все участники должны иметь возможность извлекать, проверять и подтверждать каждую транзакцию, блок и состояние реестра. Это разница между блокчейном, который работает плавно, и тем, который становится перегруженным или уязвимым.

Техническая проблема значительна. По мере роста сетей хранение и извлечение все более массивных наборов данных становится ресурсоемким. Узлы с ограниченной пропускной способностью или емкостью хранения рискуют быть оставленными позади, что угрожает децентрализации сети. Вот почему отрасль разработала несколько подходов для решения этой проблемы.

Три основные решения, изменяющие обработку данных

Слои доступности данных: Специальная инфраструктура хранения

Слои доступности данных (DALs) представляют собой модульный подход к проблеме. Эти специализированные инфраструктурные решения работают независимо — либо интегрированные в блокчейн, либо развернутые вне его — освобождая узлы блокчейна от непосредственного управления хранением данных.

DAL использует две основные техники:

• Кодирование с удалением восстанавливает полные наборы данных, даже если их части выходят из строя, добавляя встроенную избыточность
• Шардирование данных фрагментирует набор данных на меньшие, независимо обрабатываемые части

Эта архитектура обеспечивает более быструю пропаганду блоков, снижает вычислительную нагрузку на отдельные узлы и создает более четкое разделение между хранением данных и выполнением транзакций. Популярные реализации появились в экосистемах первого и второго уровней.

Доступность данных: Верфикация вероятности для легких узлов

Для узлов с ограниченными ресурсами Семплирование доступности данных (DAS) предлагает элегантное решение. Вместо загрузки целых наборов данных узлы случайным образом выбирают небольшие части и проверяют их криптографически. Если образцы доступны, вероятно, что и полные данные также доступны.

Этот подход революционен для легких клиентов и мобильных валидаторов — они могут поддерживать безопасность сети, не становясь дата-центрами. Нагрузка на узел значительно снижается, в то время как гарантии безопасности сети остаются математически обоснованными.

Комитеты доступности данных: Доверенные хранители в решениях второго уровня

Комитеты доступности данных (DACs) работают иначе. Выбранная группа доверенных, децентрализованных узлов коллективно гарантирует доступность данных. Первоначально использовавшиеся в экосистемах роллапов для управления записями вычислений вне цепи, DAC используют голосование для предотвращения рисков централизации.

ДАКи особенно ценны в:

• Роллап-системы, где данные транзакций должны оставаться доступными для доказательств мошенничества
• Шардированные блокчейны, где данные распределяются по нескольким шардом, требуя координации

Почему это имеет значение для всей сети

Доступность данных лежит в основе четырех критически важных функций Блокчейна:

1. Пропаганда блоков - Новые блоки должны быть доступны по всей сети мгновенно. Без этого консенсус разрушается.

2. Валидация транзакций - Полные данные о транзакциях имеют решающее значение; узлы не могут проверить соответствие сетевым правилам на основе неполной информации.

3. Проверка заголовка блока - Узлы должны подтвердить правильную цепочку между блоками. Это требует полного блока данных.

4. Соблюдение консенсуса - Независимо от того, является ли это PoW или PoS, механизмы консенсуса зависят от узлов, получающих хэши блоков, уровни сложности и данные о ставках для проверки легитимности.

Чем сильнее ваши гарантии доступности данных, тем более надежной становится ваша сеть.

Постоянный баланс: Масштабируемость, безопасность и децентрализация

Расширение доступности данных звучит универсально хорошо — пока вы не изучите компромиссы.

Агрессивные улучшения доступности данных могут увеличить пропускную способность, но могут ослабить безопасность, если они не спроектированы тщательно. Добавление узлов для обслуживания данных увеличивает требования к пропускной способности. Механизмы выборки уменьшают нагрузку на каждый узел, но вводят вероятностные пробелы в проверке. Комитеты временно централизуют доверие, чтобы уменьшить нагрузку.

Это отражает более широкую трилемму блокчейна: максимизация масштабируемости, безопасности и децентрализации одновременно теоретически невозможна. Каждый крупный проект уникально решает это напряжение.

Загадка Интероперабельности

Поскольку различные сети принимают разные подходы к доступности данных, взаимодействие между цепями становится сложным. Архитектура DAL одной сети может быть несовместима с схемой DAS другой. Это разнообразие способствует инновациям, но фрагментирует экосистему, делая интероперабельные решения все более критически важными.

С нетерпением ждем

Доступность данных не является решенной проблемой — это развивающийся фронтир. По мере того как блокчейны масштабируются до миллиардов транзакций, решения по доступности данных будут определять, какие сети процветают, а какие становятся недоступными для обычных участников.

Следующее поколение протоколов, вероятно, будет сочетать эти подходы: DAL для базовой инфраструктуры, DAS для демократизированного участия и DAC для целенаправленных решений. Сети, которые оптимизируют эту комбинацию, приведут к следующей эпохе принятия Блокчейн.