¿Qué es la disponibilidad de datos?

La disponibilidad de datos es la garantía de que todos los datos de un bloque propuesto se han publicado en la red, de modo que cualquier participante pueda descargarlos y verificar o reconstruir de forma independiente el estado de la cadena. El concepto es especialmente importante para los rollups, que ejecutan transacciones fuera de su cadena matriz y deben publicar los datos subyacentes en algún lugar verificable.

El problema que resuelve DA es la retención de datos. Un productor de bloques podría publicar una cabecera de apariencia válida y ocultar las transacciones que contiene, de modo que la red no pueda demostrar que algo va mal porque faltan las pruebas. Garantizar que los datos se publicaron, aunque sea brevemente, cierra ese ataque y permite que funcionen las pruebas de fraude y la reconstrucción del estado.

DA es temporal por diseño. Las redes solo necesitan los datos durante el tiempo suficiente para que pasen las ventanas de verificación y de disputa, y después se pueden podar. Ethereum elimina los datos de blobs tras aproximadamente 18 días, y Celestia redujo su ventana mínima de poda a algo más de 7 días, lo que mantiene estables los requisitos de almacenamiento de los nodos a medida que crece el rendimiento.

Publicar datos es el mayor coste operativo individual para la mayoría de las redes Layer 2, por lo que el precio y la capacidad de DA fijan directamente las comisiones de los rollup. Eso ha convertido la DA en un mercado competitivo en el que Ethereum, Celestia, EigenDA y Avail venden blobspace a los mismos clientes.

¿Cómo funciona la disponibilidad de datos?

Los sistemas DA modernos combinan codificación de borrado, compromisos criptográficos y muestreo aleatorio para que nodos pequeños y baratos puedan verificar que existen enormes cantidades de datos sin descargar ninguno de ellos.

1. Codificación de borrado

La codificación de borrado expande los datos de un bloque en un conjunto mayor de fragmentos redundantes, normalmente mediante codificación Reed-Solomon, de modo que el original pueda reconstruirse con solo una parte de las piezas. Si sobrevive la mitad de los datos extendidos, sobrevive todo el conjunto de datos.

Esa propiedad transforma el problema de la retención de datos. Sin codificación, ocultar una sola transacción implica suprimir un fragmento minúsculo, que los controles aleatorios casi nunca detectarían. Con codificación, ocultar cualquier cosa implica suprimir tanta parte de los datos extendidos que un puñado de muestras detecta el hueco con una certeza casi total.

Los compromisos vinculan los fragmentos con la cabecera del bloque para que los nodos puedan comprobar cada muestra con una huella. Celestia organiza sus datos codificados en un cuadrado bidimensional con árboles de Merkle con espacios de nombres, mientras que Ethereum y Avail se comprometen con los datos de blobs mediante compromisos polinómicos KZG, que demuestran que un fragmento pertenece al conjunto sin revelar el resto.

2. Muestreo de disponibilidad de datos (DAS)

El muestreo es la técnica de verificación construida sobre la codificación. En lugar de descargar un bloque, un nodo ligero solicita unos pocos fragmentos aleatorios y los comprueba con los compromisos. Cada muestra correcta aumenta notablemente la probabilidad de que todos los datos estén disponibles, y unas pocas decenas de muestras elevan la confianza por encima del 99,99 %.

La seguridad escala con la participación. Cada nodo de muestreo adicional consulta coordenadas aleatorias distintas, de modo que miles de clientes ligeros cubren colectivamente todo el conjunto de datos aunque ninguna máquina lo almacene por completo. Los datos retenidos fallan rápidamente en las muestras y los nodos honestos rechazan el bloque antes de que se finalice.

Los bloques grandes resultan seguros gracias al muestreo. Una cadena puede aumentar en un orden de magnitud su capacidad de datos sin obligar a cada nodo a adquirir más ancho de banda, porque el coste de verificación se mantiene más o menos constante. Ese es el mecanismo que hay detrás tanto de PeerDAS de Ethereum como de la red de nodos ligeros de Celestia.

3. Nodos completos, nodos ligeros y reconstrucción

Las redes DA reparten las tareas de verificación entre distintos tipos de nodos. Los nodos completos descargan y almacenan bloques completos o partes asignadas de ellos, sirven muestras al resto de la red y reconstruyen los datos que faltan a partir de fragmentos con codificación de borrado cuando un productor retiene parte de un bloque.

Los nodos ligeros hacen el muestreo. Solo guardan cabeceras y compromisos, funcionan en portátiles o móviles y aun así obtienen sólidas garantías de que los datos existen. Con el diseño PeerDAS de Ethereum, ni siquiera los validadores almacenan ya todos los blobs, pues cada nodo custodia una porción asignada de los datos codificados y muestrea el resto a partir de otros nodos.

La reconstrucción es la red de seguridad que une ambas partes. Si suficientes nodos honestos reúnen entre ellos suficientes fragmentos, el conjunto completo de datos siempre puede reconstruirse y volver a publicarse, por lo que las redes de muestreo necesitan una población honesta mínima, y las poblaciones más grandes refuerzan la red en lugar de lastrarla.

4. Comités de disponibilidad de datos (DAC)

No todas las cadenas pagan garantías completas de DA. Un comité de disponibilidad de datos es un grupo fijo de operadores conocidos que guardan los datos de un rollup fuera de la cadena principal y firman atestaciones de que existen. Los validiums y optimiums usan este modelo para reducir los costes casi a cero, aceptando que los usuarios deben confiar en el comité en lugar de en una verificación abierta.

Si un comité conspira o falla, los usuarios pueden no poder demostrar sus saldos ni salir de la cadena, un riesgo que los sistemas basados en muestreo eliminan al permitir que cualquiera compruebe los datos directamente. L2BEAT rastrea qué redes dependen de comités frente a capas DA verificables, y una gran parte de las cadenas específicas de aplicaciones sigue eligiendo el modelo de comité por su precio.

Los diseños híbridos intentan reducir la brecha. Algunos comités publican compromisos criptográficos en la cadena principal, añaden staking y slashing para castigar el mal comportamiento, o recurren a la publicación completa on-chain si dejan de llegar las atestaciones.

Disponibilidad de datos en Ethereum: blobs y PeerDAS

Ethereum convirtió DA en un producto de primer nivel con la actualización Dencun de marzo de 2024, que introdujo los blobs mediante EIP-4844. Los blobs son paquetes de datos de 128 KB que los rollups adjuntan a los bloques, con un precio fijado por un mercado de comisiones independiente y que se eliminan transcurridos aproximadamente 18 días.

La capacidad ha aumentado por etapas desde el lanzamiento. Dencun comenzó con un objetivo de 3 blobs por bloque, la actualización Pectra lo duplicó hasta 6 y la actualización Fusaka activó después PeerDAS, el protocolo de muestreo que permite a los nodos verificar blobs sin descargarlos todos. Fusaka también añadió los forks Blob Parameter Only, pequeñas actualizaciones programadas de antemano que elevan los límites de blobs sin un hard fork completo.

Siguieron dos forks BPO en pocas semanas. El segundo fork BPO elevó el objetivo a 14 blobs por bloque, con un máximo de 21, aproximadamente 2,7 MB de datos por bloque, y los desarrolladores principales han reservado nuevos aumentos hasta que la demanda llene el nuevo espacio. La hoja de ruta avanza hacia el danksharding completo, donde el muestreo bidimensional admite un número mucho mayor de blobs, y la próxima actualización Glamsterdam reestructura la propagación de bloques para desbloquear el siguiente paso.

El precio importa tanto como la capacidad. Las comisiones de blobs fluctúan según su propia subasta, de modo que los rollups pagan muy poco cuando sobra espacio de blobs y se disparan a la vez cuando se satura, un ciclo que se produjo cuando la demanda alcanzó los límites de Pectra antes de que Fusaka ampliara el margen.

Ethereum blobs frente a Celestia, EigenDA y Avail

Los rollup ahora eligen entre el blobspace nativo de Ethereum y redes de DA dedicadas, y la decisión determina su base de costes, su techo de rendimiento y sus supuestos de confianza. Ethereum ofrece la seguridad más sólida y mantiene la verificación de datos dentro del mismo conjunto de validadores que liquida el rollup, mientras que las alternativas ofrecen mucho más ancho de banda bruto por menos.

Celestia es la mayor red de DA diseñada para ese fin: una cadena de prueba de participación que se limita a ordenar y publicar blobs de datos verificados mediante muestreo de nodos ligeros. Su actualización Matcha elevó el tamaño máximo de los bloques de 8 MB a 128 MB y redujo a la mitad la inflación, como parte de una hoja de ruta que apunta a 1 GB por segundo de capacidad de procesamiento. Los rollups soberanos y las cadenas de gran volumen, como Eclipse, publican allí por el precio y el margen de capacidad.

EigenDA sigue un camino distinto: funciona como un servicio asegurado con ETH restaked a través de EigenLayer en lugar de operar su propia cadena. Su segunda versión alcanzó 100 MB por segundo en mainnet, el mayor rendimiento en directo de cualquier sistema DA, y por eso cadenas centradas en el rendimiento como MegaETH se construyen sobre ella. La contrapartida es un modelo de dispersión más cercano a un comité descentralizado que a una cadena muestreada abiertamente.

Avail se sitúa entre ambas: una cadena DA soberana que usa los mismos compromisos KZG y el mismo diseño de muestreo que la hoja de ruta de danksharding de Ethereum. Hoy ejecuta bloques de 4 MB con un camino declarado hacia capacidades de varios gigabytes, y combina la capa DA con Nexus, un sistema de coordinación cross-chain ya activo en mainnet.

Así se comparan las principales opciones:

Disponibilidad de datos frente a almacenamiento de datos

DA y el almacenamiento responden a preguntas distintas. La disponibilidad demuestra que los datos se publicaron y eran verificables en el momento en que se produjo un bloque, que es lo que exigen el consenso y las pruebas de fraude. El almacenamiento mantiene los datos recuperables mucho después, que es lo que necesitan los exploradores, los indexadores y los usuarios que reproducen el historial.

Las blockchains solo hacen cumplir lo primero. Una vez que pasa la ventana de blobs de Ethereum, de unos 18 días, o la ventana de poda de Celestia, el protocolo no promete que los datos sigan existiendo, y el incentivo para conservarlos pasa a quienes necesitan el historial, como los equipos de rollup, los nodos de archivo, los exploradores y los indexadores.

Las redes de almacenamiento permanente cumplen la segunda función. Sistemas como Arweave y Filecoin pagan a los nodos por conservar los datos indefinidamente, y algunos rollups archivan allí su historial de blobs podado. Confundir ambas funciones lleva a la idea errónea de que la poda hace que los rollups sean inseguros, cuando la ventana relevante para la seguridad ya se ha cerrado cuando los datos caducan.

Por qué la disponibilidad de datos es importante para los rollups

La seguridad de cada rollup se reduce a una afirmación: que cualquiera externo puede comprobar su estado, y esa afirmación falla si los datos no se publican. Los rollup optimistas necesitan los datos para que los retadores puedan detectar una raíz de estado no válida y presentar una prueba de fraude dentro de la ventana de disputa. Si el secuenciador pudiera ocultar transacciones, nadie podría construir la prueba y el robo se consolidaría sin ser impugnado.

Los rollups ZK lo necesitan por otra razón. Una prueba de validez ya garantiza que la transición de estado se calculó correctamente, pero los usuarios siguen necesitando los datos subyacentes para conocer sus propios saldos y para salir del rollup si sus operadores desaparecen. Las pruebas sin datos dejan una cadena correcta pero inutilizable, y por eso ambas familias de rollup consideran DA innegociable, mientras que los validiums aceptan garantías más débiles de un comité para reducir costes.

La capacidad de DA también limita el rendimiento de los rollup. Una cadena solo puede procesar transacciones tan rápido como pueda publicar los datos que las respaldan, así que los límites de blobs y el ancho de banda de DA fijan los techos de rendimiento y los niveles de comisiones en todo el ecosistema de capa 2. Por eso todas las grandes mejoras de escalado de los últimos dos años, desde Dencun hasta Fusaka y el Matcha de Celestia, han sido primero una mejora de DA.

Retos para garantizar la disponibilidad de datos

La retención de datos sigue siendo el ataque principal. El muestreo lo derrota de forma estadística, pero las garantías dependen de supuestos que deben cumplirse en la práctica, como contar con suficientes nodos de muestreo honestos, solicitudes de muestras impredecibles y una reconstrucción que funcione cuando faltan fragmentos. El protocolo de reconstrucción de bloques de Celestia para poblaciones mínimas de nodos ligeros sigue en desarrollo activo, y PeerDAS se lanzó en la mainnet de Ethereum hace apenas medio año.

La economía crea un segundo conjunto de presiones. Las capas de DA dedicadas fijan precios tan bajos para el blobspace que los ingresos por comisiones se mantienen escasos, lo que plantea dudas sobre cómo se financian a largo plazo sus conjuntos de validadores, mientras que Ethereum afronta la tensión opuesta, porque enviar datos a capas externas aleja los ingresos por comisiones de sus propios validadores. Los sistemas basados en comités heredan riesgos de centralización conocidos, ya que un grupo reducido de operadores puede censurar, coludir o simplemente desconectarse.

La escala añade un riesgo de ingeniería propio. Propagar bloques de 128 MB o 100 MB por segundo de datos dispersos lleva al límite las redes, y cada salto de capacidad debe preservar la propiedad de que una conexión doméstica modesta pueda seguir verificando la cadena. Los objetivos de la hoja de ruta del sector, bloques de gigabytes y más, dependen de que el muestreo siga funcionando a medida que los conjuntos de datos crecen en órdenes de magnitud.

Conclusiones

La disponibilidad de datos empezó como un rincón oscuro del diseño de rollups y se convirtió en el eje sobre el que gira todo el debate de la escalabilidad. Quien publica los datos define la seguridad de la cadena construida encima, y quien los fija el precio define las comisiones que pagan los usuarios.

El sector se ha consolidado en torno al muestreo. PeerDAS de Ethereum, los nodos ligeros de Celestia y el diseño KZG de Avail convergen en la misma idea: que las comprobaciones aleatorias sobre datos con codificación de borrado permiten a máquinas pequeñas verificar bloques enormes, mientras que EigenDA muestra cuánto ancho de banda bruto puede ofrecer hoy un conjunto de operadores restaked.

Esperamos que la demanda decida la siguiente fase. La capacidad de blobs supera el uso en Ethereum, Celestia mantiene un margen 16x superior a sus antiguos límites y la incógnita es qué aplicaciones, desde cadenas de trading de alta frecuencia hasta juegos on-chain, crecerán en el espacio que se ha construido para ellas.