什么是数据可用性？

数据可用性是指确保所提议区块背后的完整数据已发布到网络上，使任何参与者都能下载这些数据，并独立验证或重建链的状态。这一概念对 rollup 最为重要，因为 rollup 在其父链之外执行交易，必须把底层数据发布到某个可验证的地方。

DA 要解决的问题是数据扣留。区块生产者可以发布一个看似有效的区块头，同时隐藏其中的交易，由于证据缺失，网络无法证明任何问题。保证数据已被发布，哪怕只是短暂发布，就能堵住这种攻击，并使欺诈证明和状态重建得以运作。

DA 是有意设计为临时性的。网络只需将数据保留到足以完成验证并度过争议窗口，之后即可修剪。以太坊在大约 18 天后丢弃 blob 数据，Celestia 则将最短修剪窗口缩短至略多于 7 天，使节点存储需求在吞吐量增长时保持平稳。

对大多数Layer 2 网络而言，发布数据是最大的单项运营成本，因此 DA 的价格和容量直接决定了 Rollup 费用。这使 DA 成为一个竞争激烈的市场，以太坊、Celestia、EigenDA 和 Avail 都在向同一批客户出售 blobspace。

数据可用性是如何运作的？

现代 DA 系统结合纠删码、密码学承诺和随机抽样，使小型、低成本的节点无需下载任何数据，即可验证海量数据确实存在。

1. 纠删码

纠删码会将区块数据扩展为更大规模的冗余片段集合，通常使用里德-所罗门编码，因此只需一部分片段即可重建原始数据。如果扩展后的数据有一半保留下来，整个数据集就得以保留。

这一特性改变了扣留数据的难题。没有编码时，隐藏单笔交易只需压制一个极小的片段，而随机抽查几乎不可能发现。有了编码，隐藏任何内容都意味着要压制大量扩展数据，只需少量样本就几乎可以确定地发现缺口。

承诺将数据片段与区块头绑定，使节点能够对照指纹检查每个样本。Celestia 通过命名空间默克尔树将其编码数据排列成二维方阵，而以太坊和 Avail 则使用 KZG 多项式承诺来提交 blob 数据，这种承诺可以在不披露其余数据的情况下证明某个片段属于该数据集。

2. 数据可用性采样（DAS）

采样是建立在编码之上的验证技术。轻节点不必下载整个区块，而是请求几个随机片段，并对照承诺进行检查。每次成功采样都会大幅提高全部数据确实可用的概率，几十次采样即可将置信度提升到 99.99% 以上。

安全性随参与度而提升。每个额外的采样节点都会查询不同的随机坐标，因此即使没有任何单台机器持有完整数据，成千上万的轻客户端也能共同覆盖整个数据集。被扣留的数据很快会导致采样失败，诚实节点会在区块最终确认之前拒绝该区块。

得益于采样，大区块变得安全。由于验证成本大致保持不变，区块链可以在不强迫每个节点购买更多带宽的情况下，将数据容量提高一个数量级。这正是以太坊的 PeerDAS 和 Celestia 的轻节点网络背后的机制。

3. 全节点、轻节点与重构

DA 网络将验证职责分配给不同类型的节点。全节点下载并存储完整区块或分配给它们的部分区块，向网络其他部分提供样本，并在区块生产者扣留部分区块时，利用纠删码分片重建缺失的数据。

轻节点负责采样。它们只保存区块头和承诺，可在笔记本电脑或手机上运行，仍能获得数据确实存在的有力保证。在以太坊的 PeerDAS 设计下，甚至验证者也不再存储每个 blob，因为每个节点只保管分配给它的那部分编码数据，并从其他节点采样其余部分。

重构是将两者联系在一起的安全网。只要足够多的诚实节点共同持有足够多的片段，完整数据集就始终可以被重建并重新发布，因此采样网络需要一定数量的诚实节点，而节点规模越大，越能增强网络的稳固性，而不是成为负担。

4. 数据可用性委员会（DAC）

并非每条链都为完整的 DA 保证付费。数据可用性委员会是一组固定的已知运营方，它们在母链之外保存 Rollup 的数据，并签署证明数据存在的声明。Validium 和 Optimium 采用这种模式，将成本降至接近零，代价是用户必须信任该委员会，而不是进行公开验证。

如果委员会串通或失效，用户可能无法证明自己的余额，也无法退出该链；基于采样的系统让任何人都能直接检查数据，从而消除了这一风险。L2BEAT 追踪哪些网络依赖委员会，哪些依赖可验证的 DA 层，而大量应用专用链出于成本考虑仍选择委员会模式。

混合设计试图缩小这一差距。一些委员会会将加密承诺发布到父链，加入质押和罚没机制以惩罚不当行为，或在证明不再到达时回退到完整的链上发布。

以太坊上的数据可用性：blobs 与 PeerDAS

以太坊在2024年3月的Dencun升级中将DA变为一流产品，该升级通过EIP-4844引入了blobs。Blobs是128 KB的数据包，由rollup附加到区块上，由单独的费用市场定价，并在大约18天后被修剪。

自上线以来，容量已分阶段提升。Dencun 最初的目标是每个区块 3 个 blobs，Pectra 升级将其翻倍至 6，随后 Fusaka 升级激活了 PeerDAS，这是一种采样协议，使节点无需下载全部 blobs 即可验证它们。Fusaka 还新增了仅限 Blob 参数的分叉（Blob Parameter Only forks），这是一种预先安排的小型升级，无需进行完整硬分叉即可提高 blob 上限。

数周内接连出现了两次 BPO 分叉。第二次 BPO 分叉将目标提高到每个区块14个 blobs，上限为21个，约合每个区块2.7 MB 数据，核心开发者则保留了进一步提高的空间，直到需求填满新增空间。路线图指向完整的 danksharding，其中的二维采样可支持高得多的 blob 数量，而即将到来的Glamsterdam 升级将重构区块传播方式，以解锁下一步。

定价与容量同样重要。Blob 费用通过自己的拍卖机制浮动，因此在 blobspace 宽松时，rollup 支付的费用很低，而在饱和时则会一起飙升。当需求追上 Pectra 的上限时就出现过这样的周期，之后 Fusaka 重新拉开了余量。

以太坊 blobs 与 Celestia、EigenDA、Avail 的对比

Rollup 现在需要在以太坊原生 blob 空间与专用 DA 网络之间做出选择，这一决定会影响其成本结构、吞吐量上限和信任假设。以太坊提供最深厚的安全性，并将数据验证保留在结算 Rollup 的同一验证者集合之内，而其他方案则以更低的价格提供大得多的原始带宽。

Celestia 是规模最大的专用 DA 网络，是一条权益证明链，只负责对经轻节点采样验证的数据 blobs 进行排序和发布。其 Matcha 升级将区块上限从 8 MB 提高到 128 MB，并将通胀率减半，这是目标为每秒 1 GB 吞吐量的路线图的一部分。主权 rollup 和 Eclipse 等高流量链因价格和扩展空间而选择在此发布数据。

EigenDA 走了一条不同的路径：它作为一项服务运行，由通过 EigenLayer 再质押的 ETH 提供安全保障，而不是运营自己的链。其第二版在主网上达到每秒 100 MB，是所有 DA 系统中最高的实际吞吐量，因此 MegaETH 等注重性能的链都基于它构建。代价是其分发模式更接近去中心化委员会，而非公开采样的链。

Avail 介于两者之间，是一条主权 DA 链，采用与以太坊 danksharding 路线图相同的 KZG 承诺和采样设计。目前its区块大小为 4 MB，并明确提出迈向多 GB 容量的路径，同时将 DA 层与 Nexus 搭配使用，后者是一个现已在主网上线的跨链协调系统。

主要选项的对比如下：

数据可用性与数据存储

DA 与存储解决的是不同的问题。可用性证明数据在区块产生时已被发布且可供检查，这正是共识和欺诈证明所需要的。存储则让数据在很久之后仍可被检索，这正是区块浏览器、索引器和回放历史记录的用户所需要的。

区块链只强制执行第一项。一旦以太坊约 18 天的 blob 窗口或 Celestia 的修剪窗口过去，协议就不再承诺数据仍然存在，而保留数据的动力会转移到需要历史数据的各方身上，包括 Rollup 团队、归档节点、浏览器和索引器。

永久存储网络承担第二种角色。Arweave 和 Filecoin 等系统付费让节点无限期保存数据，一些 rollup 也将其修剪后的 blob 历史存档在那里。将两者混为一谈，会导致一种常见的误解，即修剪会使 rollup 不安全，而实际上，在数据过期时，与安全相关的窗口期早已结束。

数据可用性对 Rollup 为何重要

每个 Rollup 的安全性都归结为一个前提：外部人员可以核查其状态，而没有公开发布的数据，这一前提就不成立。乐观 Rollup 需要这些数据，这样挑战者才能发现无效的状态根，并在争议窗口期内提交欺诈证明。如果排序器可以隐藏交易，就没有人能够构造证明，盗窃行为也会在无人质疑的情况下最终确认。

ZK Rollup需要它则出于另一个原因。有效性证明已经保证状态转换计算正确，但用户仍然需要底层数据来确认自己的余额，并在运营方消失时退出 Rollup。只有证明而没有数据，会让链虽然正确却无法使用，因此两类 Rollup都将 DA 视为不可妥协的要求，而 validium 则接受较弱的委员会保证以降低成本。

DA 容量同样限制 Rollup 的性能。一条链处理交易的速度，最快也只能与其发布交易背后数据的速度相当，因此 blob 限制和 DA 带宽决定了整个第 2 层生态系统的吞吐量上限和费用水平。正因如此，过去两年中每一次重大扩容升级，从 Dencun 到 Fusaka，再到 Celestia 的 Matcha，首先都是 DA 升级。

确保数据可用性的挑战

数据扣留仍是核心攻击方式。采样可以从统计上击败它，但这些保障依赖于实践中必须成立的假设，包括足够多的诚实采样节点、不可预测的采样请求，以及在分片丢失时仍能正常重建。Celestia 面向极少轻节点场景的区块重建协议仍在积极开发中，而 PeerDAS 在以太坊主网上线仅半年左右。

经济层面带来了第二类压力。专用 DA 层对 blobspace 的定价极低，导致手续费收入微薄，使人们对其验证者集合的长期资金来源产生疑问；而以太坊面临相反的矛盾，因为将数据推送到外部层会使手续费收入从其自身验证者处流走。基于委员会的系统则继承了常见的中心化风险，因为少数运营者可能审查交易、串通或直接离线。

规模本身也带来工程风险。传播 128 MB 的区块或每秒 100 MB 的分散数据会触及网络极限，而且每次容量提升都必须保证普通家庭网络仍能验证该链。该领域路线图中的目标，如 GB 级区块乃至更大，都取决于随着数据集规模成数量级增长，采样机制是否仍能持续有效。

总结

数据可用性最初只是 Rollup 设计中一个鲜为人知的角落，如今已成为整个扩容之争的核心。谁发布数据，谁就决定了构建在其上的链的安全性；谁为数据定价，谁就决定了用户支付的手续费。

该领域已围绕采样趋于一致。以太坊的 PeerDAS、Celestia 的轻节点以及 Avail 的 KZG 设计，都汇聚于同一见解：对纠删码数据进行随机检查，可让小型机器验证庞大的区块；而 EigenDA 则展示了一组再质押运营者目前能够提供多大的原始带宽。

我们预计需求将决定下一阶段的走向。以太坊上的 blobs 容量超过了实际使用量，Celestia 的空间余量是其原有上限的 16x，而悬而未决的问题是，从高频交易链到链上游戏，哪些应用会逐步填满为它们搭建的空间。