IOSG Ventures：詳解DA生態和競爭格局

2024-07-02 16:07:59

背景

兩年前，在模塊化區塊鏈敘事興起之初，我們撰文提出了我們對數據可用性（Data Availbility）賽道的觀點和預測。正如我們所預期的那樣，模塊化區塊鏈的敘事已經盛行並推動了基礎設施的創新，增強了網絡的互操作性，並促進了生態系統內的更多合作與集成，各種 Rollup 即服務（RaaS）解決方案（Altlayer，Caldera， Conduit， Gelato）开始湧現。下圖展示了 Rollup 开發工具 Conduit 的界面，顯示了部署 Rollup 和選擇 DA 方案已經變得異常簡單和便捷。

Source: Conduit

在過去的兩年中，Celestia，EigenDA，Avail，NearDA 等替代 DA 方案（Alt-DA）取得了顯著的發展，各自展現了獨特的技術優勢和市場份額。同時，隨着以太坊 EIP-4844 的上线，通過引入 blobs 來替代 calldata，大大降低了 Rollup 在以太坊原生 DA 層的使用成本。如今开發者和項目方在選擇數據可用性層時面臨更多的權衡，本文將追蹤和分析現有的 DA 方案，深入探討它們的性能成本、技術特點和市場表現，並提出我們對未來 DA 賽道發展的觀點和思考。

1. 現有 DA 方案採用情況

使用以太坊原生 DA 鏈上解決方案的 Rollup 主要集中在那些已經從 calldata 存儲更新為適配 Blob 的主流 Layer 2 方案上，包括 Arbitrum、Optimism 和 Base，以及 Starknet、zkSync 和 Scroll 等。Rollup 通過使用以太坊作為 DA 層，數據會被以太坊的全節點驗證和存儲，而受益於以太坊的安全性、去中心化程度、協議升級的延續性以及經濟激勵機制。綜合型 L2 在以太坊的生態系統中佔據重要位置，需要使用原生 DA 帶來的上述正統性作為核心差異。（Vitalik 認為作為 rollup 的核心就是是無條件的安全保證：即使所有人都與你為敵，你也能取出你的資產。如果數據可用性依賴於外部系統，就無法得到這種等效的安全性）

然而將數據發布到以太坊主網伴隨着導致高昂的成本，特別是在 EIP - 4844 之前 (calldata 成本為每字節 16 gas，僅僅 2023 年 12 月，L2 在 DA 成本上就花費了超過 15, 000 ETH)。因此出現了多種 Alt-DA 鏈下解決方案，如已上线的 Celestia、EigenDA 和還未上线的 Avail, 通過不同的技術手段，如 DAS，糾刪碼, KZG 承諾等，降低了數據存儲和傳輸的成本。

這其中，Celestia 作為專門用於 DA 的模塊化區塊鏈，於 2023 年 10 月主網上线後已成為 DA 賽道的龍頭項目，主要目標客戶包括需要模塊化架構的項目：跨鏈橋、結算層方案、defi 項目、遊戲、排序器，以及不限於以太坊生態的 Layer 2 解決方案。其現有的客戶包括 Omnichain DEX 協議 Orderly、專為 EVM-native ZK 應用定制的模塊化 L2 Manta Pacific、基於 Base 的 L3 Hokum，以及專注於衍生品交易的 DEX Lyra 和 Aevo 等。Celestia 作為不局限於特定生態系統的模塊化設計 DA 層先行者，其優勢使得它成為許多新興 Layer 2 項目的首選。

EigenDA 是由 EigenLabs 开發的，利用 EigenLayer 的 restaking 機制來提供高效、安全且可擴展的 DA 服務方案, 一定程度繼承以太坊主網的安全性和龐大的驗證者網絡。EigenDA 專注於為以太坊生態系統提供高性能的 DA 解決方案。作為 Eigenlayer 上的首個主動驗證服務（AVS），EigenDA 於 4 月同 Eigenlay 主網一同上线，現有的客戶群體同樣多樣化，包括以太坊 L2 Swell、Celo、Mantle Network、以及搭建於 Eigenlayer 的多個其他 AVS，如去中心化計算棧 Versatus, Polymer、DEX 協議 DODO 和作為 Social L2 的 CyberConnect 等。

Source: EigenDA

2. 原生 DA（EIP-4844）和現有 Alt-DA 的權衡

2.1 以太坊原生 DA

簡單回顧以太坊原生 DA 解決方案的發展變化，坎昆升級之前，Rollup 主要使用 calldata 作為數據存儲和傳輸的手段。由於永久存儲和高網絡擁堵，高昂的費用成為了擴展和採用的主要障礙。而 EIP-4844 作為主網升級，引入了 Blob 這一新的數據結構，Blobs 可以容納大容量數據，但是相應會增加節點的存儲負擔。隨着時間推移,存儲需求會不斷增加, 最終可能導致運行節點的硬件要求過高從而傷及去中心化。因此 Blobs 只需要存儲約 18 天 ( 4096 個 epoch) 即會刪除。

由於 Blobs 僅需臨時存儲且使用單獨的費用市場， EIP-4844 實施後，取用各大 L2 採用 blob 之後前後 60 天的平均每天的 DA 成本 (Scroll&Starknet 取前後 30 天），成本下降均在 99% 左右。其中由於所上傳數據類型的不同（交易數據或是狀態差異），採用 OP rollup 的 Layer 2 相對於 Zk Rollup 成本下降的受益更為明顯。

Source: Dune& Growthepie

EIP-4844 Blob 容量和存儲特性及定價機制

Blob 的容量和存儲特性：

每個區塊最多容納 6 個 Blobs
每個 Blob 可以存儲高達 128 KB 的數據（即使未完全使用 128 KB 空間，發送者也需支付完整的 Blob 費用）

新的 blob gas 市場，運行方式類似於 EIP-1559 ，根據供需變化來調整 blob 基本費用：

如果區塊中的 blob 數量超過目標（當前為 3 個），增加 blob 基本費用。
如果區塊中的 blob 數量少於目標，減少 blob 基本費用。

Source: IOSG Ventures

Source: Dune / 以太坊區塊 blobs 數量 3 天均线

L2 主要使用新引入的類型 3 交易，在以往交易基礎上添加 max_fee_per_blob_gas 和 blob_versioned_hashes 字段，分別代表用戶愿意支付的每 blob gas 的最大費用和 kzg_to_versioned_hash 的哈希輸出列表。

這種新的定價機制意味着類型 3 交易仍然需要 max_fee_per_gas 和 max_priority_fee_per_gas 字段，並受現有 EIP-1559 市場的約束。除了 blob 空間外，類型 3 交易仍需支付其使用的 EVM 空間。

因此， blobs 仍然存在區塊空間的爭用，造成成本的不確定性，因為每個區塊的 blob 空間有限，而 blob 的 gas fee market 是根據需求動態調整的。

所以，以太坊作為通用鏈，短板還在於區塊空間的不確定性——可能突然有類似 NFT Minting、空投申領等鏈上活動的出現導致鏈上擁堵，Blob 的定價就會被擡高，使得 Rollup 沒有辦法估計成本基礎。這會造成 Rollup 开支預算不確定導致利潤率不穩定，提升了還處於起步階段的新項目的使用壁壘，項目方難以確定以太坊 DA 是否能作為長期的方案。下圖中大部分時間使用 blob 會比 calldata 便宜 98% 左右，但下圖中可見某一時段使用 Blobs 僅比使用 Calldata 便宜 59% 。

Source: Ethernow

我們計算兩次 blob 傳輸的費用舉例：

Source: Ethernow

圖中為一次 2024 年 03 月 28 日某一區塊中 Zksync 的 Validator Timelock 的類型 3 交易, 我們根據 blob 費用，執行基礎費用和優先費用分解計算一下它的數據成本：

假設以太坊的價格為 $ 3600 ，當時使用 1 Mib blob 的數據成本大概為:

4 × 0.018 ETH× 3600 USD/ETH = 259.2 USD

我們再取 6 月 24 日的一次 zksync era 的類型 3 交易：

Source: Ethernow

彼時主網活動略有下降，分解計算一下其數據成本：

當時使用 1 Mib blob 的數據成本大概為:

4 × 0.0021 ETH× 3600 USD/ETH = 30.24 USD

由此可見使用 blobs 傳輸數據的成本的不確定性，且仍然相對高昂。然而對於一個 rollup 而言，選擇 DA 方案時，成本結構的穩定性是關鍵考慮因素之一。

2.2 Celestia

作為模塊化區塊鏈的开山鼻祖，Celestia 專注於提供 DA 層和共識層，將執行層分離出去，從而專門優化 DA 功能，提高效率和可擴展性。Celestia 作為一個鏈下解決方案的 L1 相比使用以太坊鏈上的方法具有許多不一樣的技術特點，從而減少了數據可用的成本，也相對提供了更高的靈活性和可擴展性。模塊化設計使 Celestia 極具靈活性，允許开發者自由選擇執行環境，不限於特定的虛擬機（VM），使得 Celestia 能夠支持各種不同的應用場景，滿足多樣化需求。

Rollup 如要整合 Celestia 作為 DA 層，需將執行層產生的交易數據（Data Blob）提交到 Celestia 網絡,而不是原來的 Layer 1 （以太坊）以確保數據可用性以便驗證和交易。Celestia 的數據可用性採樣（DAS）技術通過使用二維 RS 糾刪碼編碼方案對區塊數據進行重新編碼，允許輕節點只需下載區塊數據的一小部分即可多輪隨機採樣驗證數據的可用性，並且允許多個節點並行處理不同的數據部分，提升了整體效率。

Source：Celestia.org

過程中另一項關鍵技術是 Celestia 引入的命名空間 Merkle 樹（NMTs）技術，使得不同的 rollup 只需下載與自己相關的交易數據，從而提高數據處理效率。NMTs 不僅減少了數據冗余，提升了系統性能，還為开發者提供了更高效的數據處理方式。

安全性方面，Celestia 基於 Tendermint 共識機制，驗證人對 Data Blob 達成一致性，確保數據在網絡中的可用性和一致性，能夠容忍最多三分之一的驗證者節點出現故障或惡意行為。通過質押 TIA 代幣，Celestia 的驗證者受到經濟激勵，確保誠實行為，並對惡意行為或不當操作進行罰沒，從而保障網絡的安全性。目前 Celestia 的 TVL 約為 64.4 億美元，全節點數量為 100 個。

關於可拓展性，Celestia 的區塊大小可以根據網絡中活躍輕節點的數量進行動態調整。隨着更多節點的加入，Celestia 可以安全地增加區塊大小，理論上無限提高吞吐量和可擴展性。目前的數據顯示，其數據吞吐量約為 6.67 MB/s。

Celestia Blob 容量和存儲特性及定價機制:

為了成本的比較，我們在此簡單討論 celestia 的性能以及定價機制。用戶在 Celestia 上提交數據時，通過提交 Blob 交易（BlobTx）實現，費用由 blob space 費用和 gas 費組成。

具體來說，每個 Blob 的最大大小限制略小於 2 MiB（1, 973, 786 字節），每個區塊可以包含多個 Blob，具體數量取決於區塊的總大小限制。當前最大區塊大小為 64 x 64 shares（約 2 MiB），總共 4096 個 shares，其中一個 share 保留用於 PFB（PayForBlobs）交易，其余 4095 個 shares 用於數據存儲。Celestia 的費用市場類似於以太坊的 EIP-1559 機制，使用基於 gas 價格的優先級內存池。交易費用較高的交易會被驗證者優先處理，費用由每筆交易的固定費用以及基於每個 Blob 大小的可變費用組成。

根據 celenium 上的 rollup 數據綜合統計（6 月 17 日），對於各個整合 Celestia 的客戶，使用 Celestia 的 DA 成本在 0.02-0.25 Tia/Mib 之間，折合 6 月 17 日的 $TIA 的價格 ($ 7.26)，幾個主要客戶的 DA 成本在 $ 0.15 - $ 1.82/MiB 不等。因此，與以太坊鏈上原生 DA 相比，Celestia 提供了一個具有競爭力且穩定的成本結構。

Source: Celenium

Source: Celenium，gas price 穩定在 0.015 UTIA 左右 ( 1 uTIA = TIA × 10 − 6)

但是， Celestia 本身是 Layer 1 區塊鏈網絡，需要 P2P 網絡對 Data Blob 進行廣播和共識，雖然輕節點可以採用 DAS 來確保數據可用，但網絡對其全節點仍然有着很高的要求（128 MB/s 下載和 12.5 MB/s 上傳），為去中心化和未來吞吐量提升帶來障礙。相比之下，EigenDA 採用了不同的架構——不需要做共識，也不需要 P2P 網絡。

2.3 EigenDA

作為利用 EigenLayer 構建的主動驗證服務（AVS），EigenDA 通過再質押機制，利用以太坊的安全性（不需要引入新的驗證器集，以太坊驗證者可以自由選擇加入，EigenDA 的再質押節點是以太坊節點的子集）來保障數據可用性，很好地直接利用了現有基礎設施。其主要工作流程為，Rollup sequencer 生成 Blob Data 後將其發送給 Disperser（可由 rollup 本身運行，或通過第三方，比如 EigenLabs），Disperser 會對 Blob Data 進行數據分片，生成糾刪碼及 KZG 承諾，然後發布到 EigenDA 的節點，而後 EigenDA 的節點會驗證 Attestation 並保障數據可用性，驗證結束後，節點需將數據進行存儲並將數字籤名發送回 Disperser。最後，Disperser 講收集籤名並將其上傳給以太坊主網上的 EigenDA 智能合約進行最終的聚合籤名的正確性驗證。

核心的 idea 依舊是利用技術減少對節點的數據存儲和驗證算力的要求。然而，EigenDA 選擇了與以太坊升級相一致的 KZG 承諾驗證技術來實現。此外，EigenDA 不依賴共識協議和 P2P 傳播，而是使用單播來進一步提高共識速度。

而對於確保 EigenDA 節點真的對數據可用進行了存儲，EigenDA 使用托管證明（Proof of Custody）方法，如果出現，惰性驗證器任何人都可以向 EigenDA 智能合約提交證明，該證明將由智能合約進行驗證。如果驗證成功，惰性驗證器將被 Slashing。

因此，EigenDA 的解決方案過程都是在以太坊上進行，由以太坊提供共識保證，因此不必受限於共識協議和 P2P 網絡低吞吐量的瓶頸，節點無需等待順序排序，可以直接並行處理數據可用性證明，極大地提高了網絡效率。

Source: Eigenlayer

EigenDA 的容量性能及費用：

EigenDA 目前的節點運營商數量為 266 個。其最大吞吐量目標在 10 Mbps。根據 7 天平均數據，EigenDA 的數據吞吐量為 0.685 Mib/s，數據存儲和傳輸費用約為 0.001 Gas/Byte，折合下來，假設 gas 費用為 10 gwei 且以太坊價格為 $ 3600,每 1 MB 數據的費用約為 0.038 美元。總質押 TVL 為 3.33 M ETH, 接近 12 億美元。

Source: EigenDA.xyz

綜合比較分析 Celestia vs. EigenDA

從技術角度來看，Celestia 和 EigenDA 在多個方面存在差異。首先，在節點負載方面，Celestia 的全節點需要處理廣播、共識和驗證，下載帶寬需求為 128 MB/s，上傳帶寬需求為 12.5 MB/s，而 EigenDA 的節點不處理廣播和共識，帶寬需求僅為 0.3 MB/s，而且其可以使用以太坊節點的子集。其次，吞吐量方面，Celestia 的最大吞吐量約為 6.67 MB/s，而 EigenDA 目標達到最大 10 MB/s。在安全性方面，Celestia 的安全性來源於其網絡價值，質押價值約為 66.5 億美元，攻擊成本超過 40 億美元。EigenDA 基於重新質押的資產價值和主網運營者份額繼承了一部分以太坊的安全性，目前的 TVL 接近 12 億美元，大約繼承了以太坊 2% 的安全性。

綜合來看，Celestia 的競爭優勢在於其靈活的模塊化設計和較高的數據吞吐量，使其更受中小型 L2 和應用鏈的青睞。而 EigenDA 的優勢採用了使用以太坊基礎設施，將數據可用性與共識解耦帶來的正統性。未來，隨着模塊化和應用鏈雙重趨勢的發展，Celestia 可能從增量市場中受益，而 EigenDA 則可能在需要更高安全性的以太坊中心市場中佔據更大份額。

3. Avail 和 NearDA

雖然目前 Celestia 和 EigenDA 在數據可用性市場佔據主導地位，但未來的競爭格局可能會發生變化。隨着 Avail 和 NearDA 這兩個項目的潛在上线，數據可用性領域的競爭態勢有望進一步加劇。

Avail 是一個專注於數據可用性的區塊鏈網絡，旨在為 EVM 兼容的區塊鏈和 Rollups 提供高效的交易排序和數據存儲服務。它採用繼承自 Polkadot SDK 的 BABE 和 GRANDPA 共識機制，Avail 使用 KZG 多項式承諾作為有效性證明，使用提名權益證明 (NPoS) 支持多達 1, 000 個驗證者，並通過獨特的輕客戶端 P2P 網絡採樣機制提供可靠的備份。

另一方面，NearDA 是由 NEAR Foundation 推出的數據可用性解決方案，主要為 ETH Rollup 和以太坊开發者提供 DA 服務。它的目標是提供一個具有成本效益的 DA 解決方案，去中心化程度與 Near Protocol 相當。目前已經與 Polygon CDK、Arbitrum、Optimism 等以太坊生態系統中的主要參與者建立了战略合作關系。

而短期看來，對於 Rollups 來說，更有效地減少邊際成本是最好建立壁壘的方法，其中針對市場狀況調整收入和成本模式是比較好的解決方案。

4. 針對特定場景的 DA

除了上述這樣的針對 rollup 的通用性 DA 以外，當前 DA 賽道也萌生了一些比較早期的，以及針對特定場景的 DA 項目，如專為 AI 定制的高吞吐量 DA 方案 Zerogravity（0 G），和比特幣 DA 方案 Nubit。

4.1 Zerogravity（0 G）

AI 應用對數據可用性的需求與傳統區塊鏈應用不同。AI 模型訓練和運行需要處理大量數據，包括模型參數、訓練數據集、實時數據請求等。這些數據需要快速、可靠地存儲和傳輸，以確保 AI 模型的效率和性能。然而，現有的通用 DA 方案，如 Celestia 和 EigenDA，主要設計用於滿足普通區塊鏈應用的數據可用性需求，在處理超高吞吐量、低延遲的大規模數據傳輸時存在一定的局限性。

ZeroGravity ( 0 G) 希望通過模塊化設計和高性能數據傳輸來專門滿足 AI 應用的需求。其模塊化設計將數據可用性工作流分為數據發布和數據存儲兩個通道，使得系統可以隨着節點數量的增加而线性擴展。數據存儲通道專注於大數據傳輸，確保大數據可以幾乎瞬時存儲和訪問。而數據發布通道則用於保證數據的可用性，通過一個基於多數誠實假設的仲裁系統進行驗證。0 G Storage 是一個由存儲節點網絡組成的鏈上數據庫。存儲節點通過「隨機訪問證明」(PoRA) 挖礦過程參與，確保數據的可用性和完整性。它支持存儲各種類型的 AI 相關數據，包括模型、訓練數據、用戶請求和實時檢索增強生成 (RAG) 數據。

Source: 0 G

0 G 通過創新的系統設計，聲稱其目標是實現每秒 GB 級的鏈上數據傳輸，遠超目前市場上的其他 DA 方案（如 Celestia 和 EigenDA 的每秒 MB 級數據傳輸）。具體來說， 0 G 聲稱其數據吞吐量可達每秒 50 到 100 GB，能夠支持需要大量數據傳輸的 AI 模型訓練等場景。

4.2 Nubit

在比特幣生態逐漸起步並受到關注，有關比特幣的各類技術路线也風起雲湧，隨着這些技術路线的發展，Ordinals、Layer 2、預言機等應用程序對高效、安全的數據可用性解決方案的需求也越來越迫切。這些應用程序需要能夠快速、可靠地存儲和傳輸大量數據，以確保其正常運行和用戶體驗的提升。例如，Ordinals 需要高效的數據存儲和傳輸來支持數字藝術品的創建和交易，Layer 2 解決方案需要高吞吐量和低延遲來實現更好的擴展性，而預言機需要可靠的數據傳輸來確保數據的准確性和及時性。

Nubit 是比特幣生態中首個原生的數據可用性 (DA) 層項目，旨在解決比特幣主網吞吐量有限的問題，並為比特幣生態的長遠發展提供基礎設施支持。Nubit 的工作流程包括數據提交、驗證、廣播、存儲、採樣和共識等多個步驟，確保數據的高效處理和高可用性。用戶提交的數據經過 RS 編碼處理後，由驗證者節點使用 NuBFT 共識算法進行驗證，並生成 KZG 承諾。驗證後的數據塊被廣播到全網，存儲節點負責存儲完整數據塊，而輕客戶端通過數據可用性採樣（DAS）協議驗證數據的可用性。即使在網絡故障情況下，節點仍可通過全存儲節點和比特幣網絡上的 KZG 承諾恢復數據。

Nubit 旨在為比特幣生態項目提供基礎設施，已與多個項目如 Babylon、Merlin Chain、Polyhedra 等建立了合作關系，Nubit 將降低數據存儲成本，比如在銘文市場需求激增的情況下, Nubit 可以服務與比特幣 Layer 2 大幅降低數據發布成本,使得在比特幣上存儲和處理數據變得更加經濟實惠。

5. Closing Thoughts

分析 DA 賽道的項目差異，我們在安全性（包括數據完整性、網絡共識等）、可定制性與互操作性、性能和成本隨着這些 DA 方案的廣泛採用和不同項目在 DA 層選擇上的差異，我們看到了一系列獨特的技術和市場定位。

未來我們相信更多的 App-Rollup 會被推出市場。然而雖然潛在的市場增大，DA 賽道頭部效應明顯，Celestia、EigenDA 等會佔據主要的市場份額，留給腰尾部的機會不多,競爭也在加劇。目前的容量對 Rollup 來說供大於求，例如在上线主網後，Celestia 網絡帶寬的利用率長期在 0.1% 以下，遠低於其每日 46, 080 MB 的最大支持容量。然而，相較於以太坊目前的 15 個 Rollup 和每日 700 MB 的數據量，Celestia 的活動量仍有很大可用空間。

當然不排除未來可能有高性能網絡對高 DA 帶寬的需求，或例如 AI 項目的需求，此外還有一些比較早期的，以及針對特定場景的 DA 例如 Bitcoin DA，或許在細分領域可獲得不錯的市場份額。但 DA 本質上是個 to B 業務，DA 項目方的收入和生態項目的數量質量息息相關。現階段我們認為市場上不需要過多的鏈下 DA 解決方案，除非其成本和效率實現幾個數量級的飛躍。

總的來說，現在來看 DA 的商業模式中供應充足，但賽道的發展仍在演變，各種方案在技術和市場定位上展現出不同的競爭力。未來的發展將取決於技術的持續創新和市場需求的動態變化。