来源：Polygon
原文标题：《数据可用性问题》
撰文：Polygon
在这篇文章中，我们深入研究了数据可用性问题的细节以及它如何影响以太坊的扩展。
什么是数据可用性问题？
数据可用性问题：区块链网络中的节点如何确保新提议区块的所有数据实际上是可用的？如果数据不可用，则该块可能包含被块生产者隐藏的恶意交易。
举个例子，假设Alice是ZK-Rollup(ZKR)的运营商。她在以太坊上提交了经过验证的ZK证明。如果她没有在以太坊上提交所有交易数据，尽管她的证据证明rollup中进行的所有状态转换都是有效的，但rollup的用户仍然可能对其当前账户余额一无所知。由于提交的证明的零知识性质，提交的证明没有说明当前状态。
OptimisticRollup(OPR)设置中有一个类似的例子，Alice在以太坊上提交了一个断言，但OPR的任何参与者都不能挑战它，因为交易数据不可用，因此他们无法重新计算或挑战该断言。
分析 | 横盘走势伴随下破风险，主流币市场等待BTC选择方向:根据OKEx现货显示，截至欧盘开始，BTC暂报7086.2美元（-0.46%）。
BTC于周末非但未能再次站上7400美元，反而受7300美元阻力打压后回落，从日线级别也可观察到自11月末币价反弹至7850美元附近，后续反弹高点便逐渐下移，分别为7700美元以及本次的7300美元。
OKEx分析师Neo认为，很多买盘在意识到7850美元的反弹关键位置难以突破后，在阶段性底部建仓并拉升的意愿在逐渐降低，这本质上就是多数投资人对于未来多头市场信心不足的直观体现。此时7000美元附近的多头仓位虽仍有一定存量，但与空头长期的“消耗战”大概率会让多头失去耐心平仓离场，彼时7000美元的底部恐怕不再牢固。
主流币市场的命运也不出预料的再次掌握在BTC手中，对于像ETH与EOS这类下方有年初底部作为支撑的币种来说，下方空间或比XRP与TRX这类已创年内新低的币种相对较小。短期提醒投资人关注BTC 7300美元阻力位以及7000美元支撑位强度。
根据国际第三方统计机构CoinGecko数据显示，OKEx平台24小时合约交易额30亿美元。
风险提示：入市有风险，投资需谨慎。[2019/12/16]
为了应对上述情况，OPR和ZKR的设计都要求operator将以太坊上的所有交易细节作为「calldata」提交。虽然这使他们在短期内避免了DA问题，但随着rollup内部交易数量的增长，需要提交的数据量也会增加，从而限制了这些rollup可以提供的扩展量。
分析 | 区块链市场规模2022年或达到近77亿美元:据prnewswire消息，MarketsandMarkets一份报告显示，区块链市场预计在未来五年间实现快速增长，到2022年将达76.837亿美元，复合年均增长率为79.6%。报告指出，推动增长的主要因素是区块链技术解决方案的日益普及以及区块链即服务（BaaS）需求的增长。该报告还预计，在此期间，北美市场将继续拥有最大的市场份额，因为该地区很早便已经采用加密货币和区块链技术。同时，亚太地区的复合年均增长率将达到最高，这是因为有多数行业的区块链应用正在快速增长。[2018/8/23]
这对如今的区块链有何影响？
为了回答这个问题，让我们首先回顾一下类似以太坊的区块链的一般区块结构以及任何区块链网络上存在的客户端类型。
一个块可以分为两个主要部分：
区块头：一个小区块头包含与区块中包含的交易相关的摘要和元数据。块体：它包含所有交易数据并占块大小的大部分。在传统的区块链协议中，所有节点都被视为同步整个区块并验证所有状态转换的完整节点。所有节点花费大量资源来检查交易有效性并存储区块。从好的方面来说，这些节点不会接受任何无效的交易。
分析 | 加密货币交易所交易费收入今年或升至40亿美元:据CCN报道，据市场研究公司Sanford C. Bernstein＆Co的一份新报告，尽管最近几个月加密货币的总交易量与价格一同下降，加密货币交易所的交易费收入总量可能会在2018年大幅上涨至40亿美元。如果交易费确实达到了40亿美元，那将比2017年增长了120％以上。该研究公司估计，交易所去年共获得了18亿美元的交易费收入，约占传统证券交易所交易费的8％。这为华尔街提供了从快速成熟的加密资产市场中获利的巨大机会。[2018/8/18]
可能还有另一类节点没有资源来验证每笔交易。相反，他们主要对了解区块链的当前状态以及与他们相关的某些交易是否包含在链中感兴趣。这些轻客户端依靠全节点来检查所有交易是否有效。因此，在安全性方面，它们依赖于可信的全节点。
但是如果区块生产者没有透露区块背后的全部数据呢？这可以防止全节点验证所有交易。这反过来又阻止了轻节点绝对确定它所看到的由所有合法交易支持的区块头。
分析 | 金色盘面：BTC资金流出减缓 市场恐慌情绪收敛:金色盘面综合分析：BTC资金流出有所缓解，下图是各主要交易平台btc资金流向统计，目前看依然流出为主，但流出速度有所减缓，市场恐慌情绪有所收敛。[2018/8/9]
为了解决这个问题，我们需要一种轻客户端机制来验证数据可用性。这将确保区块生产者无法通过说服轻客户端来隐藏数据。它还将迫使区块生产者公开部分数据，使整个网络以协作的方式访问整个区块。
让我们借助一个例子更深入地探讨这个问题。假设区块生产者Alice用交易tx1、tx2、……、txn构造了一个区块B。让我们假设tx1是恶意交易。如果tx1被广播，任何完整节点都可以验证它是恶意的，并将其发送给轻客户端，轻客户端会立即知道该块是不可接受的。但是，如果Alice想隐藏tx1，她会显示标头和除tx1之外的所有交易数据。全节点无法验证tx1的正确性。让轻节点查询任意一笔交易，均匀随机。轻客户端查询tx1的概率为1n。因此，Alice能够以压倒性的可能性轻客户端接受恶意交易。由于不可归因的性质，全节点无法以任何方式证明tx1不可用。
金色财经独家分析 比特币身处何处 预测理由并不充分:最近比特币又涨起来了。而专家的观点常常是涨的时候预测还会涨，最近有分析师预测目前是中期底部，而依据是观察经验，以及加密数字诞生以来有限的数据。金色财经认为，目前比特币短期投资者是否被挤出，纳税压力在比特币价格影响上发挥多大作用，并没有直接的证据。而政策更是影响币价的一个重要因素，这其中的不确定性难以判断。是不是“底部”不重要，而断言是上涨的“中期”就已经足以让一部分人放松对系统性风险的准备。因此，投资者还是应该重点关注分析指出的原因，防范风险，作出自己的判断。[2018/4/16]
那么，我们该怎么办呢？
该问题的解决方案在于在块中引入冗余。总的来说，有大量关于编码理论的文献，特别是擦除编码，可以帮助我们解决这个问题。
简而言之，纠删码允许我们将任何n个数据块扩展为2个数据块，其中2n个数据块中的任何一个都足以重建原始数据块。
如果我们强制区块生产者擦除交易tx1、tx2、...、txn的代码，然后隐藏单个交易，则需要隐藏n+1个交易，因为任何足以构建整个交易集的交易。在这种情况下，恒定数量的查询使轻客户端足以确信底层数据确实可用。
哇，原来如此？
不。虽然这个简单的技巧使隐藏工作变得更加困难，但区块生产者仍有可能故意以错误的方式执行擦除编码。然而，一个完整的节点可以验证这个擦除编码是否正确完成，如果没有，它可以向轻客户端证明这一点。这被称为欺诈证明。有趣的是，轻客户端需要有一个诚实的全节点邻居才能确定如果编码错误，那么它将收到欺诈证明。这确保了轻客户端以极高的概率访问没有恶意交易的链。
但是存在一个问题！如果简单地实现，欺诈证明的大小可以按照块本身的大小排序。但我们对轻客户端的资源预设禁止我们使用这样的设计。通过使用多维擦除编码技术，可以在这方面有所改进，该技术以可接受的大小减少欺诈证明的大小。为简洁起见，我们不涉及这些，但该文献对其进行了详细分析。
基于欺诈证明的解决方案的问题在于，轻客户端永远无法完全确定尚未收到欺诈证明的任何块。此外，他们一直相信其全节点对等方是诚实的。还需要激励诚实的节点不断保持审计区块。
有没有办法避免欺诈证明？
最近，向量承诺重新引起了区块链领域的关注。这些向量承诺，尤其是对多项式的恒定大小的KZG/Kate承诺，可用于设计简洁的DA方案，而无需欺诈证明。简而言之，Kate承诺允许我们使用单个组元素提交多项式。此外，该方案支持我们证明在某个点i使用恒定大小的见证，多项式评估为。承诺方案在计算上是隐藏和绑定的，也是同态的，使我们能够巧妙地避免欺诈证明。
我们强制块生产者获取原始交易数据并将其排列在大小为n,m的二维矩阵中。它使用多项式插值将大小为n的每一列扩展为大小为2n的列。对于这个扩展矩阵的每一行，它都会生成一个多项式承诺，并将这些承诺作为区块头的一部分发送。下面给出了该块的示意图。
轻客户端查询这个扩展矩阵的任何单元格以获得见证，这使它能够立即根据块头验证它。恒定大小的成员证明使抽样非常有效。承诺的同态性质确保只有在正确构造块的情况下才验证证明，并且多项式插值确保成功样本的恒定数量意味着数据以非常高的概率可用。
该方案的更精细细节以及进一步的优化和成本估算超出了本文的范围。
其他选择是什么，以及进一步变更是什么？
更高维的擦除代码和Kate承诺并不是解决DA问题的唯一方法。我们在这里跳过了其他方法，如编码默克尔树、编码交错树、基于FRI和STARK的方法，但每种方法都有其优点和缺点。
我们在Polygon，一直在使用Kate承诺开发数据可用性解决方案。在后面的文章中，我们将介绍实现细节、您现在可以如何使用它以及我们如何致力于转变DA问题空间。
来源链接：blog.polygon.technology
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