引言
Web3中的数据存储是构建去中心化、高效、安全且用户友好的数字经济的基础。数据存储平台和数据可用性（Data Availability，简称DA）在Web3生态系统中是紧密相连的两个概念，它们共同构成了去中心化存储解决方案的基础。
DA 的概念
数据可用性（Data Availability）是指在区块链和分布式系统中，网络参与者能够随时访问、检索、验证完整、准确且最新的数据，以确保系统的可靠性和信任度。在Web3和区块链技术的背景下，数据可用性是确保数据存储解决方案能够满足以下条件的关键因素：
- 可访问性：数据对于需要访问它的用户和应用程序必须是可访问的，这意味着数据存储解决方案需要提供足够的访问接口和检索机制。
- 完整性：存储的数据在需要时必须保持完整，未被篡改或损坏，确保数据的原始状态和准确性得到保护。
- 可靠性：数据存储解决方案应该能够在预期的时间内提供数据访问，不因系统故障或其他原因导致数据不可用。
- 持久性：数据可用性还涉及到数据的长期保存，确保数据在长期内都能被检索和访问。
- 一致性：在分布式系统中，数据可用性确保在不同节点或副本之间保持一致，防止数据分裂或不一致的问题。
- 性能：数据访问的速度和响应时间也是数据可用性的一部分，尤其是在需要快速数据处理的应用场景中。
- 互操作性：在多链或跨链操作的环境中，数据可用性还涉及到不同区块链之间的数据共享和互操作能力。
数据存储平台概念
数据存储平台是指那些能够提供去中心化存储解决方案的服务和技术。这些平台利用区块链和分布式系统来存储、管理和保护数据，确保数据的安全性、可访问性和不可篡改性。数据存储平台可以根据数据的访问频率和重要性被分类为冷存储（Cold Storage）和热存储（Hot Storage）。
冷存储（Cold Storage）
冷存储主要用于存储不经常访问的数据，这些数据可能需要长期保存，但访问频率较低。冷存储的特点包括：
- 低成本：冷存储通常成本较低，因为数据访问频率低，对存储性能的要求不高。
- 高容量：冷存储系统设计用于存储大量数据，适合大规模数据的长期保存。
- 低访问速度：数据访问速度较慢，因为数据存储介质和检索机制优化了成本而非速度。
- 高可靠性：冷存储介质如磁带库或归档存储系统，可靠性高，适合长期保存数据。
以 Arweave 协议举例：
Arweave专注于冷数据存储，即那些不经常访问但需要长期保存的数据，如历史记录、备份文件和大规模数据集。Arweave的冷存储解决方案具有高可靠性和低成本的特点，同时通过其独特的数据验证机制，确保数据的完整性和安全性。此外，Arweave网络的去中心化特性使得用户可以完全控制自己的数据，增强了数据的抗审查能力和隐私保护。因此，对于需要长期保存而不频繁访问的数据，Arweave提供了一个安全、经济且高效的存储选项。
Arweave 的机制图（图片来源：https://www.arweave.org/yellow-paper.pdf）
热存储（Hot Storage）
热存储用于存储频繁访问的数据，这些数据对实时性要求高，需要快速读取和写入。热存储的特点包括：
- 高性能：热存储系统提供高速的数据访问速度，以满足高访问频率的需求。
- 低延迟：数据访问延迟低，适合需要快速响应的应用场景。
- 高成本：由于性能要求高，热存储的成本通常高于冷存储。
- 快速访问：数据可以快速被检索和修改，适合需要频繁更新和快速访问的数据。
以 IPFS 协议举例：
IPFS（InterPlanetary File System）是一个分布式文件系统协议，旨在创建一个去中心化的内容寻址和文件存储网络。IPFS通过将文件分割成多个块并分布式存储在多个节点上，从而提高了数据的冗余性和抗审查能力。它支持热存储特质，即频繁访问的数据可以快速检索和传输，适合需要高吞吐量和快速访问的应用场景，如动态网站内容、流媒体和实时数据共享。IPFS的去中心化和高效率使其成为Web3生态系统中理想的热数据存储解决方案。
IPFS流程图（来源：https://www.gate.io/zh/learn/articles/what-is-filecoin/3526）
DA 与数据存储平台的区别
数据存储平台和 DA 在 Web3 生态系统中具有不同的角色和功能。以下是它们之间的主要区别对比：
DA 与数据存储平台的集成发展
数据可用性层（DAL）是一种专门的区块链，可提供这种 DA 功能，通过数据可用性抽样（DAS）等方法实现去中心化验证，确保任何人都能高效地验证数据，而无需依赖可信的第三方。DAL 与数据存储平台的集成，使得数据存储更加高效和安全。例如，Celestia通过其模块化设计，提供了一个高效的数据可用性层，而Filecoin则专注于冷数据的存储，通过激励机制鼓励用户贡献存储资源。
模块化公链对数据存储平台的影响
模块化技术是推动 DA 发展的关键力量，它为构建 DA 提供了基础架构。在以太坊生态系统中，模块化技术的应用体现在两个层面：横向模块化和纵向模块化。横向模块化主要通过分片技术实现，而纵向模块化则通过分层结构实现，其中 Rollup 技术专注于交易处理，而主网则专注于数据访问（DA）和共识机制。
模块化的核心优势在于将系统的不同功能划分为独立的层次，这不仅允许各层次之间的相互替换，还支持针对特定应用场景或垂直领域的定制化开发。这种设计哲学极大地增强了系统的灵活性和可扩展性，使得系统能够根据不同的需求进行优化和扩展。
来源：https://celestia.org/learn/beginners/modular-blockchains-for-beginners/ 2024.4.20
这些不同的设计选择为不同的场景和需求提供了灵活的解决方案，为 DA 领域的发展带来了更多可能性和机遇。
DA 在数据存储决策中的作用
DA 在选择最合适的存储解决方案时，提供以下关键帮助：
- 需求分析：DA 首先分析数据的特性，包括访问频率、数据量大小、敏感性和时效性，以确定存储需求。
- 成本效益评估：DA 评估不同存储解决方案的成本效益，包括存储费用、检索费用和维护成本，以找到成本效益最高的选项。
- 性能匹配：DA 确保所选存储解决方案能够满足应用的性能要求，如数据访问速度、延迟和吞吐量。
- 安全与合规性：DA 考虑存储解决方案的安全性和合规性，确保数据的安全存储和隐私保护，以及符合相关法规要求。
- 技术支持与社区评估：DA 评估存储解决方案供应商的信誉、社区支持和客户服务，确保长期支持和方案的可靠性。
DA 帮助使用者理解其数据存储需求，并选择能够满足这些需求的最合适的存储解决方案。这不仅提高了数据管理的效率，还确保了数据的安全性和合规性，同时优化了成本效益比。
不同 DAL 的对比
Celestia 以其低廉的数据可用性（DA）成本和卓越的吞吐量而著称，这使得它对中型和小型Layer 2（L2）区块链以及应用链（appchains）极具吸引力。通过大幅降低DA成本，这些 L2 和应用链能够节省大量原本需要支付给 DA 的费用，从而将更多资源投入到利润分配、生态系统发展和流动性增强中，进而推动其生态系统的繁荣和流动性的增长。
与 Celestia 的成本效益优势相比，EigenDA 的竞争力则主要源自其与以太坊网络的安全性和正统性之间的紧密联系。在短期内，对于需要高成本效益的大型L2，Eigen DA 可能成为一个更加合理的选择。
而NEAR DA 架构更加简单，易于实现，效率不断提高，并且由于NEAR 拥有Web3 所有网络中最便宜的交易费用，NEAR DA 成为一种非常快速且具有成本效益的数据可用性选项。 NEAR DA 比在以太坊上发布 blob 提交便宜85,000 倍，比在Celestia 上便宜30 倍。
Avail 通过采用尖端技术，使得轻客户端能够验证数据的完整性，而无需下载整个区块链，这大大提升了区块链技术的易用性。自 Avail 从 Polygon 独立后，它开始与多样化的合作伙伴探索新的合作机会，这表明了 Avail 在多个应用场景中展现出的巨大潜力和灵活性。
下图为 Avail 对主要 DAL 的核心组件进行的对比：
来源：https://blog.availproject.org/a-guide-to-selecting-the-right-data-availability-layer/
实际应用案例（以 Near DA 为例）：
NEAR DA 利用了 NEAR 共识机制的重要组成部分，我们将其称为 “Nightshade”，它将网络并行化为多个分片（本质上是多个并行区块链）。NEAR 上的每个分片都会生成一个区块的一小部分，称为 chunk/ 分片段。
来源：https://near.org/data-availability
这些 chunk 被聚合以生成区块。所有这些都完全发生在协议级别，因此对用户和开发人员是不可见的。这意味着 NEAR 不会因数据量超过其需求而减慢其共识速度，但 NEAR DA 的任何用户都有足够的时间来查询交易数据。这种架构为 rollup 提供的优势是具有成本效益的数据可用性，特别是对于交易量大的那些链，例如游戏链。
随着 NEAR 协议开始将分片数量增加到 n，单个分片需要存储的数据量会减少。最终，理论上 NEAR 协议上的每个账户都有可能成为自己的分片。这允许运行非常轻量的 RPC 节点，这些节点只会跟踪特定用户感兴趣的分片。对于使用 NEAR DA 的 L2，这意味着运行一个内存中的 RPC 客户端，该客户端只会在保留期内（用于欺诈证明）或在给定的时间间隔内（保留可在 RPC 节点上配置）跟踪数据 blob 合约所在的分片。rollup 无需依赖数据可用性采样 (DAS)，而是可以通过分片数据可用性运行轻量级 RPC，从而依赖自己的分片。
总之， NEAR 提供了一个非常强大的 DA 解决方案，其优点肉眼可见：廉价且可扩展的 DA，具有久经考验的安全性，并且基于面向未来的技术构建。
总结
DA 和数据存储平台在Web3生态系统中相辅相成，共同构建去中心化存储解决方案。DA 专注于数据的可访问性和完整性，通过区块链技术实现数据的安全访问和智能合约交互，而数据存储平台则提供去中心化的数据存储服务，确保数据的持久化保存和备份。两者的结合不仅提升了数据管理的效率，还增强了数据的安全性和合规性，同时优化了成本效益比，为去中心化存储领域的发展提供了关键支持。随着区块链技术的不断进步，DA 和数据存储平台的协同作用将更加重要，为去中心化存储的创新和应用带来新的动力和机遇。
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- 可访问性：数据对于需要访问它的用户和应用程序必须是可访问的，这意味着数据存储解决方案需要提供足够的访问接口和检索机制。
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- 可靠性：数据存储解决方案应该能够在预期的时间内提供数据访问，不因系统故障或其他原因导致数据不可用。
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数据存储平台概念
数据存储平台是指那些能够提供去中心化存储解决方案的服务和技术。这些平台利用区块链和分布式系统来存储、管理和保护数据，确保数据的安全性、可访问性和不可篡改性。数据存储平台可以根据数据的访问频率和重要性被分类为冷存储（Cold Storage）和热存储（Hot Storage）。
冷存储（Cold Storage）
冷存储主要用于存储不经常访问的数据，这些数据可能需要长期保存，但访问频率较低。冷存储的特点包括：
- 低成本：冷存储通常成本较低，因为数据访问频率低，对存储性能的要求不高。
- 高容量：冷存储系统设计用于存储大量数据，适合大规模数据的长期保存。
- 低访问速度：数据访问速度较慢，因为数据存储介质和检索机制优化了成本而非速度。
- 高可靠性：冷存储介质如磁带库或归档存储系统，可靠性高，适合长期保存数据。
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热存储（Hot Storage）
热存储用于存储频繁访问的数据，这些数据对实时性要求高，需要快速读取和写入。热存储的特点包括：
- 高性能：热存储系统提供高速的数据访问速度，以满足高访问频率的需求。
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来源：https://near.org/data-availability
这些 chunk 被聚合以生成区块。所有这些都完全发生在协议级别，因此对用户和开发人员是不可见的。这意味着 NEAR 不会因数据量超过其需求而减慢其共识速度，但 NEAR DA 的任何用户都有足够的时间来查询交易数据。这种架构为 rollup 提供的优势是具有成本效益的数据可用性，特别是对于交易量大的那些链，例如游戏链。
随着 NEAR 协议开始将分片数量增加到 n，单个分片需要存储的数据量会减少。最终，理论上 NEAR 协议上的每个账户都有可能成为自己的分片。这允许运行非常轻量的 RPC 节点，这些节点只会跟踪特定用户感兴趣的分片。对于使用 NEAR DA 的 L2，这意味着运行一个内存中的 RPC 客户端，该客户端只会在保留期内（用于欺诈证明）或在给定的时间间隔内（保留可在 RPC 节点上配置）跟踪数据 blob 合约所在的分片。rollup 无需依赖数据可用性采样 (DAS)，而是可以通过分片数据可用性运行轻量级 RPC，从而依赖自己的分片。
总之， NEAR 提供了一个非常强大的 DA 解决方案，其优点肉眼可见：廉价且可扩展的 DA，具有久经考验的安全性，并且基于面向未来的技术构建。
总结
DA 和数据存储平台在Web3生态系统中相辅相成，共同构建去中心化存储解决方案。DA 专注于数据的可访问性和完整性，通过区块链技术实现数据的安全访问和智能合约交互，而数据存储平台则提供去中心化的数据存储服务，确保数据的持久化保存和备份。两者的结合不仅提升了数据管理的效率，还增强了数据的安全性和合规性，同时优化了成本效益比，为去中心化存储领域的发展提供了关键支持。随着区块链技术的不断进步，DA 和数据存储平台的协同作用将更加重要，为去中心化存储的创新和应用带来新的动力和机遇。
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