引言

Web3中的數據存儲是構建去中心化、高效、安全且用戶友好的數字經濟的基礎。數據存儲平臺和數據可用性（Data Availability，簡稱DA）在Web3生態系統中是緊密相連的兩個概念，它們共同構成了去中心化存儲解決方案的基礎。

DA 的概念

數據可用性（Data Availability）是指在區塊鏈和分佈式系統中，網絡參與者能夠隨時訪問、檢索、驗證完整、準確且最新的數據，以確保系統的可靠性和信任度。在Web3和區塊鏈技術的背景下，數據可用性是確保數據存儲解決方案能夠滿足以下條件的關鍵因素：

• 可訪問性：數據對於需要訪問它的用戶和應用程序必須是可訪問的，這意味著數據存儲解決方案需要提供足夠的訪問接口和檢索機制。
• 完整性：存儲的數據在需要時必須保持完整，未被篡改或損壞，確保數據的原始狀態和準確性得到保護。
• 可靠性：數據存儲解決方案應該能夠在預期的時間內提供數據訪問，不因系統故障或其他原因導致數據不可用。
• 持久性：數據可用性還涉及到數據的長期保存，確保數據在長期內都能被檢索和訪問。
• 一致性：在分佈式系統中，數據可用性確保在不同節點或副本之間保持一致，防止數據分裂或不一致的問題。
• 性能：數據訪問的速度和響應時間也是數據可用性的一部分，尤其是在需要快速數據處理的應用場景中。
• 互操作性：在多鏈或跨鏈操作的環境中，數據可用性還涉及到不同區塊鏈之間的數據共享和互操作能力。

數據存儲平臺概念

數據存儲平臺是指那些能夠提供去中心化存儲解決方案的服務和技術。這些平臺利用區塊鏈和分佈式系統來存儲、管理和保護數據，確保數據的安全性、可訪問性和不可篡改性。數據存儲平臺可以根據數據的訪問頻率和重要性被分類為冷存儲（Cold Storage）和熱存儲（Hot Storage）。

冷存儲（Cold Storage）

冷存儲主要用於存儲不經常訪問的數據，這些數據可能需要長期保存，但訪問頻率較低。冷存儲的特點包括：

• 低成本：冷存儲通常成本較低，因為數據訪問頻率低，對存儲性能的要求不高。
• 高容量：冷存儲系統設計用於存儲大量數據，適合大規模數據的長期保存。
• 低訪問速度：數據訪問速度較慢，因為數據存儲介質和檢索機制優化了成本而非速度。
• 高可靠性：冷存儲介質如磁帶庫或歸檔存儲系統，可靠性高，適合長期保存數據。

以 Arweave 協議舉例：

Arweave專注於冷數據存儲，即那些不經常訪問但需要長期保存的數據，如歷史記錄、備份文件和大規模數據集。Arweave的冷存儲解決方案具有高可靠性和低成本的特點，同時通過其獨特的數據驗證機制，確保數據的完整性和安全性。此外，Arweave網絡的去中心化特性使得用戶可以完全控制自己的數據，增強了數據的抗審查能力和隱私保護。因此，對於需要長期保存而不頻繁訪問的數據，Arweave提供了一個安全、經濟且高效的存儲選項。

Arweave 的機制圖（圖片來源：https://www.arweave.org/yellow-paper.pdf）

熱存儲（Hot Storage）

熱存儲用於存儲頻繁訪問的數據，這些數據對實時性要求高，需要快速讀取和寫入。熱存儲的特點包括：

• 高性能：熱存儲系統提供高速的數據訪問速度，以滿足高訪問頻率的需求。
• 低延遲：數據訪問延遲低，適合需要快速響應的應用場景。
• 高成本：由於性能要求高，熱存儲的成本通常高於冷存儲。
• 快速訪問：數據可以快速被檢索和修改，適合需要頻繁更新和快速訪問的數據。

以 IPFS 協議舉例：

IPFS（InterPlanetary File System）是一個分佈式文件系統協議，旨在創建一個去中心化的內容尋址和文件存儲網絡。IPFS通過將文件分割成多個塊並分佈式存儲在多個節點上，從而提高了數據的冗餘性和抗審查能力。它支持熱存儲特質，即頻繁訪問的數據可以快速檢索和傳輸，適合需要高吞吐量和快速訪問的應用場景，如動態網站內容、流媒體和實時數據共享。IPFS的去中心化和高效率使其成為Web3生態系統中理想的熱數據存儲解決方案。

IPFS流程圖（來源：https://www.gate.io/zh/learn/articles/what-is-filecoin/3526）

DA 與數據存儲平臺的區別

數據存儲平臺和 DA 在 Web3 生態系統中具有不同的角色和功能。以下是它們之間的主要區別對比：

DA 與數據存儲平臺的集成發展

數據可用性層（DAL）是一種專門的區塊鏈，可提供這種 DA 功能，通過數據可用性抽樣（DAS）等方法實現去中心化驗證，確保任何人都能高效地驗證數據，而無需依賴可信的第三方。DAL 與數據存儲平臺的集成，使得數據存儲更加高效和安全。例如，Celestia通過其模塊化設計，提供了一個高效的數據可用性層，而Filecoin則專注於冷數據的存儲，通過激勵機制鼓勵用戶貢獻存儲資源。

模塊化公鏈對數據存儲平臺的影響

模塊化技術是推動 DA 發展的關鍵力量，它為構建 DA 提供了基礎架構。在以太坊生態系統中，模塊化技術的應用體現在兩個層面：橫向模塊化和縱向模塊化。橫向模塊化主要通過分片技術實現，而縱向模塊化則通過分層結構實現，其中 Rollup 技術專注於交易處理，而主網則專注於數據訪問（DA）和共識機制。

模塊化的核心優勢在於將系統的不同功能劃分為獨立的層次，這不僅允許各層次之間的相互替換，還支持針對特定應用場景或垂直領域的定製化開發。這種設計哲學極大地增強了系統的靈活性和可擴展性，使得系統能夠根據不同的需求進行優化和擴展。

來源：https://celestia.org/learn/beginners/modular-blockchains-for-beginners/ 2024.4.20

這些不同的設計選擇為不同的場景和需求提供了靈活的解決方案，為 DA 領域的發展帶來了更多可能性和機遇。

DA 在數據存儲決策中的作用

DA 在選擇最合適的存儲解決方案時，提供以下關鍵幫助：

• 需求分析：DA 首先分析數據的特性，包括訪問頻率、數據量大小、敏感性和時效性，以確定存儲需求。
• 成本效益評估：DA 評估不同存儲解決方案的成本效益，包括存儲費用、檢索費用和維護成本，以找到成本效益最高的選項。
• 性能匹配：DA 確保所選存儲解決方案能夠滿足應用的性能要求，如數據訪問速度、延遲和吞吐量。
• 安全與合規性：DA 考慮存儲解決方案的安全性和合規性，確保數據的安全存儲和隱私保護，以及符合相關法規要求。
• 技術支持與社區評估：DA 評估存儲解決方案供應商的信譽、社區支持和客戶服務，確保長期支持和方案的可靠性。

DA 幫助使用者理解其數據存儲需求，並選擇能夠滿足這些需求的最合適的存儲解決方案。這不僅提高了數據管理的效率，還確保了數據的安全性和合規性，同時優化了成本效益比。

不同 DAL 的對比

Celestia 以其低廉的數據可用性（DA）成本和卓越的吞吐量而著稱，這使得它對中型和小型Layer 2（L2）區塊鏈以及應用鏈（appchains）極具吸引力。通過大幅降低DA成本，這些 L2 和應用鏈能夠節省大量原本需要支付給 DA 的費用，從而將更多資源投入到利潤分配、生態系統發展和流動性增強中，進而推動其生態系統的繁榮和流動性的增長。

與 Celestia 的成本效益優勢相比，EigenDA 的競爭力則主要源自其與以太坊網絡的安全性和正統性之間的緊密聯繫。在短期內，對於需要高成本效益的大型L2，Eigen DA 可能成為一個更加合理的選擇。

而NEAR DA 架構更加簡單，易於實現，效率不斷提高，並且由於NEAR 擁有Web3 所有網絡中最便宜的交易費用，NEAR DA 成為一種非常快速且具有成本效益的數據可用性選項。 NEAR DA 比在以太坊上發佈 blob 提交便宜85,000 倍，比在Celestia 上便宜30 倍。

Avail 通過採用尖端技術，使得輕客戶端能夠驗證數據的完整性，而無需下載整個區塊鏈，這大大提升了區塊鏈技術的易用性。自 Avail 從 Polygon 獨立後，它開始與多樣化的合作伙伴探索新的合作機會，這表明了 Avail 在多個應用場景中展現出的巨大潛力和靈活性。

下圖為 Avail 對主要 DAL 的核心組件進行的對比：

來源：https://blog.availproject.org/a-guide-to-selecting-the-right-data-availability-layer/

實際應用案例（以 Near DA 為例）：

NEAR DA 利用了 NEAR 共識機制的重要組成部分，我們將其稱為 “Nightshade”，它將網絡並行化為多個分片（本質上是多個並行區塊鏈）。NEAR 上的每個分片都會生成一個區塊的一小部分，稱為 chunk/ 分片段。

來源：https://near.org/data-availability

這些 chunk 被聚合以生成區塊。所有這些都完全發生在協議級別，因此對用戶和開發人員是不可見的。這意味著 NEAR 不會因數據量超過其需求而減慢其共識速度，但 NEAR DA 的任何用戶都有足夠的時間來查詢交易數據。這種架構為 rollup 提供的優勢是具有成本效益的數據可用性，特別是對於交易量大的那些鏈，例如遊戲鏈。

隨著 NEAR 協議開始將分片數量增加到 n，單個分片需要存儲的數據量會減少。最終，理論上 NEAR 協議上的每個賬戶都有可能成為自己的分片。這允許運行非常輕量的 RPC 節點，這些節點只會跟蹤特定用戶感興趣的分片。對於使用 NEAR DA 的 L2，這意味著運行一個內存中的 RPC 客戶端，該客戶端只會在保留期內（用於欺詐證明）或在給定的時間間隔內（保留可在 RPC 節點上配置）跟蹤數據 blob 合約所在的分片。rollup 無需依賴數據可用性採樣 (DAS)，而是可以通過分片數據可用性運行輕量級 RPC，從而依賴自己的分片。

總之， NEAR 提供了一個非常強大的 DA 解決方案，其優點肉眼可見：廉價且可擴展的 DA，具有久經考驗的安全性，並且基於面向未來的技術構建。

總結

DA 和數據存儲平臺在Web3生態系統中相輔相成，共同構建去中心化存儲解決方案。DA 專注於數據的可訪問性和完整性，通過區塊鏈技術實現數據的安全訪問和智能合約交互，而數據存儲平臺則提供去中心化的數據存儲服務，確保數據的持久化保存和備份。兩者的結合不僅提升了數據管理的效率，還增強了數據的安全性和合規性，同時優化了成本效益比，為去中心化存儲領域的發展提供了關鍵支持。隨著區塊鏈技術的不斷進步，DA 和數據存儲平臺的協同作用將更加重要，為去中心化存儲的創新和應用帶來新的動力和機遇。