解析 Celestia 与 DA

什么是DataAvailability

大家都知道，区块链技术的一个特点就是：存放在链上的数据是安全可靠的，不可篡改的。那数据可用性是指的什么呢？难道区块链的共识不能保证数据的安全了吗？显然不是，区块链数据的安全性，是大家都认可的，也是区块链一直持续发展的一个动力之一。那么DA层是什么，我们先来看看下面几种情况。

一个节点如果想验证某一笔交易或者某一个区块，这个节点需要下载所有的区块和交易数据。由于区块链的持续运行，区块和交易数据会持续增长，这个节点的成本也会越来越高。以至于越来越多的节点只能选择运行轻节点。这些轻节点，没有下载所有的交易数据，它们不能对交易和区块进行验证，只能相信它们选择的共识节点。因此，实际上这些轻节点是不知道获得的数据是否可用。

同时区块链网络为了提高效率，一直在尝试进行扩容。以太坊的L2就是以太坊的一种扩容方案，从而提高以太坊的吞吐量。但L1和L2在本质上还是两个网络，L1是不会参与L2的共识，也不会验证和执行L2的交易，同理L2也不会参与L1的共识，亦不会验证和执行L1的交易。但是在此时，L1与L2之间其实是有信任问题的，例如：Rollup要求将所有交易数据都记录到以太坊的交易中，那么Rollup的用户为了验证自己的交易是否存入以太坊，他还需要运行一个以太坊的全节点吗？

从目前区块链的工作机制当中我们可以知道，当一个节点不参与共识的时候，特别是没有存储所有交易数据的时候，对于它自己获得的数据是否有效它是无法验证的，这些节点目前都只能相信自己连接的共识节点不会自己，或者多连接几个共识节点，做一个小小的容错。

Numen发布微软漏洞解析，黑客可通过该漏洞获取Windows完全控制权:6月9日消息，安全机构 Numen Cyber Labs 发布微软 win32k 提权漏洞解析。Numen 表示，该漏洞系 win32k 提权漏洞，是微软 Windows 系统层面的漏洞。通过该漏洞，黑客可获取 Windows 的完全控制权。

Numen 指出，win32k 漏洞历史众所周知。但在最新的 windows11 预览版中，微软已经在尝试使用 Rust 重构该部分内核代码。未来该类型的漏洞在新系统可能被杜绝。

此前报道，5 月，微软发布的补丁更新解决了 38 个安全漏洞，其中包括一个零日漏洞。[2023/6/9 21:25:55]

因此DA层解决的问题是，在不参与共识、以及不用存储所有交易数据的情况下，依然能够对交易进行验证，从而证明这个交易是否可用。

Celestia

在上面先介绍了什么是DA，接下来，我们再来看看Celestia项目是打算如何来解决这个问题的。

Celestia项目围绕二维Reed-Solomon纠删码，设计了一套随机抽样来验证数据、以及恢复数据的方案从而确保数据可用。

当一个全节点发现轻节点收到有问题的数据时，会构建一个欺诈证明并发送给这个轻节点，轻节点收到欺诈证明之后，从网络中通过随机抽样的方式，获得需要的数据，来验证这个欺诈证明是否有效，从而能够明确的知道自己之前获得的数据是否可用。轻节点不需要信任给自己发送数据的节点，也不需要信任给自己发送欺诈证明的节点，这是因为轻节点是通过随机抽样的方式，来获取进行此次验证所需要的数据，因此安全性能是由整个网络来提供的。这样也使得DA层的安全等级，能够接近共识层的安全等级。

1inch Network：已向解析器激励计划发放超150万枚INCH:2月12日消息，DEX聚合器1inch Network在社交媒体发布项目数据更新，截止目前已向解析器激励计划发放1,507,992 INCH代币，按照当前价格计算超过80万美元。1inch Network于1月底启动解析器激励计划代币发放，总计为1000万枚INCH。

此外，1inch Network还公布了当前主流链上数据，按交易额排名：以太坊（2406亿美元）、BNB（326亿美元）、Polygon（181亿美元）、Avalanche（33亿美元）、Arbitrum（32亿美元）、Optimism（16亿美元）、Fantom（7.291亿美元）、Gnosis（1.92亿美元）。[2023/2/12 12:02:19]

接下来，我们来了解一下Celestia具体是如何工作的。由于Celestia项目还处于开发测试阶段，因此这里采用的都是现阶段的白皮书的介绍方案，可能会与实际的解决方案有出入。

准备

欺诈证明的验证，必须是高效的，并且不需要全部的交易数据，也不需要执行具体的交易，因此Celestia对于自己区块的数据，进行了一些扩展。

1.stateRoot

状态的稀疏默克尔树的根，这种默克尔树的叶节点，是一个key-value对。

定义了一种变量，状态见证(w)：是一些key-value对，以及他们在默克尔树中的证明，组成的集合：

安全团队：Reaper Farm项目遭到攻击事件解析，项目方损失约170万美元:据成都链安“链必应-区块链安全态势感知平台”安全舆情监控数据显示，Reaper Farm项目遭到黑客攻击，成都链安安全团队发现由于_withdraw中owner地址可控且未作任何访问控制，导致调用withdraw或redeem函数可提取任意用户资产。攻击者(0x5636e55e4a72299a0f194c001841e2ce75bb527a)利用攻击合约(0x8162a5e187128565ace634e76fdd083cb04d0145)通过漏洞合约(0xcda5dea176f2df95082f4dadb96255bdb2bc7c7d)提取用户资金，累计获利62ETH，160万 DAI，约价值170万美元，目前攻击者(0x2c177d20B1b1d68Cc85D3215904A7BB6629Ca954)已通过跨链将所有获利资金转入Tornado.Cash，成都链安链必追平台将对被盗资金进行实时监控和追踪。[2022/8/2 2:54:19]

Etherscan现支持以太坊域名服务ENS反向解析:5月12日消息，以太坊域名服务（Ethereum Name Service，简称ENS）发推称，Etherscan目前支持ENS反向解析。ENS反向解析可使用户的ENS域名成为跨DApp的以太坊账户的便携式用户名。除Etherscan外，使用此功能的其他DApp包括Uniswap、Opensea、Aavegotchi和Snapshot Labs等。目前，要使用该服务，用户必须手动启用反向解决，之后将更改为自动启动；DApp须在其UI代码中使用PR。

注：正向解析（Forward resolution，FR）是将一个ENS域名解析到以太坊地址等资源，反向解析（Reverse resolution，RR）是指将一个以太坊地址解析到一个ENS域名。[2021/5/12 21:52:40]

定义了一个函数，rootTransition：可以通过状态根、交易、以及这些交易的状态见证，转换得到交易执行后的状态的根。也就是每个交易执行后的状态的默克尔根stateRoot`可以通过rootTransition(stateRoot,t,w)得到

分析 | 资金流入榜首DASH盘面解析:在过去24小时中，DASH在各主流币中非常强势，资金净流入31.97亿人民币。从图中可以看出，DASH目前4小时走势处于上升楔形三角中，底部不断抬高，100均线上穿长期200均线，表明近期压力位将会上移，并且MA100和MA 200将会对币价起到支撑作用，不过目前两均线的缺口在收窄，说明近期上冲动能在逐步减弱，RSI显示进入超买区域，短期有回撤蓄势的需求，上方压力95，下方支撑89，收盘若站稳89上方，还会有上涨空间，反之币价可能回撤至三角底部$75附近寻求支撑。利好消息面，区块链支付服务PolisPay宣布与Dash合作，将支持其万事达卡借记卡。[2019/3/13]

2.dataRoot

将交易，以及这些交易执行的中间状态根，组合成一个固定大小与固定格式的shares。这些所有的交易的shares，按照二维RS纠删码，进行扩展，最后得到一个默克尔树的根，即dataRoot。

具体步骤

将初始的交易数据，按照shares的大小与格式进行封装。

将shares放入一个k×k的矩阵，如果数量不够，则填充补齐。

然后应用RS纠删码，按照行和列进行3次补齐，最终得到一个2k?2k的矩阵。

对这个矩阵的每一行和每一列，都构建一个默克尔树，得到2?k个行根和2?k个列根。

最后将这4?k个根，组成一个默克尔树，得到根dataRoot。

shares

shares是Celestia项目定义的一个固定大小和格式的数据结构。主要内容是交易，以及执行这些交易的中间状态根。

由于没有具体规定多少交易，需要生成对应的中间状态根，项目方设定了一个Period变量，作为最大限制周期，这个限制可以是最大多少交易之内必须生成中间状态根，也可以是多少字节，或者多少GAS。

还定义了两个函数来帮助验证：

parseShares函数：输入shares，得到消息m，可以是中间状态根，也可能是交易。

parsePeriod函数：输入消息，得到前状态根，执行后状态根，以及交易列表。

固定256字节

0-80：开始的交易

81-170：包含的交易

171-190：中间状态根

191-256：下一批开始的交易

设定的格式举例

白皮书中，介绍了两种欺诈证明，下面将分别对此进行介绍：

3.状态转换无效的欺诈证明

这是一个针对stateRoot的一个欺诈证明。全节点利用dataRoot中的shares，来帮助轻节点验证收到的区块头中的stateRoot是否有效。

状态转换无效的欺诈证明的组成：

对应块的blockhash

相关的shares

这些shares在dataRoot对应的默克尔树中的默克尔证明

这些shares包含的交易的状态见证。

证明的验证：

验证blockhash，确定是对于哪个区块的欺诈证明。

验证证明中的每个shares的默克尔证明是否有效。

通过shares的两个解析函数，可以正确得到对应的交易列表，以及这批交易的执行前状态根和执行后状态根。并且如果执行前状态根为空，则第一个交易一定是块的第一笔交易；同时如果执行后状态根为空，则最后一笔交易一定也是块的最后一笔交易。

根据rootTransition函数，来验证得到的两个状态根。

4.错误生成扩展数据的欺诈证明

这是一个针对shares在网络传播时，当一个全节点从网络中收到shares恢复的数据，与自己的数据不匹配时，会向网络回应欺诈证明。

错误生成扩展数据的欺诈证明的组成：

错误的shares所在行或列的默克尔根。

这个行或列的默克尔根，在dataRoot对应的默克尔树中的默克尔证明。

这足够恢复这一行或列的shares。

每个shares在dataRoot对应的默克尔树中的默克尔证明。

证明的验证：

验证blockhash，确定是对于哪个区块的欺诈证明。

验证证明中行或列的默克尔根的默克尔证明是否有效。注：VerifyMerkleProof(行或列的默克尔根，行或列的默克尔根的默克尔证明，dataRoot，长度，位置索引)其中前面2个数据是证明携带的数据，后面3个是本地数据。

验证证明中每个shares的默克尔证明是否有效。注：VerifyShareMerkleProof（shares，shares的默克尔证明，dataRoot，长度，位置索引)其中dataRoot是本地数据，另外数据都是从证明中获得。

通过收到的shares，恢复这一行或列的所有数据，并验证其默克尔根是否等于自己之前收到的对应行或列的默克尔根。

数据可用性

通过2维RS纠删码，Celestia的轻节点通过随机抽样的方式，来获取区块数据，以及验证欺诈证明的相关数据。同时随机抽样的数据，并在网络中传播，当达到一定的数量时，也可以帮助网络恢复区块数据。下面介绍一下具体的工作流程：

轻节点从任意一个连接的全节点中获取一个新区块的块头，以及2k个行和2k个列的默克尔根。先用这些默克尔根与区块头中的dataRoot进行初步校验。如果错误则拒绝这个区块头。

在这个2k×2k的矩阵中，轻节点随机挑选一组不重复的坐标，将这些坐标发送给与自己相连的全节点们。

如果一个全节点拥有这些坐标所对应的所有数据，就会将这个坐标对应的shares，以及shares的行或列的默克尔证明，回应给轻节点。

轻节点对于每一个收到的shares，都会验证其默克尔证明是否有效。注：VerifyMerkleProof其中前面2个数据是证明携带的数据，后面3个是本地数据。

如果一个全节点没有回应某一个坐标的shares，轻节点则会将自己收到的对应的shares、以及它的默克尔证明发送给这个全节点，这个全节点也会将收到的数据转发给相连的其他全节点。

如果步骤4中的验证都没有问题，并且步骤2中抽样的坐标都有收到回应，同时在一个设定的时间段内没有收到关于这个区块的欺诈证明，则轻节点认为这个区块是数据可用的。

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