Bên trong Kiến trúc của Celestia
Module này khám phá các nền tảng kỹ thuật của Celestia, bao gồm các chức năng cốt lõi, thiết kế validator, và cơ chế của Data Availability Sampling (DAS). Nó giải thích cách Celestia lưu trữ dữ liệu dưới dạng các blob, cách Blobstream cho phép tích hợp qua mạng lưới với Ethereum, và cách mạng duy trì tính phi tập trung và kháng kiểm duyệt. Module mô tả cách Celestia đạt được khả năng mở rộng mà không làm tổn thất đến sự tin cậy hoặc tính khả dễ tiếp cận.
Những Vai trò Cốt lõi — Điều gì Thực sự Celestia Làm
Celestia thực hiện hai chức năng cơ bản trong ngăn xếp blockchain: đồng thuận và khả năng truy cập dữ liệu. Nó chủ đích bỏ qua việc thực thi hợp đồng thông minh, lưu trữ trạng thái và logic thanh toán. Phạm vi hẹp này không phải là một hạn chế, mà là một quyết định kiến trúc ý thức phù hợp với thiết kế modular của Celestia. Bằng việc chuyên sâu vào chỉ hai vai trò, Celestia đạt được sự mở rộng, hiệu suất và linh hoạt lớn hơn cho các chuỗi bên ngoài phụ thuộc vào nó như một lớp nền tảng.
Đồng thuận mà không thực thi
Trong Celestia, sự đồng thuận đề cập đến quy trình sắp xếp các khối và đảm bảo rằng các máy chủ xác thực đồng ý về thứ tự và việc bao gồm các khối dữ liệu. Celestia sử dụng một thuật toán đồng thuận có khả năng chống được lỗi Byzantine Fault Tolerant (BFT) được dẫn xuất từ Tendermint, đã được kiểm tra kỹ lưỡng và được thiết kế để duy trì sự an toàn của mạng ngay cả khi có các nút lỗi hoặc độc hại.
Sự khác biệt quan trọng giữa Celestia và một chuỗi Layer 1 truyền thống như Ethereum là các nhà xác minh Celestia không giải thích hoặc thực hiện các giao dịch mà họ nhận được. Họ chỉ đồng ý về thứ tự mà dữ liệu xuất hiện và xác nhận rằng nó được xuất bản. Điều này giảm bớt gánh nặng tính toán cho các nhà xác minh và loại bỏ nhu cầu cho tính toán có trạng thái, giúp sản xuất khối nhanh hơn và có khả năng mở rộng hơn.
Khả năng cung cấp dữ liệu như một chức năng chính
Vai trò cốt lõi thứ hai của Celestia là sẵn có dữ liệu - đảm bảo rằng tất cả dữ liệu được công bố (thông thường là các blog giao dịch từ các chuỗi bên ngoài) có thể truy cập bởi bất kỳ ai trong mạng lưới. Sẵn có dữ liệu là yêu cầu cơ bản đối với bất kỳ hệ thống blockchain nào vì người dùng và các light client phải có thể xác minh rằng dữ liệu đằng sau mỗi khối là hoàn chỉnh và không bị kiểm duyệt hoặc giữ lại.
Celestia giới thiệu một giải pháp mới cho thách thức này thông qua Data Availability Sampling (DAS), cho phép các máy khách nhẹ xác suất xác minh rằng một khối dữ liệu đầy đủ có sẵn bằng cách lấy mẫu một phần nhỏ, ngẫu nhiên của dữ liệu. Điều này có nghĩa là ngay cả các thiết bị có băng thông và lưu trữ hạn chế cũng có thể xác minh một cách độc lập rằng chuỗi đang hoạt động một cách trung thực, cải thiện đáng kể tính phân quyền và giảm ngưỡng tham gia vào mạng lưới.
Cơ sở hạ tầng không trạng thái theo thiết kế
Celestia không duy trì trạng thái toàn cầu hoặc theo dõi số dư người dùng, hợp đồng thông minh, hoặc kết quả thực thi. Nó không xác thực xem một giao dịch có đúng không, cũng không cung cấp bất kỳ logic nào cho việc giải quyết tranh chấp hoặc sự cuối cùng của việc thanh toán. Những trách nhiệm này hoàn toàn được ủy thác cho các lớp thực thi được xây dựng trên Celestia—dù chúng là rollups đa mục đích, chuỗi cụ thể theo lĩnh vực, hoặc thời gian chạy blockchain thử nghiệm.
Do đó, Celestia hoạt động như một lớp cơ sở hạ tầng không có trạng thái. Nó xuất bản và tổ chức dữ liệu nhưng vẫn không chú trọng đến nội dung của nó. Điều này cho phép các nhà phát triển ứng dụng xây dựng chuỗi được tùy chỉnh cao bằng cách sử dụng máy ảo ưa thích của họ (như EVM, WASM hoặc SVM), các quy tắc đồng thuận và mô hình quản trị, trong khi vẫn tận dụng lớp xuất bản an toàn và có khả năng mở rộng của Celestia.
Cho phép một Hệ sinh thái Linh hoạt
Bởi vì Celestia tách biệt sự đồng thuận và khả năng truy cập dữ liệu từ việc thực thi và giải quyết, nó cho phép tạo ra một hệ sinh thái blockchain modular. Các nhà phát triển có thể triển khai môi trường thực thi (ví dụ, rollups hoặc sovereign chains) mà không cần xây dựng một giao thức đồng thuận đầy đủ hoặc lo lắng về khả năng truy cập dữ liệu. Các thành phần này tương tác với Celestia như một lớp cơ sở, dựa vào nó để sắp xếp và công bố dữ liệu khối của họ.
Phương pháp này loại bỏ nhu cầu cho các chuỗi khối Layer 1 phải là các hệ thống phổ quát một kích cỡ. Thay vào đó, nó thúc đẩy việc mở rộng theo chiều ngang, nơi nhiều chuỗi độc lập có thể hoạt động song song trong khi chia sẻ một lớp dữ liệu nhẹ, chung.
Data Availability Sampling (DAS)
Trong các hệ thống blockchain, sẵn có dữ liệu đề cập đến sự đảm bảo rằng tất cả dữ liệu khối đều có sẵn cho mọi bên tham gia trong mạng lưới. Điều này rất quan trọng vì nếu không có quyền truy cập vào dữ liệu cơ bản, người dùng và những người xác minh không thể xác minh xem các giao dịch của một khối có hợp lệ hay không. Nếu ngay cả một phần nhỏ dữ liệu khối bị giữ lại, thì trở nên không thể chứng minh được xem có hoạt động độc hại đã xảy ra hay không.
Trong các chuỗi khối monolithic truyền thống, các nút đầy đủ giải quyết vấn đề này bằng cách tải xuống và lưu trữ tất cả dữ liệu khối. Tuy nhiên, cách tiếp cận này trở nên ngày càng không thực tế khi kích thước khối tăng lên. Khi chi phí lưu trữ và truyền dữ liệu tăng lên, ít người tham gia hơn có thể chi trả để chạy các nút đầy đủ, điều này làm suy yếu tính phân quyền và tăng sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tập trung.
Celestia giải quyết vấn đề này bằng một kỹ thuật gọi là Data Availability Sampling (DAS). DAS cho phép các light client - các nút không lưu trữ toàn bộ lịch sử blockchain - xác minh rằng tất cả dữ liệu khối có sẵn mà không cần tải xuống toàn bộ bộ dữ liệu. Điều này là cốt lõi của tính mở rộng và kiến trúc mô đun của Celestia.
Cách hoạt động của DAS
DAS dựa vào sự kết hợp giữa mã hóa xóa và lấy mẫu ngẫu nhiên. Khi một khối được tạo trên Celestia, dữ liệu của nó được chia thành các mảnh nhỏ, được mã hóa bằng mã hóa xóa, và được sắp xếp thành một hình vuông dữ liệu hai chiều. Mã hóa xóa giới thiệu sự dư thừa, cho phép dữ liệu gốc được tái tạo ngay cả khi một số phần bị thiếu. Điều này tương tự như cách sự dư thừa dữ liệu hoạt động trong các hệ thống lưu trữ phân tán.
Khi hình vuông dữ liệu được xây dựng và công bố, các máy khách nhẹ không cần tải xuống toàn bộ hình vuông. Thay vào đó, chúng ngẫu nhiên yêu cầu các phần nhỏ (hoặc “mẫu”) của dữ liệu. Nếu nhà sản xuất block là trung thực và dữ liệu thực sự có sẵn, thì một số lượng đủ lớn các mẫu ngẫu nhiên sẽ trở về thành công. Nếu bất kỳ phần nào của block bị thiếu hoặc giấu giấu, thì khả năng phát hiện sẽ cao khi có nhiều máy khách thực hiện mẫu.
Các thuộc tính toán học của mã hóa mất dữ liệu và lý thuyết lấy mẫu đảm bảo rằng các máy khách nhẹ có thể phát hiện dữ liệu không khả dụng hoặc không hoàn chỉnh với mức độ tin cậy cao mà không cần phải tin tưởng vào bất kỳ nhà xác thực cụ thể nào hoặc nút đầy đủ. Điều này làm cho DAS trở thành một giải pháp giảm thiểu sự tin cậy cho vấn đề sẵn có của dữ liệu.
Mở rộng mà không phải làm suy giảm tính phân quyền
Một lợi ích chính của DAS là nó cho phép Celestia hỗ trợ kích thước khối lớn hơn và lưu lượng dữ liệu cao hơn mà không cần tăng yêu cầu phần cứng cho các thành viên mạng. Các máy khách nhẹ có thể hoạt động trên thiết bị cấu hình tiêu dùng, bao gồm điện thoại di động và hệ thống nhúng, trong khi vẫn xác minh rằng dữ liệu khối đang được xuất bản đúng cách.
Khả năng xác minh sẵn có dữ liệu mà không cần tải toàn bộ khối mới là điều giúp cho việc mở rộng theo chiều ngang. Thay vì một chuỗi đơn lẻ xử lý tất cả, hàng ngàn chuỗi độc lập (như rollups hoặc sovereign chains) có thể công bố dữ liệu của mình cho Celestia, và người dùng có thể xác minh dữ liệu đó mà không cần chạy cơ sở hạ tầng đắt tiền. Thiết kế này hỗ trợ một hệ sinh thái đa chuỗi phi tập trung và có khả năng mở rộng.
Giả định về Bảo mật và Niềm tin
DAS không loại bỏ nhu cầu về sự đồng thuận hoặc các bên xác thực trung thực, nhưng nó giảm đáng kể các giả định về sự tin cậy cần thiết để xác minh rằng hệ thống đang hoạt động đúng cách. Các máy khách nhẹ không cần phải tin tưởng vào các nhà sản xuất khối hoặc phụ thuộc vào các API tập trung. Chúng độc lập mẫu mạ và có thể phát hiện bất kỳ cố gắng nào để kiểm duyệt hoặc che giấu dữ liệu. Điều này hỗ trợ chống kiểm duyệt và củng cố mô hình bảo mật của các chuỗi sử dụng Celestia cho khả năng sẵn có dữ liệu.
DAS cũng làm cho việc ngăn chặn những người xác thực độc hại gian lận với việc xuất bản các block không hoàn chỉnh trở nên khó hơn. Khi phát hiện được tính ngẫu nhiên và phân tán, một kẻ tấn công không thể dự đoán phần nào của block sẽ được lấy mẫu. Ngay cả khi chỉ có một vài client thực hiện việc lấy mẫu, khả năng phát hiện vẫn rất cao.
Blobs và Blobstream
Blob
Trong Celestia, dữ liệu không được cấu trúc như các giao dịch blockchain truyền thống. Thay vào đó, nó được lưu trữ và xuất bản dưới dạng blobs, viết tắt củađối tượng lớn nhị phânMột blob là một phần dữ liệu không rõ nghĩa - Celestia không giải thích hoặc xác nhận nội dung của nó. Blobs chỉ đơn giản được cam kết vào blockchain để sắp xếp và sẵn có.
Điều này là sự rời bỏ so với chuỗi Layer 1 truyền thống như Ethereum, nơi mỗi giao dịch chứa cả dữ liệu và logic mà chuỗi phải diễn giải và thực hiện. Celestia hoàn toàn tránh việc thực hiện. Nó xử lý các khối dữ liệu như tải trọng được gửi bởi các chuỗi bên ngoài (như rollups), và chỉ đảm bảo rằng những khối dữ liệu này có sẵn và được đặt theo thứ tự đúng.
Blobs cung cấp một sự trừu tượng hiệu quả và tối giản cho việc xuất bản dữ liệu khối. Vì các máy chủ xác minh Celestia không cần phải hiểu nội dung của blob, mạng lưới đạt được sự mở rộng và tính trung lập lớn hơn. Môi trường thực thi được xây dựng trên Celestia có thể xác định định dạng, máy ảo và quy tắc đồng thuận riêng mà không bị ràng buộc từ tầng cơ bản.
Khi một rollup hoặc chuỗi quốc suzerain gửi dữ liệu đến Celestia, nó đóng gói lô giao dịch của mình thành một blob. Sau đó, blob này được đăng lên lớp sẵn có dữ liệu của Celestia và được bao gồm trong một khối. Mỗi blob được gán một không gian tên—một bộ nhận diện duy nhất cho phép các máy khách lọc và lấy các blob liên quan đến chuỗi cụ thể của họ.
Cái blob được chia thành các phần nhỏ hơn, được mã hóa theo phương pháp xóa mất, và được sắp xếp trong một hình vuông dữ liệu hai chiều. Cấu trúc này cho phép các client nhẹ thực hiện Kiểm tra Sẵn Sàng Dữ Liệu (DAS), đảm bảo rằng toàn bộ blob có thể truy cập mà không cần tải về từng phần. Khi đã được đăng thành công, blob trở thành một bản ghi cố định, được sắp xếp trên Celestia, có thể truy cập bởi bất kỳ ai sử dụng client hoặc bộ xác thực.
Dòng Blob
Blobstream là cơ chế của Celestia để truyền các blob của nó đến các mạng blockchain khác. Nó hoạt động như một cầu nối khả dữ liệu dữ liệu, cho phép Layer 2 rollups hoặc môi trường thực thi khác sử dụng Celestia để xuất bản dữ liệu, trong khi vẫn phụ thuộc vào một chuỗi riêng biệt—thông thường là Ethereum—để giải quyết và chứng minh gian lận.
Trên thực tế, Blobstream cho phép các hợp đồng thông minh Ethereum xác minh rằng một blob nhất định thực sự đã được xuất bản trên Celestia và được cung cấp. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng các ứng dụng khách nhẹ và bằng chứng mật mã kết nối các tiêu đề khối và không gian tên của Celestia vào Ethereum. Điều này cho phép các rollup dựa trên Ethereum hưởng lợi từ lớp dữ liệu có thể mở rộng của Celestia mà không từ bỏ bảo mật và đảm bảo thanh toán của Ethereum.
Một số dự án đã sử dụng Blobstream để tách logic thực thi khỏi khả năng sẵn có của dữ liệu. Ví dụ, Manta Pacific, một chuỗi Layer 2 zkEVM, sử dụng Celestia như một lớp khả năng sẵn có dữ liệu thông qua Blobstream, trong khi tiếp tục giải quyết trên Ethereum. Phương pháp này cho phép giảm phí và tăng tốc độ xuất bản khối trong khi duy trì tính tương thích với hệ sinh thái hợp đồng thông minh của Ethereum.
Blobstream tạo hiệu quả một mô hình lai: thực thi chạy trên một high-performance rollup, sẵn sàng dữ liệu được outsourced cho Celestia, và việc giải quyết vẫn giữ chắc với Ethereum. Kiến trúc này nổi bật làm thế nào Celestia có thể được sử dụng không chỉ cho rollups độc lập mà còn cho Ethereum-based L2s muốn giảm bớt các hoạt động tải nặng băng thông.
Mô hình bảo mật và phi tập trung
Bảo mật dựa trên Validator với Proof-of-Stake
Celestia hoạt động dựa trên mô hình đồng thuận dựa trên bằng chứng, sử dụng một biến thể của thuật toán BFT Tendermint (Byzantine Fault Tolerant). Các người xác minh trong mạng lưới đặt cược vào token bản địa của Celestia, $TIA, để tham gia vào quá trình sản xuất khối và đồng thuận. Các người xác minh này chịu trách nhiệm đề xuất và ký khối bao gồm các blog dữ liệu được gửi bởi rollups và các chuỗi khác.
Việc sử dụng chứng minh cổ phần cân nhắc động lực giữa các thành viên mạng và an ninh giao thức. Người xác minh được thưởng cho hành vi trung thực và bị phạt vì hành vi độc hại như ký gửi kép hoặc không tham gia vào sự đồng thuận. Cơ chế kinh tế này đảm bảo rằng người xác minh hành động vì lợi ích tốt nhất của mạng và cung cấp một lớp cơ sở mạnh mẽ cho việc sắp xếp và bảo vệ dữ liệu được công bố.
Khác với các chuỗi truyền thống, các validator của Celestia không thực hiện giao dịch hoặc theo dõi trạng thái toàn cầu. Trách nhiệm của họ được giới hạn trong việc xác minh chữ ký, sắp xếp các khối dữ liệu và đảm bảo rằng các khối đáp ứng định dạng và yêu cầu sẵn có về dữ liệu. Điều này giảm bớt tải tính toán của họ, cho phép mạng mở rộng mà không tăng cường yêu cầu về phần cứng.
Khách hàng nhẹ và Xác minh giảm thiểu niềm tin
Một trong những tính năng bảo mật quan trọng nhất của Celestia là khả năng hỗ trợ các light client - các node không lưu trữ toàn bộ lịch sử blockchain hoặc thực thi giao dịch nhưng vẫn xác minh việc bao gồm khối và sẵn có dữ liệu. Sử dụng Data Availability Sampling (DAS), light clients có thể xác nhận một cách độc lập rằng tất cả dữ liệu khối đều có thể truy cập mà không cần tải về toàn bộ.
Điều này có nghĩa là người dùng và chuỗi ứng dụng không cần phải tin tưởng vào các nút đầy đủ hoặc phụ thuộc vào các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tập trung để đảm bảo tính toàn vẹn của mạng lưới. Họ có thể vận hành các máy khách nhẹ của riêng mình trên thiết bị hàng ngày, như điện thoại thông minh hoặc laptop tiêu dùng, và vẫn xác minh rằng Celestia đang hoạt động một cách trung thực.
Mô hình này cải thiện độ phân quyền đáng kể. Trong nhiều chuỗi khối, các nút đầy đủ đã trở nên quá đắt đỏ để vận hành, tập trung quyền xác thực vào một số ít người. Việc xác thực nhẹ của Celestia giúp việc tham gia vào mạng trở nên dễ dàng hơn đối với một loạt người dùng, nâng cao tính khả thi và phân phối của sự tin cậy.
Sự chống lại kiểm duyệt thông qua DAS
Khả năng chống kiểm duyệt là một tính chất quan trọng đối với mạng blockchain bất kỳ. Nó đảm bảo rằng tất cả người dùng có thể xuất bản dữ liệu và không có bất kỳ thực thể nào có thể đàn áp hoặc ẩn những giao dịch một cách chọn lọc. Trong Celestia, Việc Lấy Mẫu Sẵn Dữ Liệu đóng vai trò trung tâm trong việc bảo vệ chống lại kiểm duyệt.
Bởi vì các blob dữ liệu được chia thành các phần nhỏ hơn và được mã hóa dự phòng bằng cách sử dụng mã hóa xóa, một trình xác thực độc hại sẽ cần phải giữ lại một phần đáng kể của khối để kiểm duyệt thành công. Tuy nhiên, DAS làm cho hành vi như vậy dễ dàng phát hiện. Máy khách nhẹ yêu cầu chia sẻ dữ liệu ngẫu nhiên và nếu thiếu bất kỳ phần nào của blob, máy khách có thể gắn cờ khối là không hoàn thành hoặc không có sẵn.
Hệ thống này tạo động lực mạnh mẽ cho các máy chủ xác minh để công bố dữ liệu hoàn chỉnh và trung thực. Tính chất xác suất của DAS đảm bảo rằng ngay cả việc kiểm duyệt một phần cũng có khả năng bị phát hiện, đặc biệt là khi số lượng khách hàng mẫu tăng lên.
Yêu cầu phần cứng thấp và Tham gia dễ dàng
Một chiều không gian khác của phi tập trung là tính sẵn có của phần cứng. Trong nhiều mạng blockchain, chi phí để chạy một máy chủ xác minh hoặc nút đầy đủ bao gồm việc lưu trữ, băng thông và sức mạnh tính toán đáng kể. Điều này tạo ra rào cản đối với người dùng hàng ngày và tập trung trách nhiệm xác minh trong một số lượng nhỏ các cơ quan tổ chức.
Thiết kế tối giản của Celestia tránh được những vấn đề này. Các bộ xác minh không thực thi và các máy khách nhẹ không cần lưu trữ đầy đủ chuỗi. Kết quả là một mạng lưới có thể được bảo mật và xác minh bằng phần cứng tiêu chuẩn, không cần thiết bị chuyên dụng hoặc đắt tiền. Điều này cho phép sự tham gia rộng rãi hơn trên các địa lý và cấp độ thu nhập, góp phần vào một mạng lưới phân quyền và khỏe mạnh hơn.
Bài học 1:Sự Tiến Hóa của Kiến Trúc Blockchain
Bài học 2:Hiểu về Vai trò của Celestia trong Thiết kế Linh hoạt
Bài học 3:Bên trong Kiến trúc của Celestia
Bài học 4:Celestia in Action — Ecosystem and Use Cases
Bài học 5:Tầm nhìn, Thách thức & Cảnh quan cạnh tranh
Bên trong Kiến trúc của Celestia
Module này khám phá các nền tảng kỹ thuật của Celestia, bao gồm các chức năng cốt lõi, thiết kế validator, và cơ chế của Data Availability Sampling (DAS). Nó giải thích cách Celestia lưu trữ dữ liệu dưới dạng các blob, cách Blobstream cho phép tích hợp qua mạng lưới với Ethereum, và cách mạng duy trì tính phi tập trung và kháng kiểm duyệt. Module mô tả cách Celestia đạt được khả năng mở rộng mà không làm tổn thất đến sự tin cậy hoặc tính khả dễ tiếp cận.
Những Vai trò Cốt lõi — Điều gì Thực sự Celestia Làm
Celestia thực hiện hai chức năng cơ bản trong ngăn xếp blockchain: đồng thuận và khả năng truy cập dữ liệu. Nó chủ đích bỏ qua việc thực thi hợp đồng thông minh, lưu trữ trạng thái và logic thanh toán. Phạm vi hẹp này không phải là một hạn chế, mà là một quyết định kiến trúc ý thức phù hợp với thiết kế modular của Celestia. Bằng việc chuyên sâu vào chỉ hai vai trò, Celestia đạt được sự mở rộng, hiệu suất và linh hoạt lớn hơn cho các chuỗi bên ngoài phụ thuộc vào nó như một lớp nền tảng.
Đồng thuận mà không thực thi
Trong Celestia, sự đồng thuận đề cập đến quy trình sắp xếp các khối và đảm bảo rằng các máy chủ xác thực đồng ý về thứ tự và việc bao gồm các khối dữ liệu. Celestia sử dụng một thuật toán đồng thuận có khả năng chống được lỗi Byzantine Fault Tolerant (BFT) được dẫn xuất từ Tendermint, đã được kiểm tra kỹ lưỡng và được thiết kế để duy trì sự an toàn của mạng ngay cả khi có các nút lỗi hoặc độc hại.
Sự khác biệt quan trọng giữa Celestia và một chuỗi Layer 1 truyền thống như Ethereum là các nhà xác minh Celestia không giải thích hoặc thực hiện các giao dịch mà họ nhận được. Họ chỉ đồng ý về thứ tự mà dữ liệu xuất hiện và xác nhận rằng nó được xuất bản. Điều này giảm bớt gánh nặng tính toán cho các nhà xác minh và loại bỏ nhu cầu cho tính toán có trạng thái, giúp sản xuất khối nhanh hơn và có khả năng mở rộng hơn.
Khả năng cung cấp dữ liệu như một chức năng chính
Vai trò cốt lõi thứ hai của Celestia là sẵn có dữ liệu - đảm bảo rằng tất cả dữ liệu được công bố (thông thường là các blog giao dịch từ các chuỗi bên ngoài) có thể truy cập bởi bất kỳ ai trong mạng lưới. Sẵn có dữ liệu là yêu cầu cơ bản đối với bất kỳ hệ thống blockchain nào vì người dùng và các light client phải có thể xác minh rằng dữ liệu đằng sau mỗi khối là hoàn chỉnh và không bị kiểm duyệt hoặc giữ lại.
Celestia giới thiệu một giải pháp mới cho thách thức này thông qua Data Availability Sampling (DAS), cho phép các máy khách nhẹ xác suất xác minh rằng một khối dữ liệu đầy đủ có sẵn bằng cách lấy mẫu một phần nhỏ, ngẫu nhiên của dữ liệu. Điều này có nghĩa là ngay cả các thiết bị có băng thông và lưu trữ hạn chế cũng có thể xác minh một cách độc lập rằng chuỗi đang hoạt động một cách trung thực, cải thiện đáng kể tính phân quyền và giảm ngưỡng tham gia vào mạng lưới.
Cơ sở hạ tầng không trạng thái theo thiết kế
Celestia không duy trì trạng thái toàn cầu hoặc theo dõi số dư người dùng, hợp đồng thông minh, hoặc kết quả thực thi. Nó không xác thực xem một giao dịch có đúng không, cũng không cung cấp bất kỳ logic nào cho việc giải quyết tranh chấp hoặc sự cuối cùng của việc thanh toán. Những trách nhiệm này hoàn toàn được ủy thác cho các lớp thực thi được xây dựng trên Celestia—dù chúng là rollups đa mục đích, chuỗi cụ thể theo lĩnh vực, hoặc thời gian chạy blockchain thử nghiệm.
Do đó, Celestia hoạt động như một lớp cơ sở hạ tầng không có trạng thái. Nó xuất bản và tổ chức dữ liệu nhưng vẫn không chú trọng đến nội dung của nó. Điều này cho phép các nhà phát triển ứng dụng xây dựng chuỗi được tùy chỉnh cao bằng cách sử dụng máy ảo ưa thích của họ (như EVM, WASM hoặc SVM), các quy tắc đồng thuận và mô hình quản trị, trong khi vẫn tận dụng lớp xuất bản an toàn và có khả năng mở rộng của Celestia.
Cho phép một Hệ sinh thái Linh hoạt
Bởi vì Celestia tách biệt sự đồng thuận và khả năng truy cập dữ liệu từ việc thực thi và giải quyết, nó cho phép tạo ra một hệ sinh thái blockchain modular. Các nhà phát triển có thể triển khai môi trường thực thi (ví dụ, rollups hoặc sovereign chains) mà không cần xây dựng một giao thức đồng thuận đầy đủ hoặc lo lắng về khả năng truy cập dữ liệu. Các thành phần này tương tác với Celestia như một lớp cơ sở, dựa vào nó để sắp xếp và công bố dữ liệu khối của họ.
Phương pháp này loại bỏ nhu cầu cho các chuỗi khối Layer 1 phải là các hệ thống phổ quát một kích cỡ. Thay vào đó, nó thúc đẩy việc mở rộng theo chiều ngang, nơi nhiều chuỗi độc lập có thể hoạt động song song trong khi chia sẻ một lớp dữ liệu nhẹ, chung.
Data Availability Sampling (DAS)
Trong các hệ thống blockchain, sẵn có dữ liệu đề cập đến sự đảm bảo rằng tất cả dữ liệu khối đều có sẵn cho mọi bên tham gia trong mạng lưới. Điều này rất quan trọng vì nếu không có quyền truy cập vào dữ liệu cơ bản, người dùng và những người xác minh không thể xác minh xem các giao dịch của một khối có hợp lệ hay không. Nếu ngay cả một phần nhỏ dữ liệu khối bị giữ lại, thì trở nên không thể chứng minh được xem có hoạt động độc hại đã xảy ra hay không.
Trong các chuỗi khối monolithic truyền thống, các nút đầy đủ giải quyết vấn đề này bằng cách tải xuống và lưu trữ tất cả dữ liệu khối. Tuy nhiên, cách tiếp cận này trở nên ngày càng không thực tế khi kích thước khối tăng lên. Khi chi phí lưu trữ và truyền dữ liệu tăng lên, ít người tham gia hơn có thể chi trả để chạy các nút đầy đủ, điều này làm suy yếu tính phân quyền và tăng sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tập trung.
Celestia giải quyết vấn đề này bằng một kỹ thuật gọi là Data Availability Sampling (DAS). DAS cho phép các light client - các nút không lưu trữ toàn bộ lịch sử blockchain - xác minh rằng tất cả dữ liệu khối có sẵn mà không cần tải xuống toàn bộ bộ dữ liệu. Điều này là cốt lõi của tính mở rộng và kiến trúc mô đun của Celestia.
Cách hoạt động của DAS
DAS dựa vào sự kết hợp giữa mã hóa xóa và lấy mẫu ngẫu nhiên. Khi một khối được tạo trên Celestia, dữ liệu của nó được chia thành các mảnh nhỏ, được mã hóa bằng mã hóa xóa, và được sắp xếp thành một hình vuông dữ liệu hai chiều. Mã hóa xóa giới thiệu sự dư thừa, cho phép dữ liệu gốc được tái tạo ngay cả khi một số phần bị thiếu. Điều này tương tự như cách sự dư thừa dữ liệu hoạt động trong các hệ thống lưu trữ phân tán.
Khi hình vuông dữ liệu được xây dựng và công bố, các máy khách nhẹ không cần tải xuống toàn bộ hình vuông. Thay vào đó, chúng ngẫu nhiên yêu cầu các phần nhỏ (hoặc “mẫu”) của dữ liệu. Nếu nhà sản xuất block là trung thực và dữ liệu thực sự có sẵn, thì một số lượng đủ lớn các mẫu ngẫu nhiên sẽ trở về thành công. Nếu bất kỳ phần nào của block bị thiếu hoặc giấu giấu, thì khả năng phát hiện sẽ cao khi có nhiều máy khách thực hiện mẫu.
Các thuộc tính toán học của mã hóa mất dữ liệu và lý thuyết lấy mẫu đảm bảo rằng các máy khách nhẹ có thể phát hiện dữ liệu không khả dụng hoặc không hoàn chỉnh với mức độ tin cậy cao mà không cần phải tin tưởng vào bất kỳ nhà xác thực cụ thể nào hoặc nút đầy đủ. Điều này làm cho DAS trở thành một giải pháp giảm thiểu sự tin cậy cho vấn đề sẵn có của dữ liệu.
Mở rộng mà không phải làm suy giảm tính phân quyền
Một lợi ích chính của DAS là nó cho phép Celestia hỗ trợ kích thước khối lớn hơn và lưu lượng dữ liệu cao hơn mà không cần tăng yêu cầu phần cứng cho các thành viên mạng. Các máy khách nhẹ có thể hoạt động trên thiết bị cấu hình tiêu dùng, bao gồm điện thoại di động và hệ thống nhúng, trong khi vẫn xác minh rằng dữ liệu khối đang được xuất bản đúng cách.
Khả năng xác minh sẵn có dữ liệu mà không cần tải toàn bộ khối mới là điều giúp cho việc mở rộng theo chiều ngang. Thay vì một chuỗi đơn lẻ xử lý tất cả, hàng ngàn chuỗi độc lập (như rollups hoặc sovereign chains) có thể công bố dữ liệu của mình cho Celestia, và người dùng có thể xác minh dữ liệu đó mà không cần chạy cơ sở hạ tầng đắt tiền. Thiết kế này hỗ trợ một hệ sinh thái đa chuỗi phi tập trung và có khả năng mở rộng.
Giả định về Bảo mật và Niềm tin
DAS không loại bỏ nhu cầu về sự đồng thuận hoặc các bên xác thực trung thực, nhưng nó giảm đáng kể các giả định về sự tin cậy cần thiết để xác minh rằng hệ thống đang hoạt động đúng cách. Các máy khách nhẹ không cần phải tin tưởng vào các nhà sản xuất khối hoặc phụ thuộc vào các API tập trung. Chúng độc lập mẫu mạ và có thể phát hiện bất kỳ cố gắng nào để kiểm duyệt hoặc che giấu dữ liệu. Điều này hỗ trợ chống kiểm duyệt và củng cố mô hình bảo mật của các chuỗi sử dụng Celestia cho khả năng sẵn có dữ liệu.
DAS cũng làm cho việc ngăn chặn những người xác thực độc hại gian lận với việc xuất bản các block không hoàn chỉnh trở nên khó hơn. Khi phát hiện được tính ngẫu nhiên và phân tán, một kẻ tấn công không thể dự đoán phần nào của block sẽ được lấy mẫu. Ngay cả khi chỉ có một vài client thực hiện việc lấy mẫu, khả năng phát hiện vẫn rất cao.
Blobs và Blobstream
Blob
Trong Celestia, dữ liệu không được cấu trúc như các giao dịch blockchain truyền thống. Thay vào đó, nó được lưu trữ và xuất bản dưới dạng blobs, viết tắt củađối tượng lớn nhị phânMột blob là một phần dữ liệu không rõ nghĩa - Celestia không giải thích hoặc xác nhận nội dung của nó. Blobs chỉ đơn giản được cam kết vào blockchain để sắp xếp và sẵn có.
Điều này là sự rời bỏ so với chuỗi Layer 1 truyền thống như Ethereum, nơi mỗi giao dịch chứa cả dữ liệu và logic mà chuỗi phải diễn giải và thực hiện. Celestia hoàn toàn tránh việc thực hiện. Nó xử lý các khối dữ liệu như tải trọng được gửi bởi các chuỗi bên ngoài (như rollups), và chỉ đảm bảo rằng những khối dữ liệu này có sẵn và được đặt theo thứ tự đúng.
Blobs cung cấp một sự trừu tượng hiệu quả và tối giản cho việc xuất bản dữ liệu khối. Vì các máy chủ xác minh Celestia không cần phải hiểu nội dung của blob, mạng lưới đạt được sự mở rộng và tính trung lập lớn hơn. Môi trường thực thi được xây dựng trên Celestia có thể xác định định dạng, máy ảo và quy tắc đồng thuận riêng mà không bị ràng buộc từ tầng cơ bản.
Khi một rollup hoặc chuỗi quốc suzerain gửi dữ liệu đến Celestia, nó đóng gói lô giao dịch của mình thành một blob. Sau đó, blob này được đăng lên lớp sẵn có dữ liệu của Celestia và được bao gồm trong một khối. Mỗi blob được gán một không gian tên—một bộ nhận diện duy nhất cho phép các máy khách lọc và lấy các blob liên quan đến chuỗi cụ thể của họ.
Cái blob được chia thành các phần nhỏ hơn, được mã hóa theo phương pháp xóa mất, và được sắp xếp trong một hình vuông dữ liệu hai chiều. Cấu trúc này cho phép các client nhẹ thực hiện Kiểm tra Sẵn Sàng Dữ Liệu (DAS), đảm bảo rằng toàn bộ blob có thể truy cập mà không cần tải về từng phần. Khi đã được đăng thành công, blob trở thành một bản ghi cố định, được sắp xếp trên Celestia, có thể truy cập bởi bất kỳ ai sử dụng client hoặc bộ xác thực.
Dòng Blob
Blobstream là cơ chế của Celestia để truyền các blob của nó đến các mạng blockchain khác. Nó hoạt động như một cầu nối khả dữ liệu dữ liệu, cho phép Layer 2 rollups hoặc môi trường thực thi khác sử dụng Celestia để xuất bản dữ liệu, trong khi vẫn phụ thuộc vào một chuỗi riêng biệt—thông thường là Ethereum—để giải quyết và chứng minh gian lận.
Trên thực tế, Blobstream cho phép các hợp đồng thông minh Ethereum xác minh rằng một blob nhất định thực sự đã được xuất bản trên Celestia và được cung cấp. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng các ứng dụng khách nhẹ và bằng chứng mật mã kết nối các tiêu đề khối và không gian tên của Celestia vào Ethereum. Điều này cho phép các rollup dựa trên Ethereum hưởng lợi từ lớp dữ liệu có thể mở rộng của Celestia mà không từ bỏ bảo mật và đảm bảo thanh toán của Ethereum.
Một số dự án đã sử dụng Blobstream để tách logic thực thi khỏi khả năng sẵn có của dữ liệu. Ví dụ, Manta Pacific, một chuỗi Layer 2 zkEVM, sử dụng Celestia như một lớp khả năng sẵn có dữ liệu thông qua Blobstream, trong khi tiếp tục giải quyết trên Ethereum. Phương pháp này cho phép giảm phí và tăng tốc độ xuất bản khối trong khi duy trì tính tương thích với hệ sinh thái hợp đồng thông minh của Ethereum.
Blobstream tạo hiệu quả một mô hình lai: thực thi chạy trên một high-performance rollup, sẵn sàng dữ liệu được outsourced cho Celestia, và việc giải quyết vẫn giữ chắc với Ethereum. Kiến trúc này nổi bật làm thế nào Celestia có thể được sử dụng không chỉ cho rollups độc lập mà còn cho Ethereum-based L2s muốn giảm bớt các hoạt động tải nặng băng thông.
Mô hình bảo mật và phi tập trung
Bảo mật dựa trên Validator với Proof-of-Stake
Celestia hoạt động dựa trên mô hình đồng thuận dựa trên bằng chứng, sử dụng một biến thể của thuật toán BFT Tendermint (Byzantine Fault Tolerant). Các người xác minh trong mạng lưới đặt cược vào token bản địa của Celestia, $TIA, để tham gia vào quá trình sản xuất khối và đồng thuận. Các người xác minh này chịu trách nhiệm đề xuất và ký khối bao gồm các blog dữ liệu được gửi bởi rollups và các chuỗi khác.
Việc sử dụng chứng minh cổ phần cân nhắc động lực giữa các thành viên mạng và an ninh giao thức. Người xác minh được thưởng cho hành vi trung thực và bị phạt vì hành vi độc hại như ký gửi kép hoặc không tham gia vào sự đồng thuận. Cơ chế kinh tế này đảm bảo rằng người xác minh hành động vì lợi ích tốt nhất của mạng và cung cấp một lớp cơ sở mạnh mẽ cho việc sắp xếp và bảo vệ dữ liệu được công bố.
Khác với các chuỗi truyền thống, các validator của Celestia không thực hiện giao dịch hoặc theo dõi trạng thái toàn cầu. Trách nhiệm của họ được giới hạn trong việc xác minh chữ ký, sắp xếp các khối dữ liệu và đảm bảo rằng các khối đáp ứng định dạng và yêu cầu sẵn có về dữ liệu. Điều này giảm bớt tải tính toán của họ, cho phép mạng mở rộng mà không tăng cường yêu cầu về phần cứng.
Khách hàng nhẹ và Xác minh giảm thiểu niềm tin
Một trong những tính năng bảo mật quan trọng nhất của Celestia là khả năng hỗ trợ các light client - các node không lưu trữ toàn bộ lịch sử blockchain hoặc thực thi giao dịch nhưng vẫn xác minh việc bao gồm khối và sẵn có dữ liệu. Sử dụng Data Availability Sampling (DAS), light clients có thể xác nhận một cách độc lập rằng tất cả dữ liệu khối đều có thể truy cập mà không cần tải về toàn bộ.
Điều này có nghĩa là người dùng và chuỗi ứng dụng không cần phải tin tưởng vào các nút đầy đủ hoặc phụ thuộc vào các nhà cung cấp cơ sở hạ tầng tập trung để đảm bảo tính toàn vẹn của mạng lưới. Họ có thể vận hành các máy khách nhẹ của riêng mình trên thiết bị hàng ngày, như điện thoại thông minh hoặc laptop tiêu dùng, và vẫn xác minh rằng Celestia đang hoạt động một cách trung thực.
Mô hình này cải thiện độ phân quyền đáng kể. Trong nhiều chuỗi khối, các nút đầy đủ đã trở nên quá đắt đỏ để vận hành, tập trung quyền xác thực vào một số ít người. Việc xác thực nhẹ của Celestia giúp việc tham gia vào mạng trở nên dễ dàng hơn đối với một loạt người dùng, nâng cao tính khả thi và phân phối của sự tin cậy.
Sự chống lại kiểm duyệt thông qua DAS
Khả năng chống kiểm duyệt là một tính chất quan trọng đối với mạng blockchain bất kỳ. Nó đảm bảo rằng tất cả người dùng có thể xuất bản dữ liệu và không có bất kỳ thực thể nào có thể đàn áp hoặc ẩn những giao dịch một cách chọn lọc. Trong Celestia, Việc Lấy Mẫu Sẵn Dữ Liệu đóng vai trò trung tâm trong việc bảo vệ chống lại kiểm duyệt.
Bởi vì các blob dữ liệu được chia thành các phần nhỏ hơn và được mã hóa dự phòng bằng cách sử dụng mã hóa xóa, một trình xác thực độc hại sẽ cần phải giữ lại một phần đáng kể của khối để kiểm duyệt thành công. Tuy nhiên, DAS làm cho hành vi như vậy dễ dàng phát hiện. Máy khách nhẹ yêu cầu chia sẻ dữ liệu ngẫu nhiên và nếu thiếu bất kỳ phần nào của blob, máy khách có thể gắn cờ khối là không hoàn thành hoặc không có sẵn.
Hệ thống này tạo động lực mạnh mẽ cho các máy chủ xác minh để công bố dữ liệu hoàn chỉnh và trung thực. Tính chất xác suất của DAS đảm bảo rằng ngay cả việc kiểm duyệt một phần cũng có khả năng bị phát hiện, đặc biệt là khi số lượng khách hàng mẫu tăng lên.
Yêu cầu phần cứng thấp và Tham gia dễ dàng
Một chiều không gian khác của phi tập trung là tính sẵn có của phần cứng. Trong nhiều mạng blockchain, chi phí để chạy một máy chủ xác minh hoặc nút đầy đủ bao gồm việc lưu trữ, băng thông và sức mạnh tính toán đáng kể. Điều này tạo ra rào cản đối với người dùng hàng ngày và tập trung trách nhiệm xác minh trong một số lượng nhỏ các cơ quan tổ chức.
Thiết kế tối giản của Celestia tránh được những vấn đề này. Các bộ xác minh không thực thi và các máy khách nhẹ không cần lưu trữ đầy đủ chuỗi. Kết quả là một mạng lưới có thể được bảo mật và xác minh bằng phần cứng tiêu chuẩn, không cần thiết bị chuyên dụng hoặc đắt tiền. Điều này cho phép sự tham gia rộng rãi hơn trên các địa lý và cấp độ thu nhập, góp phần vào một mạng lưới phân quyền và khỏe mạnh hơn.