डेटा की उपलब्धता

"भरोसा न करें, सत्यापित करें" एथेरियम में एक सामान्य कहावत है। विचार यह है कि आपका नोड स्वतंत्र रूप से सत्यापित कर सकता है कि इसे प्राप्त होने वाली जानकारी साथियों से प्राप्त ब्लॉक में सभी लेनदेन को निष्पादित करके सही है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि प्रस्तावित परिवर्तन नोड द्वारा स्वतंत्र रूप से गणना किए गए परिवर्तनों से सटीक रूप से मेल खाते हैं। इसका मतलब है कि नोड्स को भरोसा करने की ज़रूरत नहीं है कि ब्लॉक के प्रेषक ईमानदार हैं। यदि डेटा अनुपलब्ध है तो यह संभव नहीं है।

डेटा उपलब्धता का तात्पर्य उस विश्वास से है जो एक यूज़र कर सकता है कि किसी ब्लोक को सत्यापित करने के लिए आवश्यक डेटा वास्तव में सभी नेटवर्क प्रतिभागियों के लिए उपलब्ध है। एथेरियम लेयर 1 पर फुल नोड्स के लिए यह अपेक्षाकृत सरल है; फुल नोड प्रत्येक ब्लोक में सभी डेटा की एक कॉपी डाउनलोड करता है - डाउनलोडिंग संभव होने के लिए डेटा उपलब्ध होना ही चाहिए। लापता डेटा वाले ब्लॉक को ब्लॉकचेन में जोड़े जाने के बजाय छोड़ दिया जाएगा। यह "ऑन-चेन डेटा उपलब्धता" है और यह मोनोलिथिक ब्लॉकचेन की एक विशेषता है। पूर्ण नोड्स को अमान्य लेनदेन स्वीकार करने में धोखा नहीं दिया जा सकता है क्योंकि वे अपने लिए हर लेनदेन को डाउनलोड और निष्पादित करते हैं। हालांकि, मॉड्यूलर ब्लॉकचेन, लेयर 2 रोलअप और लाइट क्लाइंट के लिए, डेटा उपलब्धता परिदृश्य अधिक जटिल है, जिसके लिए कुछ और परिष्कृत सत्यापन प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

पूर्वापेक्षाएं

आपको ब्लॉकचेन की बुनियादी बातों की अच्छी समझ होनी चाहिए, विशेष रूप से सहमति तंत्र की। यह पेज यह भी मानता है कि पाठक ब्लोक, लेन-देन, नोड्स, स्केलिंग समाधान, और अन्य प्रासंगिक विषयों से परिचित है।

डेटा उपलब्धता की समस्या

डेटा उपलब्धता की समस्या पूरे नेटवर्क को यह साबित करने की आवश्यकता है कि ब्लॉकचेन में जोड़े जा रहे कुछ लेनदेन डेटा का सारांशित रूप वास्तव में वैध लेनदेन के एक सेट का प्रतिनिधित्व करता है, लेकिन सभी नोड्स को सभी डेटा डाउनलोड करने की आवश्यकता के बिना ऐसा करना। पूर्ण लेनदेन डेटा स्वतंत्र रूप से ब्लॉकों को सत्यापित करने के लिए आवश्यक है, लेकिन सभी लेनदेन डेटा डाउनलोड करने के लिए सभी नोड्स की आवश्यकता स्केलिंग के लिए एक बाधा है। डेटा उपलब्धता समस्या के समाधान का उद्देश्य पर्याप्त आश्वासन प्रदान करना है कि नेटवर्क प्रतिभागियों को सत्यापन के लिए पूर्ण लेनदेन डेटा उपलब्ध कराया गया था जो अपने लिए डेटा डाउनलोड और संग्रहीत नहीं करते हैं।

लाइट नोड्स और लेयर 2 रोलअप नेटवर्क प्रतिभागियों के महत्वपूर्ण उदाहरण हैं जिन्हें मजबूत डेटा उपलब्धता आश्वासन की आवश्यकता होती है लेकिन वे अपने लिए लेन-देन डेटा डाउनलोड और संसाधित नहीं कर सकते हैं। लेन-देन डेटा डाउनलोड करने से बचना हल्का नोड्स को हल्का बनाता है और रोलअप को प्रभावी स्केलिंग समाधान बनाने में सक्षम बनाता है।

डेटा उपलब्धता भविष्य के "स्टेटलेस" एथेरियम क्लाइंट्स के लिए भी एक महत्वपूर्ण चिंता का विषय है, जिन्हें ब्लोक्स को सत्यापित करने के लिए स्टेट डेटा डाउनलोड और स्टोर करने की आवश्यकता नहीं होती है। स्टेटलेस क्लाइंट्स को अभी भी यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि डेटा कहीं उपलब्ध है और इसे सही ढंग से संसाधित किया गया है।

डेटा उपलब्धता समाधान

डेटा उपलब्धता सैंपलिंग (DAS)

डेटा उपलब्धता नमूनाकरण (डीएएस) नेटवर्क के लिए यह जांचने का एक तरीका है कि डेटा किसी भी व्यक्तिगत नोड पर बहुत अधिक दबाव डाले बिना उपलब्ध है। प्रत्येक नोड (गैर-स्टेकिंग नोड्स सहित) कुल डेटा के कुछ छोटे, बेतरतीब ढंग से चयनित सबसेट को डाउनलोड करता है। नमूनों को सफलतापूर्वक डाउनलोड करना उच्च विश्वास के साथ पुष्टि करता है कि सभी डेटा उपलब्ध हैं। यह डेटा इरेज़र कोडिंग पर निर्भर करता है, जो एक दिए गए डेटासेट को अनावश्यक जानकारी के साथ विस्तारित करता है (जिस तरह से यह किया जाता है, वह डेटा पर बहुपद के रूप में जाने जाने वाले फ़ंक्शन को फिट करना और अतिरिक्त बिंदुओं पर उस बहुपद का मूल्यांकन करना है)। यह आवश्यक होने पर मूल डेटा को अनावश्यक डेटा से पुनर्प्राप्त करने की अनुमति देता है। इस डेटा निर्माण का एक परिणाम यह है कि यदि कोई भी मूल डेटा अनुपलब्ध है, तो विस्तारित डेटा का आधा हिस्सा गायब हो जाएगा! प्रत्येक नोड द्वारा डाउनलोड किए गए डेटा नमूनों की मात्रा को ट्यून किया जा सकता है ताकि यह अत्यंत संभावना हो कि प्रत्येक क्लाइंट द्वारा नमूना किए गए डेटा के टुकड़ों में से कम से कम एक गायब हो जाएगा यदि आधे से कम डेटा वास्तव में उपलब्ध है।

DAS का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाएगा कि फुल डैंकशार्डिंग लागू होने के बाद रोलअप ऑपरेटर अपना लेन-देन डेटा उपलब्ध कराएं। एथेरियम नोड्स बेतरतीब ढंग से ऊपर बताई गई अतिरेक योजना का उपयोग करके ब्लॉब्स में प्रदान किए गए लेनदेन डेटा का नमूना लेंगे ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सभी डेटा मौजूद हैं। इसी तकनीक को यह सुनिश्चित करने के लिए भी नियोजित किया जा सकता है कि ब्लॉक निर्माता अपने सभी डेटा को हल्का क्लाइंट को सुरक्षित करने के लिए उपलब्ध करा रहे हैं। इसी तरह, प्रस्तावक-बिल्डर पृथक्करण के तहत, केवल ब्लोक बिल्डर को पूरे ब्लोक को संसाधित करने की आवश्यकता होगी - अन्य सत्यापनकर्ता डेटा उपलब्धता सैंपलिंग का उपयोग करके सत्यापित करेंगे।

डेटा उपलब्धता समितियां

डेटा उपलब्धता समितियाँ (DACs) विश्वसनीय पक्ष हैं जो डेटा उपलब्धता प्रदान करती हैं, या सत्यापित करती हैं। DAC का उपयोग DAS के बजाय, या उसके संयोजन में (opens in a new tab) किया जा सकता है। समितियों के साथ आने वाली सुरक्षा गारंटी विशिष्ट सेट अप पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एथेरियम हल्का नोड्स के लिए डेटा उपलब्धता को प्रमाणित करने के लिए सत्यापनकर्ताओं के बेतरतीब ढंग से नमूना सबसेट का उपयोग करता है।

DAC का उपयोग कुछ वैलिडियम द्वारा भी किया जाता है। DAC नोड्स का एक विश्वसनीय सेट है जो डेटा की प्रतियों को ऑफ़लाइन संग्रहीत करता है। विवाद की स्थिति में डीएसी को डेटा उपलब्ध कराना आवश्यक है। DAC के सदस्य यह साबित करने के लिए ऑन-चेन साक्षी भी प्रकाशित करते हैं कि उक्त डेटा वास्तव में उपलब्ध है। कुछ वैलिडियम DAC को प्रूफ़-ऑफ़-स्टेक (PoS) सत्यापनकर्ता प्रणाली से बदल देते हैं। यहां, कोई भी सत्यापनकर्ता बन सकता है और डेटा ऑफ-चेन स्टोर कर सकता है। हालांकि, उन्हें एक "बॉन्ड" प्रदान करना होगा, जो एक स्मार्ट अनुबंध में जमा किया जाता है। दुर्भावनापूर्ण व्यवहार की स्थिति में, जैसे कि सत्यापनकर्ता डेटा को रोक रहा है, बांड को काटा जा सकता है। प्रूफ-ऑफ-स्टेक डेटा उपलब्धता समितियां नियमित डीएसी की तुलना में काफी अधिक सुरक्षित हैं क्योंकि वे सीधे ईमानदार व्यवहार को प्रोत्साहित करती हैं।

डेटा उपलब्धता और लाइट नोड्स

लाइट नोड्स को ब्लोक डेटा डाउनलोड किए बिना प्राप्त ब्लोक हेडर की शुद्धता को सत्यापित करने की आवश्यकता है। इस लपट की लागत स्थानीय रूप से लेनदेन को फिर से निष्पादित करके ब्लॉक हेडर को स्वतंत्र रूप से सत्यापित करने में असमर्थता है जिस तरह से पूर्ण नोड्स करते हैं।

एथेरियम लाइट नोड्स 512 सत्यापनकर्ताओं के यादृच्छिक सेट पर भरोसा करते हैं जिन्हें एक सिंक कमेटी को सौंपा गया है। सिंक समिति एक डीएसी के रूप में कार्य करती है जो प्रकाश ग्राहकों को संकेत देती है कि क्रिप्टोग्राफ़िक हस्ताक्षर का उपयोग करके हेडर में डेटा सही है। हर दिन, सिंक समिति ताज़ा करती है। प्रत्येक ब्लोक हेडर लाइट नोड्स को सचेत करता है कि कौन से सत्यापनकर्ताओं से अगले ब्लोक पर हस्ताक्षर करने की उम्मीद की जाए, इसलिए उन्हें असली सिंक-कमेटी होने का नाटक करने वाले किसी दुर्भावनापूर्ण समूह पर भरोसा करने के लिए बरगलाया नहीं जा सकता है।

हालांकि, क्या होता है यदि कोई हमलावर किसी तरह से लाइट क्लाइंट्स को एक दुर्भावनापूर्ण ब्लोक हेडर पास करने में सफल हो जाता है और उन्हें विश्वास दिलाता है कि इस पर एक ईमानदार सिंक-कमेटी द्वारा हस्ताक्षर किए गए थे? उस स्थिति में, हमलावर में अमान्य लेनदेन शामिल हो सकते हैं और प्रकाश ग्राहक आँख बंद करके उन्हें स्वीकार करेगा, क्योंकि वे ब्लॉक हेडर में सारांशित सभी state परिवर्तनों की स्वतंत्र रूप से जांच नहीं करते हैं। इससे बचाने के लिए, लाइट क्लाइंट धोखाधड़ी के सबूतों का उपयोग कर सकता है।

जिस तरह से ये धोखाधड़ी के सबूत काम करते हैं, वह यह है कि एक पूर्ण नोड, एक अमान्य सेट संक्रमण को नेटवर्क के चारों ओर गपशप करते हुए देखकर, जल्दी से डेटा का एक छोटा सा टुकड़ा उत्पन्न कर सकता है जो दर्शाता है कि प्रस्तावित सेट संक्रमण संभवतः लेनदेन के किसी दिए गए सेट से उत्पन्न नहीं हो सकता है और उस डेटा को साथियों को प्रसारित कर सकता है। लाइट नोड्स उन धोखाधड़ी-सबूतों को उठा सकते हैं और खराब ब्लॉक हेडर को त्यागने के लिए उनका उपयोग कर सकते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि वे पूर्ण नोड्स के समान ईमानदार श्रृंखला पर बने रहें।

यह पूर्ण लेनदेन डेटा तक पहुंच वाले पूर्ण नोड्स पर निर्भर करता है। एक हमलावर जो एक खराब ब्लॉक हेडर प्रसारित करता है और लेनदेन डेटा उपलब्ध कराने में भी विफल रहता है, वह पूर्ण नोड्स को धोखाधड़ी के सबूत उत्पन्न करने से रोकने में सक्षम होगा। पूर्ण नोड्स खराब ब्लॉक के बारे में चेतावनी का संकेत देने में सक्षम हो सकते हैं, लेकिन वे प्रमाण के साथ अपनी चेतावनी का बैकअप नहीं ले सके, क्योंकि डेटा से प्रमाण उत्पन्न करने के लिए उपलब्ध नहीं कराया गया था!

इस डेटा उपलब्धता समस्या का समाधान DAS है। लाइट नोड्स पूर्ण राज्य डेटा के बहुत छोटे यादृच्छिक हिस्से डाउनलोड करते हैं और नमूनों का उपयोग यह सत्यापित करने के लिए करते हैं कि पूर्ण डेटा सेट उपलब्ध है। N रैंडम चंक्स डाउनलोड करने के बाद पूरी डेटा उपलब्धता को गलत मानने की वास्तविक संभावना की गणना की जा सकती है (100 चंक्स के लिए संभावना 10^-30 है (opens in a new tab), यानी, अविश्वसनीय रूप से असंभावित)।

इस परिदृश्य में भी, केवल कुछ बाइट्स को रोकने वाले हमले संभवतः यादृच्छिक डेटा अनुरोध करने वाले ग्राहकों द्वारा किसी का ध्यान नहीं जा सकते हैं। Erasure कोडिंग डेटा के छोटे लापता टुकड़ों को फिर से संगठित करके इसे ठीक करता है जिसका उपयोग प्रस्तावित राज्य परिवर्तनों की जांच के लिए किया जा सकता है। एक धोखाधड़ी सबूत का निर्माण तब पुनर्निर्मित डेटा का उपयोग करके किया जा सकता है, जिससे प्रकाश नोड्स को खराब हेडर स्वीकार करने से रोका जा सकता है।

ध्यान दें: हिस्सेदारी के सबूत वाले एथेरियम लाइट क्लाइंट्स के लिए अभी तक DAS और धोखाधड़ी के सबूत लागू नहीं किए गए हैं, लेकिन वे रोडमैप पर हैं, और सबसे अधिक संभावना है कि वे ZK-SNARK आधारित सबूतों का रूप लेंगे। आज के लाइट क्लाइंट डीएसी के एक रूप पर भरोसा करते हैं: वे सिंक-कमेटी की पहचान को सत्यापित करते हैं और फिर उन्हें प्राप्त होने वाले हस्ताक्षरित ब्लॉक हेडर पर भरोसा करते हैं।

डेटा उपलब्धता और लेयर 2 रोलअप

लेयर 2 स्केलिंग समाधान, जैसे कि , लेन-देन की लागत को कम करते हैं और ऑफ-चेन लेन-देन को संसाधित करके एथेरियम के थ्रूपुट को बढ़ाते हैं। रोलअप लेनदेन को संकुचित किया जाता है और बैचों में एथेरियम पर पोस्ट किया जाता है। बैच एथेरियम पर एक ही लेन-देन में हजारों व्यक्तिगत ऑफ-चेन लेन-देन का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह आधार परत पर भीड़ को कम करता है और उपयोगकर्ताओं के लिए शुल्क कम करता है।

हालांकि, एथेरियम पर पोस्ट किए गए 'सारांश' लेन-देन पर भरोसा करना तभी संभव है जब प्रस्तावित स्टेट परिवर्तन को स्वतंत्र रूप से सत्यापित किया जा सके और सभी व्यक्तिगत ऑफ-चेन लेन-देन को लागू करने का परिणाम होने की पुष्टि की जा सके। यदि रोलअप ऑपरेटर इस सत्यापन के लिए लेन-देन डेटा उपलब्ध नहीं कराते हैं, तो वे एथेरियम को गलत डेटा भेज सकते हैं।

आशावादी रोलअप एथेरियम में संपीड़ित लेन-देन डेटा पोस्ट करते हैं और स्वतंत्र सत्यापनकर्ताओं को डेटा की जांच करने की अनुमति देने के लिए कुछ समय (आमतौर पर 7 दिन) तक प्रतीक्षा करते हैं। यदि कोई समस्या की पहचान करता है, तो वे धोखाधड़ी-सबूत उत्पन्न कर सकते हैं और रोलअप को चुनौती देने के लिए इसका उपयोग कर सकते हैं। इससे श्रृंखला वापस लुढ़क जाएगी और अमान्य ब्लॉक को छोड़ देगी। यह तभी संभव है जब डेटा उपलब्ध हो। वर्तमान में, दो तरीके हैं जो आशावादी रोलअप L1 में लेनदेन डेटा पोस्ट करते हैं। कुछ रोलअप डेटा को स्थायी रूप से CALLDATA के रूप में उपलब्ध कराते हैं, जो स्थायी रूप से ऑन-चेन रहता है। EIP-4844 के कार्यान्वयन के साथ, कुछ रोलअप अपने लेनदेन डेटा को इसके बजाय सस्ते ब्लॉब स्टोरेज में पोस्ट करते हैं। यह स्थायी भंडारण नहीं है। स्वतंत्र सत्यापनकर्ताओं को ब्लॉब्स से पूछताछ करनी होगी और एथेरियम लेयर -1 से डेटा हटाए जाने से पहले ~ 18 दिनों के भीतर अपनी चुनौतियों को उठाना होगा। डेटा उपलब्धता की गारंटी केवल उस छोटी निश्चित विंडो के लिए एथेरियम प्रोटोकॉल द्वारा दी जाती है। उसके बाद, यह एथेरियम पारिस्थितिकी तंत्र में अन्य संस्थाओं की जिम्मेदारी बन जाती है। कोई भी नोड DAS का उपयोग करके डेटा उपलब्धता को सत्यापित कर सकता है, यानी, ब्लॉब डेटा के छोटे, यादृच्छिक नमूने डाउनलोड करके।

ज़ीरो-नॉलेज (ZK) रोलअप को लेन-देन डेटा पोस्ट करने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि स्टेट ट्रांज़िशन की शुद्धता की गारंटी देते हैं। हालाँकि, डेटा उपलब्धता अभी भी एक समस्या है क्योंकि हम ZK-रोलअप की कार्यक्षमता की गारंटी नहीं दे सकते (या इसके साथ सहभागिता) इसके राज्य डेटा तक पहुँच के बिना। उदाहरण के लिए, यदि कोई ऑपरेटर रोलअप की स्थिति के बारे में विवरण रोकता है, तो उपयोगकर्ता अपनी शेष राशि नहीं जान सकते हैं। साथ ही, वे नए जोड़े गए ब्लॉक में निहित जानकारी का उपयोग करके स्थिति अद्यतन नहीं कर सकते।

डेटा उपलब्धता बनाम डेटा पुनर्प्राप्ति

डेटा उपलब्धता डेटा पुनर्प्राप्ति से अलग है। डेटा उपलब्धता यह आश्वासन है कि पूर्ण नोड्स एक विशिष्ट ब्लॉक से जुड़े लेनदेन के पूर्ण सेट तक पहुंचने और सत्यापित करने में सक्षम हैं। यह जरूरी नहीं है कि डेटा हमेशा के लिए सुलभ हो।

डेटा पुनर्प्राप्ति ब्लॉकचेन से ऐतिहासिक जानकारी प्राप्त करने के लिए नोड्स की क्षमता है। नए ब्लॉकों को सत्यापित करने के लिए इस ऐतिहासिक डेटा की आवश्यकता नहीं है, यह केवल उत्पत्ति ब्लॉक से पूर्ण नोड्स को सिंक करने या विशिष्ट ऐतिहासिक अनुरोधों की सेवा के लिए आवश्यक है।

कोर एथेरियम प्रोटोकॉल मुख्य रूप से डेटा उपलब्धता से संबंधित है, डेटा पुनर्प्राप्ति से नहीं। डेटा पुनर्प्राप्ति तीसरे पक्षों द्वारा चलाए जाने वाले आर्काइव नोड्स की एक छोटी आबादी द्वारा प्रदान की जा सकती है, या इसे पोर्टल नेटवर्क (opens in a new tab) जैसे विकेंद्रीकृत फ़ाइल स्टोरेज का उपयोग करके नेटवर्क में वितरित किया जा सकता है।