背景及动机

以太坊二层解决方案（L2）的主要目标有两个：一是复用以太坊主网安全，二是增强以太坊的可扩展性。大多数现有的二层解决方案（例如 rollups）都专注于扩展以太坊的计算能力，即提升 TPS（每秒交易数）。但同时，随着 NFT/DeFi 等 dApp 的普及，存储大量数据并且复用以太坊主网安全的需求急剧增长。

例如，一个强烈的存储需求来自于链上 NFTs（https://hackmd.io/@snakajima/HJva6n-Jj），其目的不仅 NFT 合约的代币归用户所有，而且 NFT 的链上图片也归用户所有。相比之下，将 NFT 图片存储在第三方（例如 ipfs 或中心化服务器）需要引入额外的信任。而这种信任很容易且经常被破坏（例如，许多使用 ipfs 的老 NFT 项目的图片现在已经不可用了）。

目标

解决方案

具体要怎么做呢？当前，以太坊主网上存储大量数据的成本分为两部分：

• 上传成本（calldata）

• 存储成本（SSTORE）

对于存储成本，我们的解决方案是构建一个无需许可的二层数据保存网络。这个二层网络包含以下组件：

• 一个部署在以太坊主网上的存储合约，除了 verify() 之外，它还提供 put()/get()*/delete() 等 KV CURD 语义。存储合约不存储 KV 的值——仅存储值承诺（例如，BLOB 的 KZG 承诺），而由于数据可用（DA）机制，其对应的数据仍然可用（即可以下载）。存储合约还将接受存储证明（Proof of Storage），并有效地验证数据是否存储在二层数据保存网络的数据节点中。（get()* 仅在数据节点中可用，详见下文）
• 数据节点将运行一个以太坊的特殊客户端（Geth 和共识客户端的修改版本）。它会同步以太坊的最新状态（比如 KV 的值的所有承诺）。此外，数据节点还提供以下额外的功能，如：

• 配置保存那部分的 BLOB 数据（即分片）

• 通过加入二层数据网络来同步感兴趣的 BLOB 到本地

• 如果存储合约中的相应承诺被更新 / 添加，则从以太坊主网数据可用（DA）网络下载 BLOB 到本地

• 生成存储证明，提交到以太坊主网，收取相应的存储费

• 在 JSON-RPC eth_call() 方法中服务 storage_contract.put()

注意，运行数据节点是完全无需许可的——只要数据提供者有足够的硬盘空间，它就可以运行一个节点，并且从二层网络同步 BLOB。如果 L1 上的承诺发生变化，则从数据可用（DA）复制 BLOB，并证明保留到主网。

相比现有解决方案优势

除了复用以太坊主网安全之外，EthStorage 还拥有以下优势：

• 丰富的存储语义（KV CRUD）。FILECOIN/AR 主要适用于静态文件，缺乏高效的更新 / 删除操作——即，用户必须支付两次费用才能更新现有数据。而得益于数据可用（DA）和智能合约，EthStorage 可以提供类似于 SSTORE 的完整 KV CRUD 语义。

• 可编程性。存储可以通过智能合约进行编程，这便可以很容易的启用新功能，例如多用户访问控制或数据可组合性。

• 实现应用逻辑和存储逻辑的原子性。目前使用 ENS 的去中心化网站（dweb）通常需要两个步骤：1、将数据上传到外部存储网络；2、将内容哈希（contenthash）存储到 ENS 上。借助数据可用（DA）和 EVM，EthStoage 可以在一次交易中同时完成应用逻辑和存储逻辑，对用户更加友好（这也广泛存在于 Web2 应用中，例如 Twitter/FB/ 等）。

• 零学习成本。EthStorage 建立在以太坊之上，存储成本也由 ETH 支付，因此，存储操作可以通过 Metamask 这类 ETH 钱包完成——用户无需学习新的代币 / 钱包 / 地址。

• 针对大型动态数据集，生产数据有足够的冗余的存储证明：以去中心化的方式保证数据冗余是一个关键挑战，尤其是在数据集不断变化的情况下。

• 高效的定期的存储支付：提交有效的链上存储证明需要奖励证明者（或数据提供者）存储费（以 ETH 计）。我们需要一个高效的存储租用 / 支付模型来计算，并且保证网络有足够数据冗余，以确保永久的存储数据。

• 稀有数据发现和通过代币激励以鼓励稀缺数据自动重新复制：当部分数据节点关闭时，我们需要鼓励其他节点加入数据保存网络并复制稀缺数据

• 高效的链上验证：我们将探索一些技术，特别是零知识证明（zk）来降低验证成本。

其他问题

• Q：EthStorage 跟数据可用（DA）有什么区别？

• A：当前的以太坊数据可用技术会在几周或几个月内丢弃数据（参见 Proto-Danksharding FAQ 3：
  https://notes.ethereum.org/@vbuterin/proto_danksharding_faq#What-about-disk-space-requirements-blowing-up-from-all-these-really-big-blocks）。基于一些众所周知的存储成本假设（例如，对标 ETH 价格，存储成本每年都在不断下降），EthStorage 有望永久存储数据。此外，EthStorage 可以提供链上完整的 KV CRUD 语义（注意，读取仅限于数据节点）。

• Q：读取存储在 EthStorage 的数据的访问协议是什么（类似于 ipfs://）？

• A：数据可以通过在数据节点上调用 eth_call 来获得。数据节点将在二层网络中搜索和检索相应的 BLOB。此外，从终端用户的角度来看，我们将使用 web3:// URL（https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-4804）访问协议来浏览智能合约托管的动态 BLOB 数据。

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