Celestia (TIA)：革新区块链数据可用性的模块化网络

在推动数百万用户进入 Web3 世界的进程中，区块链的可扩展性一直是核心挑战。尽管已有多种方案试图解决这一问题——例如引入原型分片（protodanksharding）和模块化网络——但当前以太坊生态的扩展方案主要仍围绕区块链 Rollup 展开。

然而，高昂的数据可用性成本占据了近 90% 的 Gas 费用，限制了 Rollup 及其他二层方案的效率。在这样的背景下，Celestia 应运而生：它作为一种链下数据可用性方案，通过 Rollup 解耦了执行与共识机制，为区块链扩展开辟了全新路径。

本文将深入探讨 Celestia 的工作原理、核心优势，并与其他数据可用性方案进行比较，帮助开发者与区块链爱好者全面理解这一重要基础设施。

什么是 Celestia？

Celestia 是一种模块化区块链，专注于为 Rollup 及二层网络提供专用的数据可用性（Data Availability, DA）层。它主要负责对交易数据进行排序并确保其在链下可用，而 Rollup 无需引入新的验证者即可继承 Celestia 的安全性。

通过将执行与结算交由自身处理，Celestia 让 Rollup 能更专注于功能实现与性能优化。开发者也因此获得了前所未有的灵活性，可以在自定义环境、编程语言和升级机制等方面做出更适合自身需求的选择。

Celestia 的工作原理

Celestia 通过构建具备共享安全层的自治区块链来实现其目标，其核心技术包括数据可用性采样和命名空间默克尔树。

数据可用性采样（DAS）

Celestia 引入了一种创新方法——数据可用性采样（Data Availability Sampling, DAS），依赖轻节点来验证数据的可用性与完整性。轻节点借助二维 Reed-Solomon 编码方案，在不同区块段中执行多次随机抽样。

每成功完成一次抽样，对数据可用性的置信度就提高 50%，直至整个区块的有效性达到 99% 的阈值。

一个简单的比喻：
假设你有两枚硬币，一枚总是正面朝上，另一枚正反面各占 50% 的概率。你不断抛掷其中一枚，如果始终是正面，那么你拿到的很可能就是那枚只会正面的硬币。

这种方法具有良好的可扩展性：随着更多轻节点加入网络参与数据抽样，区块大小可以相应增加，从而提升整体吞吐量。

命名空间默克尔树（NMTs）

为实现对不同 Rollup 的兼容，Celestia 使用命名空间默克尔树（Namespaced Merkle Trees, NMTs）将数据按应用或 Rollup 分类。每个命名空间代表一个独立的数据集，Merkle 树用于索引数据集内容。Celestia 的 DA 层按需向应用程序提供所需数据及相关证明。

Celestia 上的交易生命周期

了解 Celestia 的核心组件后，我们进一步看其交易处理流程：

1. 用户发起交易：用户在与 Rollup 上的去中心化应用（dApp）交互时发起交易，这些交易被格式化为“PayForBlobs”提交至 Celestia。
2. 提交 PayForBlobs：Rollup 将交易与元数据（如命名空间和发送者身份）打包，提交至 Celestia 以确保数据可用。
3. 数据可用性处理：Celestia 使用 DAS 将交易拆分为数据块（blobs），并应用纠删码实现冗余和恢复机制。
4. 区块构建与传播：经过编码的数据块被分批组成区块，包含状态承诺，并在 Celestia 的 DA 网络中广播。
5. 轻客户端抽样：轻客户端和全节点参与对区块份额的随机抽样，通过统计方法和欺诈证明验证数据可用性。
6. 共识与区块确认：一旦数据可用性得到验证，Celestia 的共识网络即完成区块最终确认，确保交易的不可篡改性。
7. 通知与 Rollup 结算：Rollup 接收到区块最终确认的通知，可基于 Celestia 提供的状态承诺完成交易结算。

Celestia 为开发者带来的五大优势

作为一种先进的数据可用性解决方案，Celestia 显著减轻了开发者的负担，使 Web3 开发变得更加高效和灵活。

1. 轻松部署

Celestia 通过 Optimint 等工具极大简化了区块链的部署流程，显著降低了共识机制和运营成本。开发团队可结合使用 Caldera 等 Rollup 即服务提供商和 thirdweb 的开发工具包，快速搭建智能合约、支付与钱包系统。

2. 内置互操作性

借助安全且最小化信任的桥接机制，Celestia 使得不同 Rollup 之间更容易实现互操作。这不仅减少了生态碎片化，还为跨链应用创新奠定了基础。

3. 高度可定制

基于 Celestia 的 Rollup 是自治的，开发者可通过分叉链来更改执行环境或调整区块大小。这种灵活性允许选择不同的虚拟机、编程语言和交易格式。

4. 显著节省成本

Celestia 大幅降低了 Rollup 数据发布成本。即使在以太坊完成 EIP-4844 和 Dencun 升级之后，Celestia 在成本方面仍保持明显优势。例如，加密衍生品二层网络 Aevo 将其数据可用性层从以太坊切换至 Celestia 后，预计每年节省近 100 万美元。

5. 极简治理

Celestia 的 Rollup 治理独立于共识层，开发团队可自主增加新功能。这减少了对传统单片链中常见的大规模社会协调的依赖，使必要变更的实施更加敏捷。

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Celestia 与其他数据可用性方案的对比

不同的数据可用性解决方案在安全性、最终确认时间和去中心化程度等方面存在显著差异。以下从多个维度对比 Celestia、EigenDA 和 Avail：

Celestia 与数据可用性的未来

区块链架构的未来注定是模块化的。将权力与灵活性交还给开发者，才能推动定制化、高度专业化的区块链技术栈发展。Celestia 作为 Rollup 的基础数据可用性层，正在这一转变中扮演关键角色。

随着应用专用链的广泛普及，像 Celestia 这样的基础数据可用性层有望捕获巨大价值，其角色类似于传统互联网中的 AWS。这也为 Caldera、Conduit 等 Rollup 即服务提供商开辟了市场，进一步降低 Rollup 的部署与管理门槛。

常见问题

什么是数据可用性（DA）？

数据可用性指的是确保区块链网络中的节点能够获取并验证新生成区块的全部数据。这是防止隐藏区块数据攻击、维护去中心化与安全性的关键机制。

Celestia 如何提升扩展性？

通过将数据可用性层与执行层分离，Celestia 允许 Rollup 将资源集中于交易处理，同时依托 Celestia 的专业网络实现高效、低成本的数据存储与验证。

Celestia 是否适合所有类型的 Rollup？

Celestia 被设计为 Rollup 无关的数据可用性层，支持多种 Rollup 架构，包括 Optimistic Rollup 和 ZK-Rollup，具有高度的通用性和灵活性。

使用 Celestia 是否需要深厚的技术背景？

Celestia 通过工具链和服务提供商大大降低了使用门槛。开发者可借助 Optimint 和第三方服务平台快速集成 Celestia，无需从零构建底层架构。

Celestia 与以太坊的数据可用性有何不同？

Celestia 是专门构建的数据可用性层，专注于高吞吐量与低成本；而以太坊则作为通用区块链，其数据可用性受主网容量与 Gas 机制限制。

如何开始使用 Celestia 进行开发？

开发者可参考 Celestia 官方文档，或选择 Caldera 等 Rollup 即服务商快速启动项目。若需进一步了解如何利用模块化架构构建 Web3 应用，👉 探索更多开发策略与资源。

区块链的未来是模块化的，而 Celestia 正站在这一浪潮的前沿，为下一代去中心化应用提供坚实的数据基石。无论是降低开发门槛，还是提升系统性能，Celestia 都展现出巨大的潜力，值得每一位区块链参与者关注与探索。