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Celestia 项目分析报告

Celestia 是一个开创性的模块化区块链网络，通过专注于数据可用性 (DA) 层重新定义了去中心化系统的架构。Celestia 于 2023 年 10 月 31 日在其主网上线，旨在解决传统单体区块链面临的固有可扩展性挑战，这些单体区块链将执行、结算、共识和数据可用性打包到单一层中。 [1, 10, 11]

什么是 Celestia？

从本质上讲，Celestia 是一个“最小化”的区块链，旨在仅执行两个关键功能：排序交易并确保其数据可用性。[3, 10] 与处理所有这些功能的以太坊或比特币等单体区块链不同，Celestia 将交易执行卸载到其他专门的层，主要是汇总或主权链。这种分离使 Celestia 能够提供一个高度可扩展、安全和去中心化的基础，开发人员可以在其上轻松部署自己的定制区块链，而无需从头构建整个区块链堆栈。[1, 3, 7, 10]

该项目最初被称为 LazyLedger，并于 2019 年发布白皮书，于 2021 年重新品牌为 Celestia。[1, 10] 它代表了一种向模块化区块链设计的根本转变，其中不同的层针对特定任务进行了优化，从而促进了更高的效率和灵活性。[7, 10]

Celestia 如何工作：核心技术

Celestia 的创新方法由两项关键技术驱动：数据可用性采样 (DAS) 和命名空间梅克尔树 (NMTs)。 [14, 16]

1. 数据可用性采样 (DAS)：这种新颖的技术允许轻节点验证交易数据是否可用，而无需下载整个区块。[3, 6, 17] 轻节点对区块数据的小部分进行多轮随机采样。随着更多样本成功被验证，轻节点对数据可用性的信心增加到预定水平，通常为 99%。[6] 这是通过一种二维 Reed-Solomon 编码方案实现的，该方案通过冗余信息扩展区块数据，从而允许在必要时进行部分数据重建。[14, 16] DAS 显著降低了单个节点的计算和存储负担，使网络参与变得更加可及，并增强了去中心化。[6, 11, 27]

2. 命名空间梅克尔树 (NMTs)：NMTs 是一种特殊形式的梅克尔树，其中每个节点都标记有其子节点的最小和最大命名空间。[13, 19] 这使 Celestia 能够将区块数据分区为不同应用或汇总的独特命名空间。因此，应用程序只需下载和处理与其特定命名空间相关的数据，而忽略无关交易。[14, 16, 19] NMTs 确保数据完整性并允许高效的定向数据检索，这对于众多独立执行环境的性能至关重要。[14, 19]

通过利用 DAS 和 NMTs，Celestia 实现了“二次可扩展性”，即网络处理数据的能力随着参与轻节点数量的增加而呈指数增长，同时最小化带宽需求。[14]

关键特性和创新

• 模块性：Celestia 开创了模块化区块链范式，将共识和数据可用性与执行分开。[1, 7]
• 可扩展性：通过 DAS，Celestia 提供了一个高度可扩展的数据可用性层，能够在无需拥堵的情况下支持大量独立区块链和汇总。[2, 8]
• 增强的安全性：DAS 为轻节点提供了与全节点可比的安全级别，使其能够有效检测数据隐匿攻击，相较于传统的轻客户端，具有显著改进。[6, 11]
• 开发人员灵活性：开发人员可以使用他们偏好的编程语言和虚拟机构建自定义执行环境（汇总），并将其与 Celestia 集成以实现共识和数据可用性。[1, 7]
• 互操作性：通过充当共享数据可用性层，Celestia 促进了不同区块链网络之间的通信和数据交换。[8, 22]
• 成本效率：Celestia 的 DA 层可以提供显著低于以太坊等单体 Layer 1 的数据发布成本。[3, 14]

解决的问题

Celestia 直接解决了可扩展性、安全性和去中心化的“区块链三难题”，这一问题在单体区块链设计中尤为尖锐。传统区块链通常为了实现其他目标而牺牲其中一个或多个方面。通过仅关注数据可用性并抽象掉执行，Celestia 实现了横向扩展，允许多个汇总分享一个公共、安全的 DA 层，而无需争夺区块空间。[3, 7, 27] 这减少了拥堵，降低了汇总用户的交易费用，并使开发人员能够构建满足其需求的特定应用区块链，而无需管理整个共识机制的复杂性。[3, 22]

TIA 经济学

TIA 是 Celestia 网络的原生实用代币。它在生态系统中发挥了几个关键作用：[5, 23]

• Blobspace 的支付：开发人员使用 TIA 支付将数据发布到 Celestia 的数据可用性层的费用。[3, 5]
• 质押：TIA 持有者可以质押他们的代币，以参与网络的权益证明 (PoS) 共识机制，保障网络并获得奖励。[5, 8, 32]
• 治理：TIA 持有者有权参与去中心化治理，投票网络升级和参数变更。[5, 8, 32]
• 引导新汇总：TIA 可用于作为建在 Celestia 上的新汇总的燃气代币或货币。[5, 23]

TIA 的初始供应为 10 亿个代币，具有从每年 8% 开始且每年递减 10% 直到稳定在 1.5% 的长期发行率的通货膨胀模型。[9, 23] 新代币的大部分分配给验证者和委托者作为质押奖励。[9, 18]

生态系统和合作伙伴关系

Celestia 正在培养一个充满活力的模块化生态系统。几个项目正在利用 Celestia 进行其数据可用性需求，包括：[1, 34, 35]

• Manta Network：第一个利用 Celestia 进行数据可用性的以太坊 Layer 2。[24]
• Eclipse：一种迅速的以太坊 Layer 2 解决方案，结合以太坊进行结算、Solana 虚拟机 (SVM) 进行执行，以及 Celestia 进行数据可用性。[32]
• Dymension：一个可以轻松使用 Celestia 启动其汇总的 RollApps 网络。[24]
• 其他著名项目包括 Rollkit（一个开放源代码平台，用于主权汇总）、Hyperlane、Axelar、Noble，以及各类 RaaS（汇总即服务）平台，如 Caldera 和 Conduit。[1, 34, 35, 37]

Celestia 还支持“模块化学者”计划，以指导和支持模块化开发者，作为一个项目孵化器。[1]

团队和愿景

Celestia 由 Mustafa Al-Bassam（首席执行官）、Ismail Khoffi（首席技术官）和 John Adler（研究主任）共同创立，Nick White 担任首席运营官。[1, 4, 12] Mustafa Al-Bassam 在 2019 年撰写了原始的 LazyLedger 白皮书，在计算机安全和区块链可扩展性方面有着深厚的背景。[1, 12, 29] Ismail Khoffi 在 Cosmos 生态系统中具有经验，而 John Adler 以其对乐观汇总技术的贡献而闻名。[1, 12]

团队的愿景是实现一个模块化数据可用性层与执行环境无缝集成的未来，推动下一代可扩展区块链架构，促进 Web3 创新。[7]

优势和劣势

优势：

• 可扩展性与性能：显著提高区块链吞吐量并降低交易成本，特别是对于汇总。[2, 8, 14]
• 灵活性与定制性：允许开发人员创建具有独立执行环境的特定应用区块链。[2, 7]
• 去中心化：通过 DAS 降低节点的硬件要求，促进更广泛的参与和网络去中心化。[6, 8, 27]
• 互操作性：提供一个共享的、中立的数据层，可服务于多个执行层，增强跨链通信。[8, 22]

劣势/挑战：

• 新技术：作为一个相对新的项目，Celestia 面临着采纳和在更根深蒂固的单体链中的定位挑战。[20]
• 安全隐患：尽管解决了 DA 安全问题，但模块化区块链仍可能面临任何 PoS 系统固有的风险，例如 51% 攻击，尽管 Celestia 的设计旨在减轻这些风险。[36]
• 竞争：像 Avail 这样的其他项目正在模块化 DA 空间中出现，构成竞争挑战。[4, 20]
• 技术复杂性：对组织而言，整合 Celestia 的模块化架构可能很复杂，尤其是对其细微差别不熟悉的组织。[36]
• 监管不确定性：不断发展的加密货币和区块链技术的监管环境可能会对新行业的采用构成障碍。[36]

市场定位和竞争格局

Celestia 作为首个上线的模块化数据可用性网络，拥有先锋地位。[1, 17] 虽然它与以太坊、NEAR、Aptos 和 Solana 等通用 Layer 1 区块链竞争（由于其整体区块链功能，经常进行比较），但 Celestia 通过专注于 DA 层来区分自己。[4, 20] 其直接竞争对手是新兴的模块化 DA 层，如 Avail。[7, 20] 然而，Celestia 独特的 DAS 和 NMT 实现，加上其强大的生态系统发展和合作伙伴关系，使其成为模块化区块链革命的领军力量，为 Web3 的未来提供关键基础设施。[27]