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Celestia 的数据可用性采样如何达到每秒 1 Terabit：技术深度解析

· 阅读需 16 分钟
Dora Noda
Dora Noda
Software Engineer

2026 年 1 月 13 日，Celestia 以一项单一基准打破了预期：在 498 个分布式节点上实现了 每秒 1 Terabit (1 Tbps) 的数据吞吐量。作为参考，这个带宽足以在不到一秒的时间内处理以太坊最大的 Layer 2 Rollup 全天的交易量。

但真正的故事并非仅在于这个头条数字。而是在于使其成为可能的加密基础设施：数据可用性采样 (Data Availability Sampling, DAS)。这是一项突破性技术，允许资源受限的轻节点在无需下载整个区块的情况下验证区块链数据的可用性。随着 Rollup 竞相扩展到以太坊原生 Blob 存储之外，理解 Celestia 如何实现这一吞吐量——以及为什么它对 Rollup 经济学至关重要——变得前所未有的紧迫。

数据可用性瓶颈：为什么 Rollup 需要更好的解决方案​

区块链的可扩展性长期以来一直受制于一个基本权衡：如何在不要求每个节点下载并存储所有数据的情况下，验证交易数据确实可用？这就是 数据可用性问题 (Data Availability Problem)，它是 Rollup 扩展的主要瓶颈。

以太坊的方法——要求每个全节点下载完整区块——制造了准入门槛。随着区块大小的增长，能够负担运行全节点所需带宽和存储费用的参与者越来越少，这威胁到了去中心化。将数据发布到以太坊 L1 的 Rollup 面临着高昂的成本：在需求高峰期，单次批处理的 Gas 费用可能高达数千美元。

进入模块化数据可用性层。通过将数据可用性与执行和共识分离，像 Celestia、EigenDA 和 Avail 这样的协议承诺在保持安全保障的同时大幅降低 Rollup 成本。Celestia 的创新之处？一种采样技术 反转了验证模型：轻节点不再通过下载所有内容来验证可用性，而是通过随机采样微小的片段，从而获得对完整数据集存在的统计信心。

数据可用性采样详解：轻节点如何在不下载的情况下进行验证​

DAS 的核心是一种概率验证机制。其工作原理如下：

随机采样与置信度建立​

轻节点不下载整个区块。相反，它们对区块数据的极小部分进行 多轮随机采样。每次成功的采样都会增加对完整区块可用性的置信度。

数学逻辑非常优雅：如果一个恶意的验证者隐藏了哪怕一小部分区块数据，诚实的轻节点在仅进行几轮采样后，就有极高的概率检测到不可用性。这创建了一个安全模型，即使是资源有限的设备也可以参与数据可用性验证。

具体而言，每个轻节点会在扩展数据矩阵中随机选择一组唯一的坐标，并向桥接节点请求相应的数据份额及默克尔证明 (Merkle proofs)。如果轻节点收到的每个查询都有有效的响应，则统计概率保证了整个区块的数据是可用的。

二维 Reed-Solomon 编码：数学基础​

Celestia 采用 二维 Reed-Solomon 编码方案 (2-dimensional Reed-Solomon encoding scheme)，使采样既高效又具备抗欺诈性。以下是技术流程：

  1. 区块数据被分割 成 k × k 个区块，形成一个数据方阵。
  2. Reed-Solomon 纠删码 (Erasure coding) 将其扩展为 2k × 2k 矩阵（增加冗余）。
  3. 计算默克尔根，对应扩展矩阵的每一行和每一列。
  4. 这些根的默克尔根 成为区块头中的区块数据承诺 (Data Commitment)。

这种方法具有一个关键特性：如果扩展矩阵的任何部分丢失，编码就会失效，轻节点在验证默克尔证明时会检测到不一致。攻击者无法在不被发现的情况下选择性地保留数据。

命名空间默克尔树：Rollup 特定数据隔离​

这就是 Celestia 架构在多 Rollup 环境中脱颖而出的地方：命名空间默克尔树 (Namespaced Merkle Trees, NMTs)。

标准默克尔树会任意地对数据进行分组。然而，NMT 为每个节点标记其子节点的最小和最大命名空间标识符，并 按命名空间对叶子节点进行排序。这使得 Rollup 能够：

  • 仅从 DA 层下载属于自己的数据。
  • 通过默克尔证明 证明其命名空间数据的完整性。
  • 完全 忽略来自其他 Rollup 的无关数据。

对于 Rollup 运营商来说，这意味着你无需支付带宽成本去下载竞争链的数据。你只需获取你真正需要的部分，用加密证明进行验证，然后继续。与所有参与者都必须处理所有数据的单体链相比，这是一个巨大的效率提升。

Matcha 升级：扩展至 128MB 区块​

在 2025 年，Celestia 激活了 Matcha 升级，这是模块化数据可用性的分水岭时刻。以下是发生的变化：

区块大小扩展​

Matcha 将最大区块大小从 8 MB 增加到 128 MB——实现了 16 倍的容量提升。这具体表现为：

  • 数据平方大小：128 → 512
  • 最大交易大小：2 MB → 8 MB
  • 持续吞吐量：测试网中达到 21.33 MB/s（2025 年 4 月）

为了更直观地理解，以太坊的目标 Blob 数量为每个区块 6 个（约 0.75 MB），可扩展至 9 个 Blob。Celestia 的 128 MB 区块容量是其 100 倍以上。

高吞吐量区块传播​

限制因素不仅仅是区块大小——还有 区块传播速度。Matcha 引入了一种新的传播机制 (CIP-38)，可以在不引起验证者去同步的情况下，在网络中安全地分发 128 MB 的区块。

在测试网中，网络在 128 MB 区块下保持了 6 秒的区块时间，实现了 21.33 MB/s 的吞吐量。这代表了当前主网容量的 16 倍。

存储成本降低​

一个最常被忽视的经济变化是：Matcha 将最小数据修剪窗口从 30 天缩短至 7 天 + 1 小时 (CIP-34)。

对于桥节点（Bridge nodes），在预期的吞吐量水平下，这将其存储需求从 30 TB 削减至 7 TB。基础设施提供商运营成本的降低，直接转化为 Rollup 更便宜的数据可用性成本。

代币经济学改革​

Matcha 还改进了 TIA 代币经济学：

  • 通胀削减：从每年 5% 降至 2.5%
  • 验证者佣金增加：最高上限从 10% 提高到 20%
  • 抵押属性增强：使 TIA 更适合 DeFi 使用场景

综合这些变化，Celestia 为下一阶段做好了准备：向 1 GB/s 吞吐量 及更高目标迈进。

Rollup 经济学：为什么 50% 的 DA 市场份额至关重要​

截至 2026 年初，Celestia 占据了大约 50% 的数据可用性市场，处理了超过 160 GB 的 Rollup 数据。这种主导地位反映了优先考虑成本和可扩展性的 Rollup 开发者的真实选择。

成本对比：Celestia vs 以太坊 Blob​

Celestia 的费用模型非常直观：Rollup 根据数据大小和当前 Gas 价格为每个 Blob 付费。与计算占主导地位的执行层不同，数据可用性从根本上取决于 带宽和存储——这些资源随着硬件的改进而更具可预测地扩展。

对于 Rollup 运营商来说，经济账非常明了：

  • 以太坊 L1 发布：在需求高峰期，批量提交的 Gas 成本可能高达 1,000 美元至 10,000 美元以上
  • Celestia DA：同等数据的每批次成本不到 1 美元

这种 100 倍以上的成本降低是 Rollup 转向模块化 DA 解决方案的原因。更便宜的数据可用性直接转化为终端用户更低的交易费用。

Rollup 激励结构​

Celestia 的 economic 模型使激励机制趋于一致：

  1. Rollup 根据数据大小按比例支付 Blob 存储费用
  2. 验证者 通过保护 DA 层赚取费用
  3. 桥节点 为轻节点提供数据并赚取服务费
  4. 轻节点 免费进行数据采样，为安全性做出贡献

这创造了一个飞轮效应：随着更多 Rollup 采用 Celestia，验证者的收入增加，吸引更多质押者，从而加强安全性，进而吸引更多 Rollup。

竞争对手：EigenDA、Avail 和以太坊 Blob​

Celestia 50% 的市场份额正受到挑战。三大主要竞争对手正在激进地扩张：

EigenDA：以太坊原生再质押​

EigenDA 利用 EigenLayer 的再质押（Restaking）基础设施，为以太坊 Rollup 提供高吞吐量的数据可用性。核心优势：

  • 经济安全性：由再质押的 ETH 提供保护（目前占据再质押市场的 93.9%）
  • 紧密的以太坊集成：与以太坊的 Blob 市场具有原生兼容性
  • 最高的吞吐量主张：尽管早期版本缺乏活跃的经济安全性

批评者指出，EigenDA 对再质押的依赖引入了 级联风险：如果某个 AVS（主动验证服务）发生罚没（Slashing），可能会波及 Lido 的 stETH 持有者并动摇整个 LST 市场。

Avail：全链通用 DA​

与 Celestia 专注于 Cosmos 生态和 EigenDA 倾向于以太坊不同，Avail 将自己定位为兼容任何区块链架构的 通用 DA 层：

  • 支持 UTXO、账户和对象模型：适用于比特币 L2、EVM 链和基于 Move 的系统
  • 模块化设计：将 DA 与共识完全分离
  • 跨生态愿景：旨在成为所有区块链的中立 DA 层

Avail 的挑战在于，它是最新进入市场的参与者，在实时 Rollup 集成方面落后于 Celestia 和 EigenDA。

以太坊原生 Blob：EIP-4844 及其后续​

以太坊的 EIP-4844（Dencun 升级） 引入了携带 Blob 的交易，为 Rollup 提供了一个比 Calldata 更便宜的数据发布替代方案。当前容量：

  • 目标：每个区块 6 个 Blob（约 0.75 MB）
  • 最大：每个区块 9 个 Blob（约 1.125 MB）
  • 未来扩展：PeerDAS 和 zkEVM 升级，目标是达到 10,000+ TPS

然而，以太坊 Blob 存在权衡：

  • 较短的保留窗口：数据在大约 18 天后会被修剪
  • 共享资源竞争：所有 Rollup 都在竞争相同的 Blob 空间
  • 有限的可扩展性：即使有了 PeerDAS，Blob 容量的上限也远低于 Celestia 的路线图

对于优先考虑以太坊对齐（Ethereum alignment）的 Rollup 来说，Blob 很有吸引力。而对于那些需要海量吞吐量和长期数据保留的 Rollup 来说，Celestia 仍然是更合适的选择。

Fibre Blockspace：1 Terabit 愿景​

2026 年 1 月 14 日，Celestia 联合创始人 Mustafa Al-Bassam 揭晓了 Fibre Blockspace —— 这是一个旨在实现 每秒 1 terabit (1 Tbps) 吞吐量且具有毫秒级延迟的新协议。这代表着与仅一年前的原始路线图目标相比，性能提升了 1,500 倍。

基准测试详情​

该团队使用以下配置实现了 1 Tbps 的基准测试：

  • 分布在北美各地的 498 个节点
  • 配备 48-64 个 vCPU 和 90-128GB RAM 的 GCP 实例
  • 每个实例拥有 34-45 Gbps 的网络链路

在这些受控条件下，该协议维持了每秒 1 terabit 的数据吞吐量 —— 这是区块链性能的一次惊人飞跃。

ZODA 编码：比 KZG 快 881 倍​

Fibre 的核心是 ZODA，这是一种新型编码协议，Celestia 声称其处理数据的速度比 EigenDA 和以太坊 blob 所使用的基于 KZG 承诺的替代方案 快 881 倍。

KZG 承诺（Kate-Zaverucha-Goldberg 多项式承诺）在加密学上非常优雅，但计算成本很高。ZODA 牺牲了一些加密属性以换取巨大的速度提升，使得在通用硬件上实现 terabit 级吞吐量成为可能。

愿景：每个市场都将实现链上化​

Al-Bassam 在路线图声明中表达了 Celestia 的雄心：

“如果 10KB/s 催生了 AMM，10MB/s 催生了链上订单簿，那么 1 Tbps 就是让每个市场都能够链上化的飞跃。”

其含义是：有了足够的数据可用性带宽，目前由中心化交易所主导的金融市场 —— 现货、衍生品、期权、预测市场 —— 都可以迁移到透明、无许可的区块链基础设施上。

现实查验：基准测试 vs. 生产环境​

基准测试条件很少能与现实世界的复杂情况完全匹配。1 Tbps 的结果是在使用高性能云实例的受控测试网环境中实现的。真正的考验将来自于：

  • 真实的 Rollup 推送生产级负载时
  • 网络状况波动（延迟峰值、丢包、非对称带宽）时
  • 对抗性验证节点尝试进行数据扣留攻击时

Celestia 团队也承认了这一点：Fibre 与现有的 L1 DA 层并行运行，让用户可以在经过实战检验的基础设施和尖端的实验性吞吐量之间做出选择。

这对 Rollup 开发者意味着什么​

如果你正在构建 Rollup，Celestia 的 DAS 架构提供了极具吸引力的优势：

何时选择 Celestia​

  • 高吞吐量应用：游戏、社交网络、微支付
  • 成本敏感型用例：目标是亚美分级交易费用的 Rollup
  • 数据密集型工作流：AI 推理、去中心化存储集成
  • 多 Rollup 生态系统：启动多个专用 Rollup 的项目

何时坚持使用以太坊 Blob​

  • 以太坊对齐 (Ethereum Alignment)：如果你的 Rollup 重视以太坊的社会共识和安全性
  • 简化架构：Blob 与以太坊工具链的集成更加紧密
  • 更低的复杂性：需要管理的基础设施更少（无需单独的 DA 层）

集成考量​

Celestia 的 DA 层已与主要的 Rollup 框架集成：

  • Polygon CDK：易于插拔的 DA 组件
  • OP Stack：提供自定义 DA 适配器
  • Arbitrum Orbit：社区构建的集成方案
  • Rollkit：原生支持 Celestia

对于开发者来说，采用 Celestia 通常意味着更换 Rollup 堆栈中的数据可用性模块 —— 对执行或结算逻辑的更改极小。

数据可用性之战：未来走向何方​

模块化区块链理论正在接受实时压力测试。Celestia 50% 的市场份额、EigenDA 的再质押势头以及 Avail 的通用定位，构成了 Rollup 心智份额的三方竞争。

值得关注的关键趋势​

  1. 吞吐量升级：Celestia 目标从 1 GB/s 提升至 1 Tbps；EigenDA 和 Avail 必将做出回应
  2. 经济安全模型：再质押风险会波及 EigenDA 吗？Celestia 的验证节点集能否扩展？
  3. 以太坊 Blob 扩展：PeerDAS 和 zkEVM 升级可能会改变成本动态
  4. 跨链 DA：Avail 的通用愿景 vs. 特定生态系统的解决方案

BlockEden.xyz 的视角​

对于基础设施提供商而言，支持多个 DA 层正成为基本要求。Rollup 开发者不仅需要以太坊的可靠 RPC 访问，还需要 Celestia、EigenDA 和 Avail 的支持。

BlockEden.xyz 为 Celestia 及 10 多个区块链生态系统提供高性能 RPC 基础设施，使 Rollup 团队能够基于模块化堆栈进行构建，而无需管理节点基础设施。探索我们的数据可用性 API 以加速你的 Rollup 部署。

结论：数据可用性成为新的竞争护城河​

Celestia 的数据可用性采样（Data Availability Sampling）不仅是一次渐进式的改进，更是区块链验证状态方式的范式转移。通过允许轻节点通过概率采样参与安全维护，Celestia 以单体链无法实现的方式实现了验证的民主化。

Matcha 升级的 128MB 区块和 Fibre 愿景的 1 Tbps 吞吐量代表了 Rollup 经济学的转折点。当数据可用性成本下降 100 倍时，全新的应用类别将变得可行：链上高频交易、实时多人游戏、大规模 AI 代理协作。

但技术本身并不能决定赢家。DA 之战将由三个因素决定：

  1. Rollup 采用率：哪些链会真正投入生产环境部署？
  2. 经济可持续性：这些协议能否在规模扩大时保持低成本？
  3. 安全韧性：基于采样的系统如何抵御复杂的攻击？

Celestia 50% 的市场份额和 160 GB 的已处理 Rollup 数据证明了该概念行之有效。现在的问题已从“模块化 DA 能否扩展？”转向“哪个 DA 层将主导 Rollup 经济？”

对于在此领域探索的构建者来说，建议很明确：抽象化你的 DA 层。在设计 Rollup 时，使其能够在 Celestia、EigenDA、以太坊 blob 和 Avail 之间进行切换，而无需重新构架。数据可用性之战才刚刚开始，最后的赢家可能出乎意料。

资料来源：

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