Celestia è una rete blockchain modulare il cui obiettivo è costruire uno strato di disponibilità dati scalabile, consentendo la prossima generazione di architetture blockchain scalabili - blockchain modulari. Celestia scala separando l'esecuzione dal consenso e introducendo una nuova primitiva, il campionamento di disponibilità dati.
Il primo implica che Celestia è responsabile solo dell'ordinamento delle transazioni e della garanzia della disponibilità dei loro dati; questo è simile alla riduzione del consenso alla trasmissione atomica.
Il secondo fornisce una soluzione efficiente al problema di disponibilità dei dati richiedendo solo a nodi leggeri con limitate risorse di campionare un piccolo numero di frammenti casuali da ogni blocco per verificare la disponibilità dei dati.
È interessante notare che più nodi leggeri partecipano al campionamento, maggiore è la quantità di dati che la rete può gestire in sicurezza, consentendo di aumentare la dimensione del blocco senza aumentare equamente il costo di verifica della catena.
Le blockchain istanziano macchine a stati replicati: i nodi in una rete distribuita permessiva applicano una sequenza ordinata di transazioni deterministe ad uno stato iniziale, ottenendo uno stato finale comune. Ciò significa che le blockchain richiedono le seguenti quattro funzioni:
L'esecuzione implica l'esecuzione di transazioni che aggiornano correttamente lo stato. Pertanto, l'esecuzione deve garantire che solo le transazioni valide siano eseguite, ovvero le transazioni che comportano transizioni di stato valide della macchina. La regolamentazione implica un ambiente per i livelli di esecuzione per verificare le prove, risolvere le controversie fraudolente e fare da ponte tra altri livelli di esecuzione. Il consenso implica l'accordo sull'ordine delle transazioni. La disponibilità dei dati (DA) implica la disponibilità dei dati delle transazioni. Si noti che l'esecuzione, la regolamentazione e il consenso richiedono DA.
Le blockchain tradizionali, ovvero le blockchain monolitiche, implementano tutte e quattro le funzioni insieme in un unico livello di consenso di base. Il problema con le blockchain monolitiche è che il livello di consenso deve svolgere molte funzioni diverse e non può essere ottimizzato per una sola di queste funzioni. Di conseguenza, il paradigma monolitico limita la capacità del sistema.
Come soluzione, le blockchain modulari separano queste funzioni tra più livelli specializzati come parte di uno stack modulare. Grazie alla flessibilità che la specializzazione fornisce, ci sono molte possibilità in cui questo stack può essere organizzato. Ad esempio, una disposizione di questo tipo prevede la separazione delle quattro funzioni in tre livelli specializzati.
Il livello di base consiste in DA e consenso e quindi è chiamato livello di Consenso e DA (o, in breve, il livello DA), mentre la regolamentazione e l'esecuzione sono spostati in alto nei loro livelli separati. Di conseguenza, ogni livello può essere specializzato per eseguire in modo ottimale solo la sua funzione e aumentare così la capacità del sistema. Inoltre, questo paradigma modulare consente a più livelli di esecuzione, ovvero rollup, di utilizzare gli stessi livelli di regolamentazione e DA.
Celestia è un layer di data availability (DA) che fornisce una soluzione scalabile al problema della data availability. A causa della natura permissionless delle reti blockchain, un layer DA deve fornire un meccanismo per i layer di esecuzione e di regolamentazione per verificare in modo affidabile se i dati della transazione sono effettivamente disponibili.
Due caratteristiche chiave del layer DA di Celestia sono il campionamento di data availability (DAS) e gli alberi di Merkle Namespaced (NMT). Entrambe le caratteristiche sono soluzioni di scaling blockchain innovative: DAS consente ai light node di verificare la disponibilità dei dati senza dover scaricare l'intero blocco; NMT consente ai layer di esecuzione e di regolamentazione su Celestia di scaricare solo le transazioni pertinenti a loro.