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以太坊Plasma解说

2018-07-20

Plasma 到底是什么?

本文来自:Unitimes(ID:Uni-times ),作者:Lukas Schor of Argon Group,编译:Hulin, 星球日报经授权转发。

以太坊Plasma解说

2017年8月10日,V 神与 Joseph Poon 联合发布了 Plasma 项目的最初草案。由于以太坊扩容方案即将被实施,我们来仔细研究一下 Plasma 到底是什么。

备注:由于 Plasma 与比特币的闪电网络( Bitcoin Lightning Network )有一些相似性,因此我们建议可以先阅读本文以便更好地理解一些基本的概念。

为什么 Plasma 是必要的?

加密货币在未来的实际应用和可行性取决于该技术的扩容性。不幸的是,比特币和以太坊这两个主要的区块链网络当前的状态是,它们在特定时间内可以处理的交易量仍然是相当有限的。这种情况带来的结果是,单个应用程序就可能导致网络瘫痪。对于扩容性问题如何限制区块链相较中心化系统的竞争性,一个很常见的例子就是区块链与 VISA 的比较。这个备受青睐的信用卡提供商每秒处理的交易量达到2000 个,而以太坊当前每秒的交易量却大约只有 15 个。

什么是 Plasma?

以太坊 Plasma 引入了一个新颖的扩容方案,即它能够使以太坊每秒处理的交易量比当前可能处理的更多。Plasma 就像比特币闪电网络中的支付渠道一样,它是一种进行链下交易的技术,同时依赖于底层的以太坊区块链以保证其安全性。因此,Plasma 可以归类为一种“链下”技术,状态通道(state channels)和 Truebit 也都是“链下”技术,这类技术的数量正在不断增长。虽然这些“链下”技术解决的问题各有不同,但它们都是通过远离以太坊“主链”而选择在“链下”解决问题。尽管如此,这些技术依旧充分保证了一定程度的安全性,并能最终解决问题。

而 Plasma 进一步完善了这一想法,即它允许创造出区块链“子链”并将其附着于以太坊区块链“主链”之上。这些子链甚至可以进一步衍生出自身的子链,以此类推。因此 Plasma 实际上是一些与区块链根链连接起来的支链。

以太坊会继续处理智能合约的问题,与当前处理的方式类似,不过它将只会把完成的交易公布到以太坊共链上。可以把以太坊看作是一棵由许多侧链组成的分层树,这些侧链会定期地将信息传输回主链之上。

其结果是可以在侧链上完成比主链上更多的复杂操作,这就使得开发者们可以和数千用户一起运行整个应用程序。Plasma 链的运行速度比主链更快,且费用更低,因为Plasma链无需被复制到整个以太坊区块链之中。

Plasma 如何运作的?

为了便于了解 Plasma 如何运作,我们来看一下这项技术在现实中的使用案例。

假设你正在以太坊上创建一个数字收藏品游戏,收藏品是 ERC721 不可替代代币(如 Cryptokitties ),但是又有着某些特征和属性可以让用户相互竞争——就像 Pokenmon Go 一样。这种类型的负责操作在链上是非常昂贵的,因此你觉得在应用程序上使用 Plasma。

起初,智能合约被创建在以太坊主链之上。这些智能合约充当 Plasma 子链的“根”。Plasma 根包含了子链的基本状态交易规则,记录了子链状态的哈希值,并且让用户在以太坊主链和子链之间转移资产。

在将子链根植于主链上之后,子链就被创造出来了。这个子链拥有自己的共识算法,且独立于以太坊主链。我们用权益证明( PoS )来举例,这个共识机制并不依赖于通过电力来运行哈希算法的旷工,而是依赖于区块生产者( block producers ),这些区块生产者需要抵押一部分财产,如果他们保持诚实则会得到经济上的奖励,而如果出现不良的欺诈行为,则抵押的财产将被销毁。这种共识机制( PoS )一般要比PoW更快生产出新的区块。

由于子链处于初始化状态,游戏的基本规则就可以通过在子链上部署实际的游戏应用智能合约来进行设置,子链上包含了所有的游戏逻辑和规则。收藏品同样还是 ERC721 代币,这些代币在以太坊主链上被创造出来,然后通过使用 Plasma 根传输到子链上。

一旦子链运行正常了,区块制造者们就会定期地向主链提交验证,实质就是证明子链当前的状态是有效的,符合共识机制的要求。当某个用户玩这个游戏的时候,他其实就是在执行这个应用程序,而不用直接与主链进行交互。

Plasma 安全吗?

当你们阅读了以上的描述之后,有些人也许会问“ Plasma 到底有多安全呢?”或者“子链上的交易是真的是不可篡改的最终交易吗?”

然而,即便是当某个实体能 100% 控制子链上的区块生产(根据共识机制,如哈希值,权益),Plasma 能够保证每个用户可以随时将资金或资产从子链上取出并放回到主链之上。因此,即使当某个攻击者企图控制整个网络时,最糟糕情况的也只是你将被强制从子链上撤出。

Plasma 背后的主要安全机制称为“ Plasma exits ”,此安全机制将阻止已经参与 Plasma 链的用户继续在子链上进行操作,同时将用户的资金转移回至主链上。

当某个用户在 Plasma 链上进行交易并且想要将其资金转移到主链上时,只需提交一个“退出交易( exit transaction )”(即该用户交易历史的默克尔( Merkle )证明,以证明其拥有一定数量的资金)。提交之后,就会有一个“挑战期( challenge period )”。挑战机制在大多数链下解决方案(如比特币的闪电网络)中都能看到。实际上,你允许了任何人通过提交证明来挑战你的资产声明,他们可以证明你的声明无效或者过期(在 Plasma 中,这种证明可以是交易历史的默克尔证明,而在比特币的闪电网络中可能是一条由另一方签署的信息)。

此外,当你在进行可能会被挑战的交易时,你还需要附加一笔小额奖励金,如果他人认为你存在恶意操作行为,就会对你进行挑战以获得相应的奖励。这就像是你试图偷东西,并说“如果你能抓到我,我就给你5美元。”

通常情况下,如果 Bob 想要将 X 个以太币( ETH )转移回主链上,他就需要提交一个“退出交易”(并附上奖励金作为抵押品),如果这个“退出交易”没有被挑战,那Bob就可以在主链上领取X个以太币( ETH )。但是如果 Bob 的“退出交易”被成功挑战了,那它就会被取消,同时挑战者会得到奖励金。因此,所有参与者没有了在子链上扩散无效区块的经济动力。

Plasma 的主要优点是什么?

1. Plasma 将使以太坊区块链能够处理比当前更大的数据集;

2. 它使各类计算量大的应用程序能够在区块链上运行,这得益于交易能力的显著增强。它还将加速交易过程,使去中心化应用程序不再担心会出现交易拥堵的问题;

3. 由于需要处理交易的节点的数量(或区块生产者的数量)显著减少,交易费用会变得更低,交易处理也变得很快;

4. Plasma 将摆脱主链上的多余数据,这就节省了大量的处理能力和存储以太坊节点的内存;

5. Plasma 能够兼容各类链上扩容方案(如分片技术)和各种大小的区块;

6. Plasma 大大改善了账本的扩容性,从而提高了基于以太坊的应用程序的数据存储能力。

Plasma 有什么缺点吗?

当前的 Plasma 提案的主要问题是,如果每个使用子链的用户同时试图退出侧链,这将会带来怎样的结果。当出现大量用户企图将资金转移回主链上时,以太坊主链也许没有足够的能力在挑战期内处理这些用户的交易,也就是说用户可能会损失资金。幸运的是,有很多潜在的技术能够阻止这种情况的发生,比如,可以以一种对退出请求进行回应的方式来延长挑战期。

Plasma 什么时候会被推出?

Plasma 本身还处于初期阶段。如果你想了解更多有关 Plasma 的进展信息,可以去看看V神最近关于“ Minimal Viable Plasma ”的提议(即抽离出 Plasma 的实现过程)。

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