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Plasma:一个以太坊 Layer 2 扩容方案

来源: 互联网时间:2020-10-15 11:27:57

Plasma 是以太坊 Layer 2 扩容解决方案,它允许去中心化应用(Dapp) 将交易从根链转移到链下进行,我们可以把这些链称为子链、侧链或 Plasma 链,以下为了方便大家理解,我会将其称为 Plasma 链。与另外一个子链项目 Ardor 不同,Plasma 链是由个人或小型验证者集体负责运营的,而不是以太坊的底层网路。

举个例子,Zombit 要开发一个 Dapp,可以选择在以太坊上创建一条属于自己规则的 Plasma 链,减少与主链的互动,以提升 Dapp 的效率,改善使用者体验。

Plasma 能够允许链下交易的安全操作,即使是在恶意活动的情况下也是如此。这是通过使用独特的退出机制和 Plasma 协议来完成的。即便在遭到运营商审查或篡改交易的情况,用户也可以安全的将资金退出子链。

Plasma 的结构

plasma - 结构

Plasma 链是一个巣状的区块链,想像整个架构是一棵树,以太坊是这棵树的根,称之为根链,以太坊的 Plasma 链就是树干,而这些树干 Plasma 链又能够再衍伸出 Plasma 链如同树枝。而父链 (Parent chain) 与子链 (Child chain) 是相对的,例如:树干 Plasma 链是树枝 Plasma 链的父链,而树干 Plasma 链是以太坊的子链。

在这样的结构下,能够为以太坊本身带来许多好处:

  1. 规模化:
    正如上述所提到,Plasma 链能够拥有很高的可扩展性,主链之下能够延伸一百个 Plasma 链,一百个 Plasma 链又能够延伸一百个 Plasma 链,总共一万个,以太坊网路吞吐量就能够增加一万倍。

  2. 信任最小化:
    主链与子链之间,子链只会定时上传区块哈希,除此之外,主链平常不管子链上的交易。当子链出现问题时才会向主链提交审查请求,此时主链的角色就像最高法院,只有收到请求时才会介入,如果没有人提出审查请求,主链就会认为子链天下太平。然而,这也意味着子链上的关係人必须时时检查自己的资产,对一般使用者而言,体验不佳。 

  3. 全新的应用开发方式:
    在 Plasma 的架构中,每一个 Plasma 链会由去中心化应用开发商或其他项目方开发与维护,项目方可以藉由自己的 Plasma 链设定自己的遊戏规则,增加了开发灵活性。

Plasma MVP

Vitalik 在 2017 年 8 月为了解决以太坊交易速度及成本的问题,首次提出 Plasma 的概念。在2018 年初,Vitalik 才提出了 Plasma MVP (Minimal Viable Plasma),最小的可行性应用。

Plasma MVP 目前还相当早期,还没办法实现多层扩展。意思是,现在在根链以太坊下只能够有一层 Plasma 链,没办法再往下延伸。且每个 Plasma 链是独立的,所以不能跨链交易,想要在两条 Plasma 链之间转移资产就必须经过主链。

此外,Plasma MVP 并不像以太坊一样有那么多矿工维护,甚至像中心化的方式只有一个单一伺服器负责记帐与验证。Plasma 链每产一个块,就必须向主链提交一份包含该区块中事务内容的哈希 (merkle root),这样 Plasma 链这边的块才算被确认。

plasma - merkle root

Plasma 运作

Plasma - 运作原理

进场机制

将资产从以太坊转移到 Plasma 链相当简单,只需要将资产打进以太坊上的 Plasma 智能合约即可获得相应的代币在 Plasma 链上进行交易。

退场机制

与进场机制相比,退场机制较为复杂,前提也较多。基本上有两大原则,申请退出 Plasma 需要接受七天的挑战期,在这段期间内,若退出者出现双重花费或任何作弊情况,其他人可以向父链智能合约提出诈欺证明,证明他的不法行为,挑战者若挑战成功,该退出请求将会被取消,且挑战者还会获得一笔奖励。另外,退出时父链受理会有优先顺序,意思是申请退出当下,距离上一笔交易越久的人优先度越高,这能限制作恶的人不能马上退出 Plasma 链。举个例子:

以下 1234 为时间顺序


    1. A在银行存了5块钱(A 5块)

    2. B在银行存了30块钱(B 30块)

    3. 接着B给A 10块钱(A 15块, B 20块)

    4. C骇进银行,把自己的余额从0改成1000

此时,大家发现有人作弊,就会把钱提领出来,这个时候就会照顺序来验证交易,首先验证 A,确定有 15 块可以提领,在来是 B,有20块可以提领,A、B 领完后,银行就没钱了,所以C 想领凭空捏造的 1000 块也没钱可以领了。

除了正常退出的状况,另外一个状况是,Plasma 链自己 (运营商自己) 作恶出现问题时,所有 Plasma 链上的用户都必须退出该 Plasma 链,这就是所谓的「大规模退出」。

Plasma 的侷限

拥有完整 EVM (以太坊虚拟机) 能力的 Plasma 链较难实现

由于许多复杂的技术性问题,例如智能合约的所有权性质,导致 Plasma 短期内难以完整实现EVM 所具备的功能,这意味着,如果子链上的「状态」出现混乱,缺乏 EVM 会使其难以復原。因此目前大多数研究还是聚焦于让 UTXO 模型先实现于 Plasma 链。

Plasma大规模退出的疑虑

大规模退出的发生,会导致以太坊需要在短时间内处理大量交易,除了会拉长验证时间之外,也会导致 GAS 费暴涨。大规模退出如果花费太长时间或太昂贵,会把用户的资金置于危险之中,虽然这部分许多开发人员提出了许多相应的措施,但到目前为止都还没有一个完美的方案。

除了 Plasma MVP 之外还有另一个方案是 Plasma Cash,让每一笔存入Plasma 智能合约的钱,都有一个独特的 token ID,凭着这个 ID,追踪资金流向与对帐。两者都各有优缺点,也都有各自的开发难题需要解决,有兴趣的朋友可以研究研究。

Plasma 拥有许多优点,除了可以降低以太坊区块链存储歷史数据所导致的区块链膨胀问题之外,对以太坊而言,Plasma 只是智能合约,因此能够轻易的与其他 layer1解决方案兼容。不过 2018 年初以太坊才开始投入研究开发 Plasma,想要实际应用,还需要一段时间。

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