以太坊等离子体解释

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2017年8月10日以太坊网址，V神和Joseph Poon共同发布了Plasma项目的初稿。 鉴于以太坊扩容方案即将实施，让我们仔细看看 Plasma 到底是什么。

注意：由于 Plasma 与比特币的闪电网络（Bitcoin Lightning Network）有一些相似之处，我们建议您先阅读本文以更好地理解一些基本概念。

为什么需要等离子？

未来加密货币的实际应用和可行性取决于技术的可扩展性。 不幸的是，比特币和以太坊这两个主要区块链网络的当前状态是它们在任何给定时间可以处理的交易量仍然相当有限。 由于这种情况，单个应用程序可能会导致网络瘫痪。 与中心化系统相比，可扩展性问题如何限制区块链竞争力的一个非常常见的例子是将区块链与 VISA 进行比较。 VISA信用卡深受用户青睐，交易量可达每秒2000笔，而以太坊目前的交易量仅为每秒15笔左右。

什么是等离子？

Ethereum Plasma 引入了一种新颖的扩展方案，使以太坊能够每秒处理比目前更多的交易。 Plasma 与比特币闪电网络中的支付通道一样，是一种进行链下交易的技术，同时依赖于底层以太坊区块链的安全性。 因此，Plasma 可以归类为“链下”技术，状态通道和 Truebit 也是如此，并且此类技术的数量在不断增长。 虽然这些“链下”技术解决的问题不同，但都选择远离以太坊“主链”来“链下”解决问题。 尽管如此，这些技术仍然足以保证一定的安全性，最终可以解决问题。

Plasma 通过允许创建区块链“子链”并将其附加到以太坊区块链“主链”，将这一想法更进一步。 这些子链甚至可以进一步产生自己的子链，等等。 所以 Plasma 实际上是连接到区块链根链上的一些支链。

以太坊将继续以与当前类似的方式处理智能合约，但它只会将已完成的交易发布到以太坊公链。 将以太坊视为许多侧链的分层树，这些侧链会定期将信息传回主链。

结果是在侧链上可以完成比在主链上更复杂的操作，允许开发人员与成千上万的用户一起运行整个应用程序。 与主链相比，Plasma 链运行速度更快且费用更低以太坊网址，因为它们不需要在整个以太坊区块链上进行复制。

等离子如何工作？

要了解 Plasma 的工作原理，让我们看一下这项技术的真实用例。

假设您正在以太坊上创建数字收藏品游戏。 收藏品是 ERC721 不可替代的代币（如 Cryptokitties），但具有允许用户相互竞争的某些特征和属性 - 如 Pokenmon Go。 这种类型的复杂操作在链上非常昂贵，因此您决定在您的应用程序上使用 Plasma。

最初，智能合约是在以太坊主链之上创建的。 这些智能合约充当 Plasma 子链的“根”。 Plasma根包含子链的基本状态交易规则，记录子链状态的哈希值，允许用户在以太坊主链和子链之间转移资产。

子链是在主链上植根后创建的。 这条子链有自己的共识算法，独立于以太坊主链。 让我们以权益证明 (PoS) 为例。 这种共识机制不依赖于矿工通过电力运行哈希算法，而是依赖于区块生产者（block producers），他们需要抵押自己的一部分资产。 如果他们保持诚实，他们将获得经济回报，如果发生不良欺诈，抵押财产将被销毁。 这种共识机制（PoS）通常比 PoW 更快地产生新块。

由于子链处于初始化状态，可以通过在子链上部署实际的游戏应用智能合约来设置游戏的基本规则，其中包含了所有的游戏逻辑和规则。 收藏品也是在以太坊主链上创建的 ERC721 代币，然后使用 Plasma 根转移到子链。

一旦子链正常运行，区块生产者会定期向主链提交验证，实质上证明子链当前状态是有效的，符合共识机制的要求。 当用户玩游戏时，他实际上是在执行应用程序，而不直接与主链交互。

血浆安全吗？

看完上面的描述，可能有人会问“Plasma 到底有多安全？” 或者“子链上的交易真的是不可篡改的最终交易吗？”

但是，即使一个实体可以 100% 控制子链上的区块生产（根据共识机制，例如哈希值、权益），Plasma 也可以保证每个用户都可以从子链上提取资金或资产。随时把它放回主链上。 因此，即使攻击者试图控制整个网络，最坏的情况也是被迫退出子链。

Plasma 背后的主要安全机制称为“Plasma 退出”。 这种安全机制将阻止已经参与 Plasma 链的用户继续在子链上运行，同时将用户的资金转移回主链。

当用户在 Plasma 链上进行交易，想要将自己的资金转移到主链上时，只需要提交一个“退出交易（exit transaction）”（即用户交易历史的 Merkle 证明），来证明它有一定的资金）。 提交后，会有一个“挑战期”。 在大多数链下解决方案中都可以看到挑战机制，例如比特币的闪电网络。 实际上，您允许任何人通过提交证明您的索赔无效或过期的证据来质疑您的资产索赔（在 Plasma 中，这可能是交易历史的 Merkle 证明，在比特币的闪电网络中，它可能是一条消息由另一方签署）。

此外，在进行可能被挑战的交易时，也需要小额奖励。 如果别人认为你有恶意操作，就会向你发起挑战，以获得相应的奖励。 这就像你想偷东西然后说“如果你能抓住我，我会给你 5 美元”。

通常情况下，如果 Bob 想要将 X 以太（ETH）转回主链，他需要提交一个“退出交易”（并附上奖励作为抵押），如果“退出交易”不接受挑战，那么 Bob 可以在主链上认领 X 个以太币 (ETH)。 但如果 Bob 的“退出交易”挑战成功，则取消，挑战者将获得奖励。 因此，所有参与者都没有经济动机在子链上传播无效区块。

Plasma 的主要优点是什么？

1. Plasma 将使以太坊区块链能够处理比目前更大的数据集；

2. 由于交易能力的显着提升，使得各种计算密集型应用程序都可以在区块链上运行。 也将加快交易流程，让去中心化应用不再担心交易拥堵；

3. 由于需要处理交易的节点（或区块生产者）的数量显着减少，交易费用将变得更低，交易处理将变得更快；

4. Plasma会去掉主链上的冗余数据，从而节省大量的处理能力和存储以太坊节点的内存；

5. Plasma兼容各种链上扩展方案（如分片技术）和各种大小的区块；

6. Plasma大大提高了账本的可扩展性，从而增加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 Plasma 提案的主要问题是如果每个使用子链的用户同时尝试退出侧链会发生什么。 当大量用户尝试将资金转回主链时，以太坊主链在挑战期间可能没有足够的容量来处理这些用户的交易，这意味着用户可能会损失资金。 幸运的是，有许多潜在的技术可以防止这种情况发生，例如以响应选择退出请求的方式延长质询期。

Plasma 什么时候推出？

Plasma 本身仍处于起步阶段。 如果想了解更多Plasma的进展，可以看看V神最近关于“Minimal Viable Plasma”的提案（也就是提炼出Plasma的实现过程）。

作者：Argon Group 的 Lukas Schor

英文原文链接：

@argongroup/ethereum-plasma-explained-608720d3c60e

翻译：虎林

校对：小青

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