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V 神與 Joseph Poon 聯合發佈了 Plasma 項目的最初草案。由於即將實施以太坊擴容方案，我們來仔細研究一下 Plasma 到底是什麼，本文介紹了 Plasma 的基本概念，運作原理，優缺點以及安全性，同時針對爲什麼 Plasma 是必要的做出了說明。

文章來源 :Unitimes

2017 年 8 月 10 日，V 神與 Joseph Poon 聯合發佈了 Plasma 項目的最初草案。由於即將實施以太坊擴容方案，我們來仔細研究一下 Plasma 到底是什麼。

備註：由於 Plasma 與比特幣的閃電網絡（Bitcoin Lightning Network）有一些相似性，因此我們建議可以先閱讀本文以便更好地理解一些基本的概念。

爲什麼 Plasma 是必要的？

加密貨幣在未來的實際應用和可行性取決於該技術的擴容性。不幸的是，比特幣和以太坊這兩個主要的區塊鏈網絡當前的狀態是，它們在特定時間內可以處理的交易量仍然是相當有限的。這種情況帶來的結果是，單個應用程序就可能導致網絡癱瘓。對於擴容性問題如何限制區塊鏈相較中心化系統的競爭性，一個很常見的例子是，將區塊鏈與 VISA 進行比較。VISA 信用卡備受用戶青睞，每秒處理的交易量能達到 2000 個，而以太坊當前每秒的交易量卻大約只有 15 個。

什麼是 Plasma?

以太坊 Plasma 引入了一個新穎的擴容方案，即它能夠使以太坊每秒處理的交易量比當前可能處理的更多。Plasma 就像比特幣閃電網絡中的支付渠道一樣，它是一種進行鏈下交易的技術，同時依賴於底層的以太坊區塊鏈以保證其安全性。因此，Plasma 可以歸類爲一種「鏈下」技術，狀態通道（state channels）和 Truebit 也都是「鏈下」技術，這類技術的數量正在不斷增長。雖然這些「鏈下」技術解決的問題各有不同，但它們都是通過遠離以太坊「主鏈」而選擇在「鏈下」解決問題。儘管如此，這些技術依舊充分保證了一定程度的安全性，並能最終解決問題。

而 Plasma 進一步完善了這一想法，即它允許創造出區塊鏈「子鏈」並將其附着於以太坊區塊鏈「主鏈」之上。這些子鏈甚至可以進一步衍生出自身的子鏈，以此類推。因此 Plasma 實際上是一些與區塊鏈根鏈連接起來的支鏈。

以太坊會繼續處理智能合約的問題，與當前處理的方式類似，不過它將只會把完成的交易公佈到以太坊共鏈上。可以把以太坊看作是一棵由許多側鏈組成的分層樹，這些側鏈會定期地將信息傳輸回主鏈之上。

其結果是可以在側鏈上完成比主鏈上更多的複雜操作，這就使得開發者們可以和數千用戶一起運行整個應用程序。Plasma 鏈的運行速度比主鏈更快，且費用更低，因爲 Plasma 鏈無需被複制到整個以太坊區塊鏈之中。

Plasma 如何運作的？

爲了便於瞭解 Plasma 如何運作，我們來看一下這項技術在現實中的使用案例。

假設你正在以太坊上創建一個數字收藏品遊戲，收藏品是 ERC721 不可替代代幣（如 Cryptokitties），但是又有着某些特徵和屬性可以讓用戶相互競爭——就像 Pokenmon Go 一樣。這種類型的複雜操作在鏈上是非常昂貴的，因此你決定在應用程序上使用 Plasma。

起初，智能合約被創建在以太坊主鏈之上。這些智能合約充當 Plasma 子鏈的「根」。Plasma 根包含了子鏈的基本狀態交易規則，記錄了子鏈狀態的哈希值，並且讓用戶在以太坊主鏈和子鏈之間轉移資產。

在將子鏈根植於主鏈上之後，子鏈就被創造出來了。這個子鏈擁有自己的共識算法，且獨立於以太坊主鏈。我們用權益證明（PoS）來舉例，這個共識機制並不依賴於通過電力來運行哈希算法的曠工，而是依賴於區塊生產者（block producers），這些區塊生產者需要抵押一部分財產，如果他們保持誠實則會得到經濟上的獎勵，而如果出現不良的欺詐行爲，則抵押的財產將被銷燬。這種共識機制（PoS）一般要比 PoW 更快生產出新的區塊。

由於子鏈處於初始化狀態，遊戲的基本規則就可以通過在子鏈上部署實際的遊戲應用智能合約來進行設置，子鏈上包含了所有的遊戲邏輯和規則。收藏品同樣還是 ERC721 代幣，這些代幣在以太坊主鏈上被創造出來，然後通過使用 Plasma 根傳輸到子鏈上。

一旦子鏈運行正常了，區塊製造者們就會定期地向主鏈提交驗證，實質就是證明子鏈當前的狀態是有效的，符合共識機制的要求。當某個用戶玩這個遊戲的時候，他其實就是在執行這個應用程序，而不用直接與主鏈進行交互。

Plasma 安全嗎？

閱讀了以上的描述之後，有些人也許會問「Plasma 到底有多安全呢？「或者」子鏈上的交易是真的是不可篡改的最終交易嗎？」

然而，即便是當某個實體能 100% 控制子鏈上的區塊生產（根據共識機制，如哈希值，權益），Plasma 能夠保證每個用戶可以隨時將資金或資產從子鏈上取出並放回到主鏈之上。因此，即使當某個攻擊者企圖控制整個網絡時，最糟糕情況的也只是被強制從子鏈上撤出。

Plasma 背後的主要安全機制稱爲「Plasma exits」，此安全機制將阻止已經參與 Plasma 鏈的用戶繼續在子鏈上進行操作，同時將用戶的資金轉移回至主鏈上。

當某個用戶在 Plasma 鏈上進行交易並且想要將其資金轉移到主鏈上時，只需提交一個「退出交易（exit transaction）」（即該用戶交易歷史的默克爾（Merkle）證明，以證明其擁有一定數量的資金）。提交之後，就會有一個「挑戰期（challenge period）」。挑戰機制在大多數鏈下解決方案（如比特幣的閃電網絡）中都能看到。實際上，你允許了任何人通過提交證明來挑戰你的資產聲明，他們可以證明你的聲明無效或者過期（在 Plasma 中，這種證明可以是交易歷史的默克爾證明，而在比特幣的閃電網絡中可能是一條由另一方簽署的信息）。

此外，在進行可能會被挑戰的交易時，還需要附加一筆小額獎勵金，如果他人認爲你存在惡意操作行爲，就會對你進行挑戰以獲得相應的獎勵。這就像是你試圖偷東西，並說「如果你能抓到我，我就給你 5 美元。」

通常情況下，如果 Bob 想要將 X 個以太幣（ETH）轉移回主鏈上，他就需要提交一個「退出交易」（並附上獎勵金作爲抵押品），如果這個「退出交易」沒有被挑戰，那 Bob 就可以在主鏈上領取 X 個以太幣（ETH）。但是如果 Bob 的「退出交易」被成功挑戰了，那它就會被取消，同時挑戰者會得到獎勵金。因此，所有參與者沒有了在子鏈上擴散無效區塊的經濟動力。

Plasma 的主要優點是什麼？

1. Plasma 將使以太坊區塊鏈能夠處理比當前更大的數據集；
2. 它使各類計算量大的應用程序能夠在區塊鏈上運行，這得益於交易能力的顯著增強。它還將加速交易過程，使去中心化應用程序不再擔心會出現交易擁堵的問題；
3. 由於需要處理交易的節點的數量（或區塊生產者的數量）顯著減少，交易費用會變得更低，交易處理也變得很快；
4. Plasma 將擺脫主鏈上的多餘數據，這就節省了大量的處理能力和存儲以太坊節點的內存；
5. Plasma 能夠兼容各類鏈上擴容方案（如分片技術）和各種大小的區塊；
6. Plasma 大大改善了賬本的擴容性，從而提高了基於以太坊的應用程序的數據存儲能力。

Plasma 有什麼缺點嗎？

當前的 Plasma 提案的主要問題是，如果每個使用子鏈的用戶同時試圖退出側鏈，這將會帶來怎樣的結果。當出現大量用戶企圖將資金轉移回主鏈上時，以太坊主鏈也許沒有足夠的能力在挑戰期內處理這些用戶的交易，也就是說用戶可能會損失資金。幸運的是，有很多潛在的技術能夠阻止這種情況的發生，比如，可以以一種對退出請求進行迴應的方式來延長挑戰期。

Plasma 什麼時候推出？

Plasma 本身還處於初期階段。如果你想了解更多有關 Plasma 的進展信息，可以去看看 V 神最近關於「Minimal Viable Plasma」的提議（即抽離出 Plasma 的實現過程）。

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