什麼是 Plasma

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2017 年 8 月 10 日，Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 起草了 Plasma 項目，隨着以太坊擴容越來越近，我們來一探 Plasma 究竟。

備註：Plasma 與比特幣的閃電網絡相似，建議大家儘快地閱讀以下文字以便更好地瞭解 Plasma 的基本原理。

爲什麼我們需要 Plasma？

未來的現實世界中，加密技術應用和可行性都依賴於可擴展技術，不幸的是，現在的兩大區塊鏈巨頭比特幣和以太坊，仍然在規定時間只能處理一定數量的交易。

可能會出現單個應用導致網絡癱瘓的情況。一個很簡單地判斷擴容問題是否限制了比特幣對中心繫統的競爭力的例子，那就是 VISA 卡。它每秒可處理 2000 筆以上交易，以太坊目前只能每秒處理 15 筆交易。

什麼是 Plasma?

Ethereum
Plasma 引入了一種新型的擴容方案，可以幫助以太坊每秒處理更多的交易，類似於比特幣的支付通道——閃電網絡。Plasma 是鏈下交易技術，但依賴於以太坊來確保其安全進行。因此，Plasma 可以歸類到“鏈下”技術，屬於該分類技術的還有“狀態通道”和 Truebit。當解決不同的問題時，這些“鏈下”技術從以太坊主鏈獲取執行權，然後在鏈下執行。不過，這些技術足以保證一定安全性和最終性。

但 Plasma 更勝一籌，它允許創建“子鏈”粘附在以太坊“主鏈”上，甚至，這些子鏈還可以生成自己的子鏈，這樣一來子鏈也有一組自己的子鏈。因此 Plasma 是許多連接到根區塊的區塊鏈分支。

以太坊將繼續按照自己當前的方法處理智能合約，只是它向公開的以太坊鏈只廣播已完成的交易，可以把 Plasma 當成主鏈的部分分層樹，定期將信息傳輸給主鏈。

這樣一來，複雜的任務也可以在子鏈上運行，而不是都在主鏈上進行，開發者可以運行帶有上千用戶的應用。Plasma-
鏈相比主鏈，運行速度更快，手續費更低廉，而且無需複製整個區塊鏈。

Plasma 如何工作？

爲了更好地瞭解 Plasma 的工作原理，我們先看一看該技術在現實生活中的用例。

試想一下，你正在以太坊上創建一個數字收藏品遊戲，該收藏品是 ERC721 不可代替代幣（類似加密貓咪），但它有供用戶互相遊戲的特定功能和屬性，類似 Pokemon
Go。這種複雜的任務在主鏈上運行非常昂貴，因此你可以使用 Plasma 代替你的應用。

最初以太坊主鏈上創建了智能合約，這些智能合約是 Plasma 子鏈的“根“，記錄了子鏈的狀態哈希，並允許用戶在以太坊主鏈和子鏈間轉移資產。
在主鏈上插入子鏈後，子鏈便誕生了。子鏈有自己的共識算法，獨立於以太坊主鏈。讓我們以 PoS 爲例，該共識機制不依賴於礦工消耗電力來運行哈希算法，而是通過一種擔保品來激勵區塊生成者保持誠實，如果發生欺騙行爲，擔保品就會被銷燬。通常，PoS 生成區塊的速度快於 PoW。

現在子鏈已初始化，可以開始設置遊戲的基礎規則了。在子鏈上部署包含遊戲邏輯和規則的智能合約。收藏品仍然以 ERC721 代替，收藏品在以太坊主鏈上生成後，通過 plasma 根在子鏈上進行交易。

一旦子鏈開始運行，區塊創建者定期向主鏈提交驗證信息，本質上，根據共識機制，證明子鏈的當前狀態是否有效。當用戶玩遊戲時，他們執行應用程序，而不與主鏈直接交互。

Plasma 安全嗎？

閱讀以上文字後，有人可能會問類似“Plasma 的安全性如何？“和”子鏈上的交易是不可更改和最終版嗎？“的問題。

但是，在某種應用場景中，一個單獨個體控制了子鏈 100% 以上的區塊（根據共識算法決定哈希率、賭注（stake 在 PoS 裏面一般用“抵押”）等等），Plasma 擔保每一方在任何時候都可以從主鏈上撤回資金和資產。因此即使有攻擊者嘗試控制整個網絡，最壞的情況不過是他們強迫你離開子鏈而已。

Plasma 背後的主要安全機制是“Plasma exits(退出機制)”，加入 Plasma 鏈的用戶可以安全退出該鏈，並將資金返還到主鏈上。

當用戶在某條 Plasma 鏈上進行交易並要將他們的資金轉移到主鏈上時，可以提交一份“exit
transaction(退出交易)”，也就是一個證明他們交易歷史中確實擁有這麼多數額資金的默克爾值。此時，有一個“質疑期”，該質疑機制在大多數的鏈下解決方案中都有看到過，例如比特幣的閃電網絡。原則上，任何人都可以通過提交證明，“挑戰”你的索賠是否有效或過時（在 Plasma 中，可能是含有交易歷史的默克爾根證明，在閃電網絡通道中，可能是另一方簽署的信息）。

另外，當有交易被質疑時，你需要附加一份小的獎金在交易裏面，激勵大家來質疑你，判斷你的行爲是否惡意。就像偷東西並說“如果你抓到我，我就給你支付 5 美金。”

通常情況下，如果 Bob 想要將 X 個 ETH 退還到主鏈上，他需要提交一份退出交易（附加獎金作爲抵押品），如果沒有質疑 Bob 就可以宣稱將 X 個 ETH 放入到主鏈上 , 如果 Bob 的退出交易被成功質疑了，交易就會取消，並且挑戰者（質疑者）獲得獎金。因此在經濟獎勵上，不鼓勵參與者向子鏈傳播無效的區塊。

Plasma 的主要優點：

l Plasma 將幫助以太坊區塊鏈處理比目前更大的數據集。

l Plasma 的交易容量大幅增加，使各種計算密集型應用程序能在區塊鏈上運行。它還可以加速交易速度，讓去中心化的應用程序順利運行，而不必擔心積壓問題。

l 因爲只有少數節點（例如區塊生產者）要處理交易，所以費用會低得多，操作也可以更快。

l Plasma 將去除主鏈中不必要的數據。這爲以太坊節點節省了大量的處理能力和內存。

l Plasma 與各種鏈上的擴容解決方案都能兼容，例如分片，各種區塊大小等等。

l Plasma 大大提高了賬本的可擴展性，使基於以太坊的應用程序具有更高的數據存儲容量。

Plasma 有缺陷嗎？

對於 Plasma 方案，目前主要關注的問題是：如果每個人都同時使用子鏈退出側鏈，會發生什麼？在大規模人都退出的情況下，以太坊主鏈可能沒有足夠的容量來處理質疑期（challenge
period）內每個人的交易，這意味着用戶可能會失去資金。幸運的是，現在有很多技術可以防止這種情況的出現，例如：通過延長質疑期的方式來處理大量退出請求。

Plasma 何時發行？

Plasma 目前還處於早期開發階段。如果您有興趣瞭解更多關於的 Plasma 當前工作進程，請查看 Vitalik 最近發佈的文章“Minimal Viable
Plasma”（一個簡潔的 Plasma 方案）。

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