什么是等离子？ Plasma 如何解决区块链可扩展性问题？

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Plasma 是由 Vitalik 和比特币闪电网络创始人 Joseph Poon 提出的区块链扩容技术解决方案。 一经提出，就引起了区块链行业的关注。 这种可扩展的解决方案旨在通过创建可以与区块链交互的智能合约来增加以太坊的计算能力，并有望将以太坊的性能提升到超越 EOS 的水平。 那么等离子扩容方案是如何支持极高的交易量，成为业界最流行的落地技术方案呢？ 等离子核心技术目前进展如何？ 它和其他二层扩展技术有什么区别？ 你面临过哪些挑战？

在极客中心全球在线-Layer 2 Expansion Week 的第二天，非常荣幸邀请到来自Consensys 的plasma 研究员John Adler 博士来做题为“Plasma Core 技术进展与挑战”的讲座。 AMA活动原定1小时，但由于社区成员的积极响应以太坊节点升级，推迟了近40分钟，于10月23日晚圆满结束。

以下是 AMA 的文字记录：

Q1。 什么是等离子？

John：Plasma 最好定义为一种设计模式，它通过将每个 Plasma 区块的区块哈希提交到以太坊主链来保证从主链借用的子链的安全性。 为子链生成一组预定义的签名者，并通过一组（可能很复杂的）退出机制确保活性。

在 Plasma 中，目前主要讨论的是单个区块生成器或运营商收集链下交易并将 merklezed 交易（区块哈希）有序地存储到以太坊主链中。 用户可以在以太坊主链上的合约中充值或提现ETH等代币，但提现需要用户完全退出游戏。

退出需要很长时间（可能需要 2 周），才能确保 Plasma 的运营商和试图提取资金的用户是诚实守信的。 如果提现是不诚实的（即用户试图将代币提现到主链并在子链上重复使用，即双花问题），可以使用质询取消提现。 如果 Plasma 的运营者不诚实（比如封锁区块），整个 Plasma 链将分批退出。

在我看来，Plasma MVP 是最可用和开发最好的 Plasma 项目。 它使用标准的 UTXO 模型，就像比特币一样，允许用户存储、交易和提取 ETH 和代币。 Q2。 你能告诉我们你最初接触区块链和以太坊生态系统的情况，以及现在你是如何开始研究 Plasma 的吗？ 约翰：大约两年半前，我第一次接触到区块链。 以太坊的开发者来到我的大学，就区块链的基本原理进行了一些讨论。 从那以后，我一直在不断学习区块链世界中的一切。 我对等离子的出现非常感兴趣，它使一些应用程序更有用。 我目前的研究是关于区块链可扩展性技术，例如子链和状态通道。

Q3. 请用简单的语言解释 Plasma 如何解决区块链可扩展性问题。

John：Plasma的应用更准确的描述是区块链的扩容工具而不是解决方案。 Plasma 可用于增加区块链的交易吞吐量，例如以太坊。 在容量扩展解决方案的情况下，允许用户无限制地使用区块链。 但是，扩展工具仅添加了有限数量的可用场景。 Plasma其实受其目前支持的交易类型非常有限（即只支持金融交易，不支持通用计算），对及时退出的链上空间可用性有要求，成本低.

Plasma 扩容解决方案的优点是：传统区块链的局限性在于网络上的每一笔交易都必须经过每个节点的验证。 Plasma 允许对特定 Plasma 链或在其上运行的应用程序感兴趣的用户（节点）验证这些交易。

Q4. 什么情况下会产生子链？ 会不会增加区块链的复杂度？

John：Plasma 不是侧链，而是子链。 侧链独立运行，但通常有一些与相应主链进行跨链通信的机制。 他们使用自己的共识机制进行保证。 子链通过将其块哈希提交给主链来获得主链的安全性。

对于需要额外交易吞吐量的每个应用程序，可以而且应该使用单独的 Plasma 链，并且独立使用。 这不会以任何方式增加以太坊主链的复杂性或攻击面。 但是，如果在智能合约中执行 Plasma 链的规则时出现错误，则可能会通过相应的应用程序使用子链向应用程序打开攻击向量。

Q5. 什么是等离子现金？

约翰：Plasma Cash 是 Plasma 的另一个有趣版本。 Plasma 2022 Cash 使用一个不可分割的单位来代表每笔存款，而不是 Plasma MVP 中使用的旧 UTXO 交易模型。 在用户（地址）之间交易这种硬币很简单：硬币的所有者只需要追踪从初始存款到当前所有者的数字签名链。 这个数字签名链必须在发送时传递给硬币的下一个所有者。

Plasma Cash 的问题在于它的历史信息可以上升到一个非常大的水平，随着交易数量的增加可能达到 1 GB 甚至 1 TB。 同时，历史必须由用户安全存储，否则用户无法访问自己的硬币或交易。 并且它只能在用户交易时在用户之间传递，只有在交易币时它才会继续增长，除非币被移除或交换到另一个 Plasma 链。

Q6. Plasma Cash 的提款机制是什么？ 如何保证代币的安全？

John：Plasma Cash的退出机制和Plasma MVP的本质没有本质区别。 只要退出并提供有效的数字签名链，不造成双花，就可以通过。

Q7. 什么是等离子债务？ 与 Plasma Cash 和 Plasma MVP 相比有什么区别和优势？

John：Plasma 借记卡是 Plasma Cash 的扩展，允许用户支付交易费用。 回想一下，Plasma Cash 中的代币是不可分割的，因此您无法向运营商付款。 Plasma Debit 将代币余额定义为介于 0 和代币初始值之间的值。

Plasma Cash 和 Plasma Debit 可以说比 Plasma MVP 更容易实施，后者使用完整的通用 UTXO 模型进行交易。 与 MVP 相比，现金和借记卡的缺点是硬币的交易历史可以变得无限大并且无法转移。 [X] [X] Q8。 在 Plasma 上实施智能合约的主要挑战是什么？ 如何处理？

John：从最抽象的意义上讲，退出涉及验证子链的有效状态转换。 当状态转换的范围有限且定义明确时（即只有存款、交易和取款），很容易在主链上编写可以执行这些规则的智能合约。 如果允许的状态转换是图灵完备的 3354，如果我们允许在子链 3354 上进行类似 EVM 的计算，那么我们需要在 EVM 上运行 EVM 解释器。 除了完整正确、运行成本高、操作复杂之外，还有一个问题是状态转移只允许在单个 2022 以太坊区块的 gas limit 内进行验证，这意味着子链的区块大小为实际上是受主链区块大小的限制，这个限制在激进的情况下不是固定的，可以增加或减少。 目前没有可行的解决方案。

Q9. 快速退出和批量退出是什么意思？ 两者有什么区别？

约翰：我相信这个问题是指快速提款。 详见：主要是通过可以即时交易的token来扩展退出。 这个token可以在以后退出的时候换取完整的退出值。 由于 Plasma 需要很长时间（可能需要 2 周）才能提款，因此用户将不得不等待很长时间才能拿到他们的资金。 这种快速提款方案允许用户立即从不可替代的代币中提取资金，当提款成功时，代币持有者可以将其赎回以进行全额提款。 此类代币可以在公开市场上交易，直到被赎回。 它可能花费更少，但它缩短了用户等待获得大部分资金的时间。

Mass Exits 本身在理论上很容易做到：只需要求 Plasma 的每个用户退出即可。 然而，大规模退出非常困难，因为 Plasma 链上的每个用户都需要退出。 由于通知每个用户并说服他们在通知后需要这样做的复杂操作，协调批量退出具有挑战性。 这甚至不包括与所有这些出口在实际完成时必须执行的链上交易数量相关的成本，以及区块空间的可用性。

有一些关于如何解决这个问题的建议，例如使用 zk-SNARKs 进行签名聚合和导出签名批量验证，但尚未确定可行的解决方案。

Q10。 那么状态通道和 Plasma 之间的主要区别是什么？

John：Plasma 和状态通道之间的区别基本上就是子链和状态通道之间的区别。 两者有很多相似之处。 状态通道也包含签名者，但它不需要维护区块链的共享历史。 这允许用户随机加入或退出，减少多方之间的延迟，但也导致用户在频道打开后难以加入。

Q11. 如何在等离子上实现更快的经济定型？

John：像 Plasma 这样的子链本质上受到规范主链的可观察性/确认时间的限制。 简单来说，子链的“确认时间”比以太坊主链还要长，可能需要好几个区块。 在 Plasma 中没有“结束”的概念。

如果你想要低延迟交易，支付通道和状态通道是可行的方法，而不是子链。

Q12. Plasma 的架构如何与以太坊交互？ Plasma 的使用将如何影响以太坊？

John：Plasma 是一种设计模式。 如果实施了 Plasma 的可行规范，每秒以太网交易量将按数量级扩展。 这应该为生态系统中更多的实际用例提供解决方案，而许多实际用例中最大的瓶颈是当前的吞吐量。 然而，还有很长的路要走，尤其是在通用计算的情况下（想想几年，而不是几个月）。

Q13. Plasma 是否支持代币？

John：MVP 和 Cash 都有支持机制。 您可以按照 UTXO 模型在 Plasma 上运行自己的代币。

Q14. Plasma未来几年的发展议程是什么？ 约翰：还有很多问题需要解决。 例如，其中一项开发工作是减少在退出机制上花费的时间和精力。 如果能够在不牺牲 Plasma 去中心化优势的情况下大幅减少，将会使 Plasma 更加可用。 当前退出机制的主要缺点是操作复杂、成本高。

Q15. 谁将成为 Plasma 的节点？ 他们会是以太坊节点吗？

John：通常每个应用都会有自己独立的plasma链，所以这个应用的开发者应该搭建自己的节点。 最终用户或以太坊节点不需要运行 Plasma 节点。

Q16. 自白皮书发布以来，Plasma 发生了怎样的变化？

John：Plasma的白皮书是非常学术的白皮书，无法实现。 有很多简化的设计可以让等离子更容易使用，也更便宜。 第一个主要的简化模型是 Plasma MVP，它没有花哨复杂的功能以太坊节点升级，只能执行简单的基本操作：存款、取款、交易。 简化可以使等离子体更容易实现。

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