與核心開發者對話——揭秘以太坊擴容方案Plasma

背景

以太坊旨在成為一個安全、易用、由一套共同的經濟協議約束、可供數十億人使用的分布式互聯網，致力于構建此基礎架構并擴大以太坊容量的項目通常稱為擴容方案。

2017年8月，Vitalik Buterin和Joseph Poon發表《Plasma：自主智能合約》一文，宣布將Plasma作為以太坊新擴容方案。

什么是Plasma

Plasma是一種以擴容解決方案，它使用子鏈向根鏈（即以太坊）報告的方式來增加交易吞吐量。本質上是存在于區塊鏈上的區塊鏈，由一系列智能合約組成。

AMA

上周五，Unitimes成功舉辦第一期微信群AMA活動——“揭秘以太坊最新側鏈技術Plasma”。我們有幸邀請到了OmiseGo Plasma 的核心開發者David Knott作為嘉賓來為大家分享有關Plasma的問題。

本次AMA分為兩個環節：

• 固定問答環節

• 自由問答環節
  
  

固定問答環節——

Untimes根據Plasma現狀，以及和David本人協商，擬定出了9個問題。

以下為問答具體內容：

David：我對自然和冒險的熱愛讓我有機會接觸到不同的經歷和視角，也同時讓我對于整個世界和生活在其中人們的思想和感受有了更透徹的感悟。創造能夠讓來自不同背景的人有機會贏得獎勵的平臺是最初吸引我進入以太坊領域的原因之一，也是我今天仍在以太坊生態系統工作的原因之一。

David：我在大學里學習經濟學，但決定輟學去學習編程。后來我深陷于Ruby on Rails （Ruby on Rails：使用Ruby 語言編寫的Web 應用開發框架）。之后我學習了以太坊的知識，并開始編寫 Solidity 智能合約。

但是因為對以太坊虛擬機（EVM）不夠了解，經常受到限制，所以我決定深入底層架構的層面去學習它是如何運作的。我開始為一些python 以太坊代碼庫寫代碼，最終致力于以太坊 Vyper 語言的研究工作。

在與其他研究者共事過程中，我對機制設計越來越感興趣，并也想為之貢獻自己的力量。大約在那個時候，我接觸到了OmiseGO，這讓我有機會研究Plasma。

注：在github上為開源項目做貢獻是學習和熟悉以太坊生態系統的絕佳方法。

David：Plasma 體系可以看作是一個法庭系統。以OMG網絡為例，以太坊是最高法院，負責為整個網絡提供安全性保障。

當一切運行順利時，OMG網絡將作為下級法院運行，而且不需要以太坊的參與。但是，如果 Plasma 的某個子鏈懷有惡意，所有在該子鏈上存有價值或狀態的用戶都可以向上級法院(即以太坊)提交交易，在以太坊上保管自己的資金。

David：Plasma架構將允許OMG網絡擁有支持DEX所需的帶寬，同時保證其安全性。它通過定期向以太坊網絡發送狀態簡況(區塊根，block roots)來實現這一點，因此以太坊可以在子鏈變得懷有惡意時充當仲裁者。

我現在最緊迫的任務是創建Plasma智能合約的實現標準來推進Plasma 項目， 從而使各個項目能夠借助Plasma繼續前行，而不是重新發明創造。

概括地說，區塊鏈技術還很年輕，因此擁有跨學科的技能將非常有價值。如果研究人員能夠專注于創建可重復使用的基本體和標準，就不僅可以幫助自己的項目，也可以幫助整個生態系統發展。在我看來，最具交集的三個領域是密碼學、分布式系統和加密經濟學。

David：Plasma Cash 需要更少的數據校驗是因為為了保障用戶的資金，每個用戶只需要驗證他們自己的數據，而不需要驗證子鏈上的每個狀態轉變。這是通過將Plasma 子鏈中所有的價值表現為類似于現金的不可替代代幣 (NTFs) 來實現的。

NFTs 是一種非常有用的價值表征形式，因為NFTs允許以太坊智能合約只關注與特定用戶相關聯的離散值（discrete values），而Plasma MVP 則是將所有在以太坊智能合約中存儲的資金集中在一起。

有趣的是，相比于Plasma MVP，Plasma Cash 的時間限制也更少。

David：如果一條 Plasma MVP 鏈變成惡意的，用戶必須在一定的時間內退出以太坊來保證安全。換句話說, Plasma MVP 需要以太坊是隨時可用的，但是以太坊要用于許多不同的事情，而且交易成本的多少是基于交易需求而定的。

追蹤以太坊交易成本(又名網絡堵塞級別) 的一個方法是在以太坊上有一個中心化的預言機來通知 Plasma 智能合約。但這存在引入單一故障點的風險，因此并不是一個可行的選擇。

鑒于此，我們將通過讓一組人（a group of stakers）提交關于以太坊交易成本的信息來對此進行改進，由于所提交的信息是基于以太坊區塊根（Ethereum block roots）中所包含的信息，因此這些信息將是可驗證的，而且以太坊智能合約已經能夠訪問這些區塊根。我們將使用這個游戲來證明網絡堵塞信息是正確的，

就像這篇文章中描繪的Truebit 游戲: 

https://people.cs.uchicago.edu/~teutsch/papers/truebit.pdf

快速撤回是一種將根鏈撤回周期從至少一周縮短到幾分鐘的方法。通過允許想要撤回交易的用戶向流動性提供者（liquidity provider）交一小筆退出費來進行撤回操作。然后，流動性提供者等待退出被處理，最初要撤回的用戶便得以撤回。由于價值是不穩定的，所以這一點尤其重要，許多用戶并不愿意承擔等待一周的風險。

大量撤回允許通過一個以太坊交易來撤回多個 UTXOs（即未使用交易輸出，Unspent Transaction Output）。撤回負責人從 UTXO 所有者那里收集簽名并匯總，然后該撤回負責人向以太坊提交一筆大量撤回的交易，從而發出有關哪些 UTXOs 正在被撤回的信號，同時提交能夠證明這些正在被撤回的 UTXOs 的總價值的默克爾樹證明。在一段時間后，如果沒有人對大量撤回提出任何異議，則這些撤回將被處理，這時大量撤回的參與者就可以索回他們的資金。

David：子鏈是由根鏈保護的，因此，如果想要完成某筆交易，用戶必須首先將該筆交易提交至子鏈上，等待該筆交易被打包到子鏈區塊中，然后等待子鏈區塊根（the child chain block root）提交到根鏈(即我們正在使用的以太坊網絡)，最后等待根鏈上的最終確定。這個過程只需要幾分鐘。

但是子鏈上的共識可以執行有擔保的副簽（bonded countersigning）來加快整個過程，本質上是將責任從用戶轉移到子鏈的共識上。

如果子鏈的共識是單個的操作員，那么當 Alice 向子鏈提交交易時，她會讓該操作員立即簽署她的交易來保證最終完成交易操作。

如果不成功的話，Alice 會從該操作員那里得到大于她從該筆交易中損失的價值并（該筆交易沒能被打包上鏈）。有了這個結構，Alice 在子鏈上的交易上幾乎可以立即獲得經濟上的最終確定。

David：OMG網絡的Plasma架構將通過智能合約根植到以太坊中。用戶將通過以太坊的Plasma 智能合約向OMG網絡進行存款和取款。

如果一切正常工作，只有子鏈的區塊根（child chain block roots）需要定期提交至以太坊上。由于每個區塊都包含許多筆交易，所以將區塊提交至以太坊上的成本是由子鏈交易費用支付的。

自由問答環節——

固定問答環節結束后，參與此次AMA的成員可以自由提問。以下為Unitimes從群成員的提問中精選的幾個問答：

David：如今已有OMG代幣用來支持OMG網絡子鏈，經濟激勵對于子鏈來說至關重要。數據不可用是個很大的問題，因為根鏈無法知曉子鏈的共識是否保留了區塊，它只能看到子鏈的根塊。因此，我們必須要用經濟激勵來解決這個問題，OMG代幣就是其中之一。

David：在設計這些系統的時候，把小型操作員考慮在內；在可能的情況下，甚至要把整個平臺考慮進去都是非常重要的。由于Plasma算法用的越來越多，它無法支持每個操作員來運營整條鏈，所以我們最可能轉向分片解決方案。

David：目前還不行。EVM的狀態轉變太復雜了，而且EVM的成本很高。

David：是的，我們想了很多。每個人都能收回資金，這很好，但這只是開始。如果一個子鏈斷裂卻沒有恢復機制的話，那么這要么導致依賴子鏈的企業離線，要么不得不支付昂貴的以太坊交易費用。我們現在正在研究的解決方案是讓人們向智能合約提交Plasma鏈塊，然后讓退出的用戶指定Plasma ID。

David：每人只能提交他們自己的Plasma鏈的根塊。如果子鏈的共識想要提交同一個根塊，這當然可以，但是這可能會造成強制退出。

David：我知道這個項目，但是沒有參與進去。據我所知，它是來擴展Plasma Cash的方案。

以上是本次AMA的全部內容，非常感謝社群成員對Unitimes的大力支持，更感謝凌晨5點隔著15個小時時差參加此次AMA的David。