plasma的设计模型使得人们可以通过发送链下消息来转移链上资产。它通过将交易吞吐量转移到plasma链上实现根链的扩容。 你可以想象这样一个场景:一位教授需要在短时间内给许多试卷打分数。他可以将这个工作分配给助教,由后者评阅试卷上的作答,并合计每题小分,只将最终分数报告给教授。
每条plasma链都会将有关交易顺序的消息换算成一个哈希值存储在根链上。比特币和以太坊都属于根链——这两条区块链具有很高的安全性,并且通过去中心化保证了(安全性和活性)。本文列举的所有例子均将以太坊作为根链。
“plasma不是带有默克尔树的中心化服务器。 —— vitalik, 2018 年瑞士楚格 techcrunch 。
plasma设计模型有两个主要的分支:plasma mvp 和 plasma cash 。如果你想了解更多关于 plasma 的研究谱系,请点击文末链接。让我们先了解一些背景知识并简要介绍使用流程,再深入探究各个部分。
知识点速览
稀疏的默克尔树:大小恒定的 完美 默克尔树,之所以称作‘稀疏’是因为多数叶节点都是空的。
经济确定性:确保操作的不可撤回性,除非某一方花掉一大笔钱来产生另一种结果。
utxo:unspent transaction output(未花费的交易输出)的缩写。每个交易必须从有效的 utxo 集合中得到输入值。每个交易的输出值组成新的 utxo 集合。比特币使用的就是 utxo 模型。
前方高能预警!
1:想要成为 plasma 运营者的人(wannabe plasma operator)将 plasma 合约部署到主网上
如果交易所之类的实体想要实现高交易吞吐量和低延迟性(甚至是即时经济确定性),不妨运行一条 plasma 链并成为 plasma 运营者。合约初始化过程中就会将合约所有者包含在内。
2:plasma 运营者打包一个块
运营者具有多重身份,其中一种是将交易聚集起来并排序打包进区块,然后将这个 plasma 区块的哈希值提交至根链。
plasma 有多种运行方式。不同的 plasma 链可以有不同的治理规则、不同的代币和状态存储方式等等,不过所有 plasma 链会定期将哈希值提交至根链,以便确保与根链一样的安全性。
3:新用户 kanye 在 plasma 合约中质押以太币换取 peth
在主要的两个 plasma 设计模型中,你可以质押任意类型的代币,该代币会被转化成符合 erc20 标准的代币,并通过 plasma 链返还给用户。如果 kanye 质押了以太币,他将获得 peth !如果他质押了比特币,他将获得 pbtc !(plasma cash 技术规范更支持 cryptokitties 之类的 erc721 资产,不过并非所有 plasma 技术规范都支持任意类型代币的质押。)
4:kanye 向非 plasma 智能合约成员 donald 汇款
kanye 并不是只能向 plasma 合约以内的成员汇款!他也可以向以太币大佬 donald 汇款。
在 plasma cash 实现中,你质押的每种代币都会被分配一个特殊的 id 。 这些特殊的 id 都存储在稀疏的默克尔树上。代币交易只会改变代币所在叶节点的索引(index)。这就好比房屋买卖——在进行交易之时房屋是不会动的,然而房主会更换,房契会记录交易相关方以及换手率。这极大降低了检查代币历史记录的难度,因为你知道该看树上的哪个位置!
让我们关注一下 kanye 发送给 donald 的代币的索引。kanye 在发送代币之时必须包括该代币的历史记录。如果代币经历过多次交易,就会生成庞大的历史记录!我们将来会设法改善这一点。对 donald 来说已经很棒了,因为他只需下载自己关心的代币的历史记录。
5:donald 有两个选择:是继续花费 peth ,还是创建一个“退出”交易在根链上换回以太币。
如果 donald 要将 peth 换回以太币,他无需像请求加入时那样向运营者提交信息。出于匿名之需,donald 想要立刻换回他的代币,因此不想继续交易 peth 了。他取一段代币的历史记录来证明所有权,并将其放入退出 plasma 合约的请求之中。他的“退出”交易还包括 gas 费和作为质押的 保证金 。如果审核通过,且没人质疑 donald ,donald 就可以在根链上将 peth 换回以太币。
太棒了!我们已经充分解析了最佳案例的真实场景,下面让我们深入研究一下各个部分吧:交易、退出机制和 plasma 运营者的作用。要注意的是不同的实施方案之间存在各种规则和差异,不过你可以从下文了解一些核心的 plasma 概念和术语。
交易
kanye 在发送代币之时必须将代币的历史记录一起发送出去。plasma cash 的用户只需下载并查看自己关心的代币的历史记录。分片客户端验证能够减少每位用户的数据加载量。
然而,如果一个代币经历的交易次数过多,会导致历史记录过大而无法交易。我们建议可以通过设置检查点来解决这一问题。 检查点(checkpoint)会将原先线性大小的证明缩减成一个常量,一旦检查点敲定后,客户端就可以提供上面的证明。plasma cash 检查点建立在加密经济聚合签名之上,为代币在区块高度 y 上由 x 所有这一纪录提供经济保证。
遗憾的是,在 plasma cash 上发送任意小额的代币会困难得多(plasma debit 或状态通道可以解决这一问题,详情见延伸阅读) 。用户通过调用押金函数来指定押金金额。虽然通过 plasma cash 发送 erc721 代币比较好,但是 plasma mvp 的 utxo 模型可以更好地处理任意金额的代币交易。
退出机制
·可以针对满足以下情况的退款发起退出挑战:
·要求退回已花费的代币
·要求退回已退回的代币
·要求退回有无效历史记录的代币
任何人都可以提交欺诈证明来挑战退出者,一经证实会没收退出者的保证金。
如果遭遇攻击怎么办?
如果 plasma 链遭受黑客攻击,黑客必须提交”退出“交易才能成功偷走所有资金!在 plasma cash 上,黑客必须在“退出”交易中包括一张(作为安全保证金的)债券,他不能直接偷走所有钱。
plasma 运营者
plasma 运营者的主要作用是将交易聚集起来加入区块,将每个 plasma 区块的默克尔根发布到根链上。
在更复杂的设计模型中,可以由 pos 验证者代替中心运营者,从而减轻关于交易审查的担忧。不过,中心运营者带来的好处多多,而且 plasma 运营者的债权有很多有趣的用处:
·即时经济确定性!由于运营者是区块的创建者,他们可以提供交易打包和排序的相关保证。为防作弊,运营者要提供保证金;交易一经打包,用户便知交易已然敲定
·惩罚无效退出:如果运营者许可了无效的“退出”交易,我们可以予以惩罚,并没收保证金。
·casper 验证:运营者可以是 casper pos 验证者!
你还能想到其它用处吗?
plasma 的设计模型
下图显示得更清楚一点:
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