V神 :侧链VS Plasma VS区块链扩展计划的优缺点比较


特别感谢Jinglan Wang对于我们文章的审查和反馈,我们经常遇到一个问题:分片(sharding)、侧链以及Plasma有什么区别?这三种系统结构似乎都涉及到一个中心“主链”星形拓扑结构中心“主链”此外,还有一组共识支柱支柱,包括实际用户事务(transaction)的“子”链。子链中的哈希通常定期发布到主链(理论上,没有中心的子链是可能的,但到目前为止还没有实现,本文不关注它们,但参数相似)。考虑到这种基本的相似性,选择一个而不是其他解决方案的原因是什么?

侧链和Plasma差别很简单。Plasma链条是非监护性侧链: 如果Plasma如果链中有错误,可以检测到错误,用户可以安全退出Plasma链条,防止攻击者造成任何持久的伤害。唯一的成本是他们必须等待一个challenge周期,并在(不可扩展的)链上支付更高的交易费用。传统的侧链没有这种安全属性,所以它们的安全性很低。然而,设计Plasma在许多情况下,链条要困难得多。有人可能会说,不值得增加复杂性,给许多低价值应用程序带来更好的安全性。

V神 :侧链VS Plasma VS分片区块链扩展方案优劣对比

(图:Vitalik Buterin,来自Duncan Rawlinson)

那么,Plasma和分片有什么关系?哪个更好,哪个更差?关键技术差异在于紧密耦合(tight coupling)概念。紧密耦合是分片的属性,但不是侧链或Plasma这意味着主链(如以太坊)2.0中间信标链的有效性离不开子链的有效性。也就是说,根据定义,将无效主链块指定为子链块的子链块无效。更重要的是,包括无效子链块的主链块根据定义无效。

非分区块链中的标准链(即每个人都接受的代表)“真实”历史链的定义是完全可用和有效的;例如,在比特币和以太坊的情况下,人们通常说标准链是“最长有效链”(或者,更炫耀知识的说法是规范链是“最重的有效和可用链”)。在区块链中,最有效、最可用的标准链概念也适用,其有效性和可用性要求也适用于主链和区块链。然而,分区系统面临的新挑战是,由于数据过多,用户无法直接完全验证任何给定链的有效性和可用性。工程学分链的挑战是验证哪些链完全可用和有效,以便他们仍然可以确定哪些链是标准的。在实践中,这包括委员会,SNARKs/STARKs、fisherman方案、欺诈、数据可用性证明等技术。

如果链结构没有这种紧密耦合特性,可以说不是layer-1分片方案不可扩展layer-1链之上的layer-2系统。Plasma非紧密耦合系统:无效Plasma块绝对可以提交给主以太坊链,因为以太坊基础层不知道它是无效的Plasma块甚至不知道它代表一个Plasma块;它只看到一个包含一小部分数据的事务。然而,单个Plasma链失效的后果仅限于此Plasma链内。

V神 :侧链VS Plasma VS分片区块链扩展方案优劣对比

但是,如果你试图分析用户是如何执行的“间接验证”为了确定他们查看的链条是否完全有效和可用,我们可以在不下载和执行整个过程的情况下找到分片和Plasma工作方式更相似。例如,一种常见的技术用于防止可用性问题fishermen:若一个节点将一块的给定部分视为不可用,则可发表声明challenge,创建一段时间,任何人都可以在这段时间内发布数据。如果一个块在足够的时间内没有被质疑,它可以恢复作为参考块作为依赖项。这看起来很和谐Plasma基本相似,在Plasma在中间,如果块不可用,用户可以将信息发布到主链以响应退出状态。如果分割系统中有太多的错误,这两种技术最终会以同样的方式屈服:challenge,然后用户无法跟踪所有可用性challenge一切都解决了;如果一个Plasma系统中有太多的可用性challenge,然后,当出口满足链块的大小限制时,主链可能会不堪重负。在这两种情况下,系统似乎有O(C^2) 可伸缩性(包括C它是节点的计算能力),但当发生攻击时,可伸缩性降低到O(C)。然而,分片更具防御性。

首先,目前的分片设计采用了随机抽样的委员会机制,所以即使是一个委员会也不能轻易做恶(足以产生虚假区块),除非一个委员会有很大一部分链接到整个验证器集(可能超过1/3)。

第二,有比fishermen更好的数据可用性处理策略:数据可用性证明。在使用数据可用性证明的方案中,如果块不可用,客户端的数据可用性检查将失败,客户端将认为块不可用。如果块无效,即使是欺诈证明也会让他们相信整个块的事实。O(1)大小的欺诈证明可以让客户相信O(C)大小块无效,所以O(C) 数据足以让客户相信O(C^2)数据无效(在最坏的情况下,客户端新手看几分钟k线与N兄弟姐妹区块互动,所有姐妹区块的母块只有一个有效;更有可能的是,单一的欺诈证明足以证明整个无效链的无效性。)因此,理论上,分片系统的比率Plasma链条更难接受DoS(拒绝服务)攻击被击倒。

第二,面对大型攻击者和大多数攻击,分片链提供了更强的保障(超过1/3甚至1/2的验证者集)。Plasma主链总能被审查退出,成功攻击51%,而分片链则不能。这是因为数据可用性证明和欺诈证明发生在客户端,而不是链中,所以分片链不能被51%攻击审查。第三,分片链提供的防御更容易概括。Plasma的exit模型要求状态分为独立部分,每个部分都符合任何单个参与者的利益,依赖于数据可用性证明、欺诈证明fishermen理论上广泛应用于随机抽样的分片链。

然而,Plasma链条也有很大的优势。首先,它们可以迭代,更快地实现新的设计,因为每个 Plasma链条可以单独部署,没有必要协调生态系统的其他部分。第二,分割本身更为脆弱,因为它试图确保某些数据的所有可用性和有效性,并且必须在协议中设置。如果数量太小,不利于系统的可扩展性,则整个系统有崩溃的风险。可扩展性的最大安全性也取决于系统的用户数量,这是一个不可预测的变量。另一方面,Plasma该链允许不同的用户在这方面进行不同的权衡,并允许用户更灵活地适应环境变化。

单运营商Plasma链还可以提供比所有数据披露的分片系统更多的隐私。即使在不需要隐私的地方,也可能更有效,因为分片系统的总数据可用性需要大量额外的冗余作为安全边际。另一方面,在Plasma在系统中,每个数据块的数据要求可以最小化。从长远来看,每个数据块可能只需要复制几次,而不是像分片系统中那样复制一千次。

因此,从长远来看,分片链 Plasma链式混合系统似乎是提供进一步可扩展性的最可行方式。这种混合模型能更好地满足不同群体的用户需求,而不仅仅是一种或另一种策略。不幸的是,Plasma在某些关键方面,与分片不能折叠成相同的设计是不可弥补的。但这两种可扩展性解决方案(和状态通道!)都有光明的未来。

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