离子网络(Plasma)框架

框架总览。Get a high-level overview of the tools provided by the plasma framework.

#离子网络(Plasma)框架

首先要记住,离子网络(Plasma)是一个可以遵循的,用来搭建可扩容的区块链应用的框架或者范式。 所以并没有某一个具体的项目叫做离子网络(Plasma)。而是有很多不同的使用离子网络(Plasma)中提到的工具的项目。 这个一开始可能很让人费解,需要一些耐心来理解:)

离子网络(Plasma)作为框架的本质,让它不太容易解释。 离子网络(Plasma)原著论文 中也提到了这个问题。 如果不举具体的例子的话,很难描述离子网络(Plasma)到底是啥。 但是,同时也要注意,这些具体的例子只是离子网络(Plasma)潜力的冰山一角。

因此,在介绍具体的例子之前,得先把离子网络(Plasma)作为一种框架来解释。 如果你习惯把离子网络(Plasma)作为一个具体的项目(代码)来看,那么这个章节可能会感觉非常的模糊,不知所云,但别担心,我们会在之后的讲具体应用部分加入细节。


#我们为什么需要离子网络(Plasma)?

在我们尝试解释什么离子网络(Plasma)之前,我们应该先了解为什么离子网络(Plasma)存在。 这将是一个相对概括的概述,并将尽量避免详细的介绍,但它应该为其余的部分奠定基础。 基本上,它归结为当前区块链系统太了。 想满足处理任何现实容量的应用场景,比如简单的支付,区块链大约需要处理每秒几千笔交易的订单。 根据网络条件,以太坊目前每秒最多只能支持20-30次交易。

这就是区块链应用目前面对的最大难题之一,扩容性问题 blockchain scalability problem。 我们希望扩容区块链系统,但我们也希望确保以保持安全性和去中心化。毕竟,这是区块链的核心卖点。

项目正在以许多不同的方式解决可扩展性问题。 其中一些项目试图通过升级区块链本身来使区块链更具可扩展性。我们经常称之为“第1层”扩容,因为我们正在修改基础层。 其他项目正试图在现有系统的上层扩容。我们通常将此称为“第2层”扩容,因为我们正在添加新图层而不更改底层系统。

离子网络(Plasma)属于第二类“第2层”扩容项目。 了解第2层项目如何工作原理重要。许多第2层设计来自这个核心思想:即并不是每个人都需要了解网络上发生的每一笔交易。 重要的事重复几遍:并不是每个人都需要了解网络上发生的每一笔交易。 重要的事重复几遍:并不是每个人都需要了解网络上发生的每一笔交易。 (这个思想和闪电网络的出发点是一样的)

让我们思考一下。 假如你很喜欢和咖啡,每天早上都会从当地的咖啡店买一杯咖啡。如果你使用咖啡店的提前充值的手机钱包,支付会更方便。 你只要充值一次,就不用每次都掏出钱包。 对于商家来说,它也更快,更便宜,因为他们不必每次都通过第三方支付。 双赢。

如果我们细想这一点,就会意识到,这基本上将钱投入到您在咖啡店维护的本地“记账本”中,和提前充值的手机钱包一回事。 世界上的其他人没有必要知道你和咖啡点之间的交易 只要你和咖啡店同意对你当前的充值余额达成共识就好。

这其实就是大多数“第2层”项目的核心。 例子很简单 - 它只涉及两个参与者(你和咖啡店)。 下面看我们是否可以将这个想法扩展到区块链。 是否有可能暂时将资金从主区块链转移到更小(同属更便宜,更快)的区块链(侧链)。然后在第二条链上转移资金,交易,并最终结算,转回资金?

在这里,我们开始看到“主链”到“侧链”的演变。 基本思想是,我们可以从一个链中获取资产并通过将资产锁定在主链(或“根链”)上,同时在侧链上再次“创建”它们。这等同于将它们从主链转移到了“侧链”。 当您想要返回时,您只需要“销毁”侧链上的资产并在主链上解锁它们。

这听起来很简单,但有一个很大的问题 - 有人必须同意在侧链上“创造”这些资产。 那么谁可以“创造”资产?答案是:共识机制。 具体说,如果侧链共识机制运作正常,那么您的资产是安全的。不幸的是,侧链通常远远不如主链安全。 如果有人能凭空从侧链“造币”,而这些资金与锁定在根链上的资产不对应,那么他们就可以“销毁”这些凭空创造的资产,并从主链窃取大量真实的资金。

显然这并不理想。 只有侧链是安全的,你的资产才是安全的。 但如果侧链发生问题,那么你的资产可能会被盗!这是我们需要离子网络(Plasma)的地方! 离子网络(Plasma)是为了发挥侧链的优势(更快,更便宜),同时确保存储在侧链上的资产始终是安全的(只要主链是安全的)。 当然我们没有得到所有侧链的好处,但我们保留了一些最重要的东西(比如能够便宜地进行交易),同时还保持安全性。 离子网络(Plasma)的基本保障是,如果侧链发生安全性问题,所有用户资产都可以“撤回”到根链。


#离子网络(Plasma)核心概念和组件

区块链又慢又贵。那我们希望让区块链变得更快更便宜,同时不牺牲安全性。 这就是离子网络(Plasma)存在的意义。

所以离子网络(Plasma)到底是啥? 离子网络(Plasma)是一种搭建可扩容去中心话应用,同时不为速度牺牲安全性的方法。 那下面让我们了解一下是这称为可能的离子网络核心组件。

#链下执行

离子网络(Plasma)应用的大部分运算都是在主链(或根链)之外的(比如以太坊)。 主链通常都比较慢,因为需要保证安全性。所以,如果可能的话,应用应该尽量在主链外执行运算。(你买咖啡,不需要让世界都知道)

比如说在Plasma MVP中, 几乎所有的交易时间(tx)都是在以太坊之外进行的。 只有充值(deposit)和提现(withdrawals),这样资产进入和退出的关键点是在智能合约上执行的。 这个流程是离子网络(Plasma)的标准。所有不需要进出只能合约的数据和交易,八成都可以在链下执行。

#状态承诺

当我们在链下执行大量交易的时候,我们需要一种方法来确保所有的改动都是最终的(不可继续篡改)。 为此,我们引入了“状态承诺”的概念(state commitment)。 一个state commitment 是一种可以存储一个压缩的应用状态的加密学方法。

但是,如果把和应用相关的所有状态都存下来的话就违反了离子网络(Plasma)的本意。 因此我们通常会用 Merkle trees. 这些“承诺”就变成了应用的存档点。(打过游戏对吧,打boss前要存档哈)

#退出

离子网络(Plasma)应用会通过“状态承诺”来完成用户从侧链的退出。我们通常称之为“退出应用”(exiting application)。

让我们来用一个支付网络的应用来说明这个应用场景。 这个支付网络的“状态承诺”(state commitments)八成会包含每个用户的余额信息。 如果一个用户想要他们的资产退出(exit)这个应用,他需要想主链的智能合约证明,他在侧链的确有相应的资产来提现。 为完成这个证明,我们通常会使用Merkle proof.


这些就是基本的离子网络(Plasma)的基本组件。 结下来我们讲介绍Plasma MVP,第一个我们会详细介绍的离子网络(Plasma)的应用. 在那个例子里,我们会探索如何用这些基本组件来搭建一个真实的基于离子网络(Plasma)的支付网络(payment network)。