如何正確的理解Plasma和Plasma Cash的基礎(chǔ)概念

前言：我們知道Plasma是以太坊擴容方案之一，那么，到底什么是Plasma？什么是Plasma Cash？本文給我們一些簡要的說明。

Plasma是一種設(shè)計模式，它允許鏈外消息驅(qū)動鏈上資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移。它通過將交易吞吐量轉(zhuǎn)移到Plasma鏈來實現(xiàn)對根鏈的擴展。你可以把它看作是一個教授需要在短時間內(nèi)批改許多考卷。教授可以將這項工作委托給助教，他們查看考卷上的每個問題并計算對應(yīng)的分?jǐn)?shù)，但只向教授報告總分。

每個Plasma鏈將交易排序的信息壓縮到單個哈希，并存儲在根鏈上。像比特幣和以太坊這樣的就是根鏈——這些區(qū)塊鏈具有更強的安全性和去中性化保證（安全性和活性）。本篇文章將使用以太坊作為根鏈例子貫穿全文。

“Plasma 不是在中心化服務(wù)器上貼上一個Merkle樹。”——Vitalik Buterin，2018年于TechCrunch，瑞士Zug

Plasma設(shè)計的兩個主要分支稱為Plasma MVP 和Plasma Cash。首先，讓我們了解一下背景信息，從宏觀角度了解下簡單的用戶流，之后再更深入地探討每個部分。

在開始之前，讓我們先快速了解一下基本概念：

稀疏Merkle樹：一種大小不變的完美Merkle樹，之所以稱之為“稀疏”，是因為大部分葉子是空的。

經(jīng)濟最終性：保證操作永遠(yuǎn)不會逆轉(zhuǎn)，除非提供最終結(jié)果的一方將一大筆錢燒毀。

UTXO：未消費交易輸出（unspent transaction output）。每筆交易都必須具有來自有效UTXO 集的輸入。每筆交易的輸出將成為新的UTXO 集的一部分。比特幣就使用UTXO模型。

現(xiàn)在開始闡述Plasma。

1： 運營者將Plasma合約部署到主網(wǎng)

像交易所這樣的實體，如希望擁有高交易吞吐量和低延遲（甚至實現(xiàn)即時的經(jīng)濟最終性）的實體將受益于運行Plasma鏈并成為運營者。合約所有者包含在合同的初始化中。

2:Plasma運營者創(chuàng)建區(qū)塊

運營者的眾多角色之一是聚合和排序交易，并將其打包到區(qū)塊中，然后將Plasma區(qū)塊的哈希提交到根鏈。

實現(xiàn)Plasma的方法有很多種。不同的Plasma鏈可以有不同的治理規(guī)則、不同的token、存儲狀態(tài)的方法等，但所有Plasma鏈會定期向根鏈提交哈希，以便繼承根鏈的安全性。

3： Kanye是一個新用戶，將ETH存入Plasma合同，并分配返回PETH

在兩種主要的Plasma設(shè)計中，你可以將任何token存入Plasma鏈并接收到與之相對應(yīng)的token。所以，如果Kanye存入ETH，他會得到PETH！如果他存入BTC，他就會得到PBTC！（Plasma Cash的規(guī)范更好地支持ERC721 資產(chǎn)，如加密貓，但并非所有Plasma規(guī)范都支持存入任何token）。

4： Kanye 向Donald匯款，但Donald還不在Plasma智能合約中

Kanye 并不僅限于匯款給那些已經(jīng)是Plasma合約成員的人！他也可以匯款給Donald這樣的以太坊巨鯨。

在“Plasma Cash”規(guī)范中，你存入的每個代幣都會被分配唯一的ID。這些唯一ID存儲在稀疏Merkle樹中。代幣有所分配的（Merkle樹的）葉子的索引，而這些索引是這些代幣可用于交易的唯一位置。

想想買賣房產(chǎn)——當(dāng)你交易房子時，房子不會移動，但擁有房子鑰匙的人會改變，房子的契據(jù)是當(dāng)事人的記錄以及所有權(quán)易手的頻率。這使得它非常容易檢查token的歷史記錄，因為你能夠輕易的在Merkle樹中查找到這些記錄！

在這里，我們具體看Kanye發(fā)送給Donald的token的索引。Kanye 在發(fā)送token時必須包含token的歷史記錄。如果token被多次交易，其歷史記錄可能會變得非常冗長！稍后我們將討論如何改善這種情況。但就目前而言，這對Donald來說可以接受，他只需要下載他關(guān)心的代幣交易歷史。

5： Donald 有兩種選擇： 繼續(xù)花費PETH 或創(chuàng)建退出交易以在根鏈上兌換出ETH

Donald 不需要向運營者提交消息成為Plasma合約會員，以實現(xiàn)退出PETH并贖回ETH。Donald想立即換掉代幣以保持匿名，所以他不想繼續(xù)使用他的PETH。

他拿到了token的歷史記錄，以證明所有權(quán)，并將記錄放入提交到 Plasma 合約的退出請求中。他的退出交易還包括gas費和作為抵押的保證金（以防止撒謊）。當(dāng)一切停當(dāng)，如果沒有人挑戰(zhàn)Donald，他能在根鏈上用PETH贖回ETH。

棒極了！我們已經(jīng)在宏觀上闡述了一個理想的場景，因此讓我們深入探討這一工作流中的每個部分：交易、退出和Plasma運營者的角色。請務(wù)必注意，它存在多種規(guī)范，不同執(zhí)行方案的規(guī)范之間存在差異，但以下內(nèi)容會讓你熟悉一些核心的Plasma 概念和詞匯。

交易

每當(dāng)Kanye 發(fā)送token時，他還必須同時發(fā)送該token的歷史記錄。在Plasma Cash中，用戶只需下載他們關(guān)注的代幣的交易歷史。分片客戶端驗證允許每個用戶的數(shù)據(jù)負(fù)載更輕。

但是，如果一枚代幣被花了很多很多次，那么該代幣的歷史就會變得很長并難以在交易中傳輸。解決這一問題的一種提議是引入檢查點。一旦檢查點最終確定，客戶只需提供從該檢查點（有最終性）開始的證明，這樣可以將證明的大小變成常數(shù)，而不是線性增長。

Plasma Cash檢查點基于加密經(jīng)濟聚合簽名，為在Y區(qū)塊高度的用戶X對代幣的所有權(quán)提供了經(jīng)濟保證。

遺憾的是，在Plasma Cash中發(fā)送任意小面額的代幣更加困難（Plasma借記或狀態(tài)通道是對這一缺陷的改進方案）。當(dāng)調(diào)用存款函數(shù)時，用戶指定其存款的面額，這一方案使得Plasma Cash適合發(fā)送ERC721非同質(zhì)token，而Plasma MVP的UTXO模型更適合處理任意面額交易。

退出

當(dāng)提款被認(rèn)為是如下情況，退出就產(chǎn)生了挑戰(zhàn)：

1. 退出一枚已經(jīng)花過的代幣

2. 雙重退出代幣

3. 退出有無效歷史記錄的代幣

任何人都可以提交欺詐證明來挑戰(zhàn)退出者，如果他們在撒謊，他們將失去他們的保證金。

黑客攻擊怎么辦？

Plasma鏈安全保證與根鏈一樣好。如果Plasma鏈被黑客攻擊，黑客必須提交退出交易，以得到他想竊取的所有資金！在Plasma Cash中，黑客必須在他的退出交易中包括保證金，他不能帶著所有竊取的資金潛逃。

Plasma運營者

Plasma運營者的主要作用是將交易聚合到區(qū)塊中，并將每個Plasma區(qū)塊的Merkle 樹發(fā)布到根鏈。

在更復(fù)雜的設(shè)計中，中心運營者可以由PoS 驗證者取代，從而緩解對交易審查的擔(dān)憂。然而，擁有中心運營商有很多好處，而且我們可以用Plasma運營者的保證金做很多有趣的事情：

· 即時經(jīng)濟最終性！由于運營者負(fù)責(zé)創(chuàng)建區(qū)塊，因此他們可以提供有關(guān)交易包含和排序的保證。運營者會因為撒謊而付出失去保證金的代價，因此用戶會立即知道他們的交易是否包括在內(nèi)。

· 無效退出處罰：可以懲罰運營者允許無效退出的通過，并消減其保證金中的資金。

· Casper驗證：運營者可以是Casper PoS驗證者（驗證者有保證金）

· 你能想到其他的嗎？

Plasmas總結(jié)