區塊鏈擴展技術 – 以太坊外鏈 Plasma

在 2017 年 8 月 10 號,以太坊之神 Vitalik 與比特幣閃電網路創辦人 Joseph Poon 共同提出了以太坊的側鏈擴展技術 Plasma

在 2018 年 5 月 30 號,以太坊 P2P 支付系統 OmiseGO 舉辦的線上即時問答中,Vitalik 打趣地指出:

若 Sharding 可以幫助提升交易速度 100 倍、Plasma 也可以幫助提升 100 倍,以太坊就可以達到 10,000 倍的提速。

Sharding 分片是一種區塊鏈內部分裂的擴展技術,Plasma 則是一種外部嫁接的側鏈擴展技術。先前我們已介紹過了 Sharding 與其擴展幅度的潛力,此篇我們就來看看什麼是 Plasma。(詳細 Sharding 文章請見這裡)

 

 

什麼是 Plasma?

以太坊的交易傳輸速度目前約為 15 TPS (每秒成交 15 筆交易),而現今坊間的信用卡公司處理交易速度可平均達到 2,000 TPS 以上,達到每秒萬級的交易速度一直是以太坊努力的目標,若能達到與 VISA 一樣的交易效能,身為去中心化且具隱私性的交易平台必能達到世界普及。

Plasma 與 Sharding 都與以太坊密不可分,都為以太坊提出採用作為區塊鏈擴展提速的策略性技術。以太坊 Plasma 如同比特幣閃電網路 Lightning Network 一般,都為一種側鏈/鏈外技術

Plasma 與其他側鏈/鏈外技術的基本擴展概念都一樣,交易節點在主鏈外有另行通道,在另行通道完成的交易不用每筆都需經過鏈上網路全節點共識,而是批次性的上傳寫入主鏈帳本中,因此可達到高並發。

Plasma 為了確保運作側鏈的節點有持續動力可自動自發的維持與主鏈鏈上的連接,將導入獎勵機制讓節點可被激勵來建立自己的 Plasma 鏈。



Plasma 運作邏輯

任何人都可以在以太坊主鏈上創建個人化的 Plasma 智能合約,這些部署在以太坊主鏈上的 Plasma 智能合約就為 Plasma 的根鏈 root chain,這些 Plasma root chain 以樹狀的結構管理著 Plasma 的子鏈 child chain。

Plasma 鏈上的交易都以哈希值的形式紀錄在子鏈的區塊頭 (block head),廣播交易紀錄寫為主鏈帳本時,主鏈會稽核從子鏈提交哈希區塊頭,當主鏈判定交易有詐欺嫌疑時,隨時有權力將交易退回並懲罰區塊的創建者。

所有在 Plasma 鏈上的交易完成都是依靠加密簽章,不需要經過主鏈的共識,經過一段時間後才批次性的廣播並寫入主鏈中。因此大量在 Plasma 上的所有交易最後只會濃縮成少數比交易打包進主鏈中,大幅度降低區塊鏈膨脹問題。

區塊鏈膨脹:隨著以太坊智能合約的成長,為了記載所有運行智能合約與交易紀錄,以太坊已生成非常龐大的區塊數量,且全部區塊的容量加總目前已超越比特幣成為全世界容量負載最大的區塊鏈,使得讓以太坊區塊鏈容量不隨著每筆交易數量正比成長成為一大解決目標,Sharding 與 Plasma 的出現除了併發提速外也帶來了容量附載壓縮的好處。

 

Plasma 優缺點

Plasma 獨立運行在以太坊鏈外,除了可大幅提升交易速度外還有在 Plasma 機制故障時不影響以太坊主鏈繼續運作的優勢,Sharding 分片由於為區塊鏈內部的空間,若所有分片系統無法運作即造成主鏈癱瘓。

雖然 Plasma 與主鏈沒有相依的特性使得不會額外造成主鏈的傷害,但若在 Plasma 上所有運作的節點同時癱瘓,因為完成的交易行為並沒有記錄在主鏈上,會使得這段期間的所有交易即便 Plasma node 喚回也都不算數。

因此讓 Plasma 節點自主運作的獎勵機制與 Plasma 交易節點同時斷鏈的機制防範格外重要。

 

以太坊擴容延伸閱讀

區塊鏈擴容 – 分片 Sharding
區塊鏈擴容 – 側鏈 Sidechain