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V神:如何区分侧链、Plasma和分片?

比特币资讯 独木独木 2019-08-14 103 次浏览 0个评论

V神:如何区分侧链、Plasma和分片?


经常有一个问题:切片和侧链或等离子体有什么区别?这三个系统似乎都涉及到中心辐射结构(轮毂和辐),中心“主链”作为系统的共识骨干,以及一组包含实际用户级事务的“子链”。来自子链的散列值通常定期发布到主链(理论上,没有集线器的切片链是可能的,但尚未完成;本文暂时没有重点讨论它们,但它们之间没有什么区别)。


考虑到这种基本的相似性,为什么要使用一种方法而不是其他方法呢?


这是一个简单的区分侧链和等离子体。


等离子体链不是保管功能的侧链:如果等离子体链中发生任何错误,可以检测到错误,用户可以安全退出等离子体链,同时防止攻击者造成长期损害。唯一的代价是用户不得不等待挑战期并在主链上支付较高的交易成本,而主链是不可扩展的。


普通的侧链没有这个安全特性,所以它们不是等离子体安全的。然而,在许多情况下,等离子体链的设计更加困难。有人可能会说,对于许多低价值的应用程序来说,安全性不值得增加这些复杂性。


那么,你如何区分等离子体和切片呢?


关键的技术差异与紧耦合的概念有关。紧耦合是一个分段属性,而不是侧链或等离子体属性,也就是说,主链(以太坊2.0中的“信标链”)的有效性与子链的有效性是分不开的。也就是说,根据定义,无效的主链块被指定为依赖的子链块,更重要的是,包含无效子链块的主链块也是无效的。


在非分段区块链中,根据规范链的概念(即每个人都接受为“真实”历史的链),这些块是安全可用的和有效的。例如,就比特币和以太坊而言,规范链通常称为“最长有效链”。


在区块链切片中,根据定义,规范链是最有效和可用的链,这一观点也适用,其中有效性和可用性要求同时适用于主链和切片链。然而,切片系统面临的新挑战是用户无法直接验证任何给定链的有效性和可用性,因为有太多的数据。


切片链的工程挑战是通过向用户提供最大程度的不信任和实用的间接方法来验证哪条链是完全可用的和有效的,从而使用户能够确定哪条链是规范链,从而克服上述限制。


在实践中,这包括以下技术:委员会、SNAKS/STARKS、渔民机制以及欺诈和数据可得性证明。


如果链结构不具有如此紧密耦合的属性,那么它就不是一种分层方案,而是一种基于层-1链的无扩展性的第二层系统。等离子体不是紧密耦合的系统:无效的等离子体块绝对可以将其块头提交给以太坊主链,因为以太坊主链不知道它是否代表无效的等离子体块,甚至以太坊主链也不是等离子体块。它所看到的只是包含一些数据的事务。然而,单个等离子体链的失效结果仅限于等离子体链。


切片:尽力确保系统每个部分的整体有效性和可用性。


等离子:接受在本地发生的错误,但试图限制其后果。


但是,如果您试图分析这个过程:用户执行一个“间接验证”过程来确定他们观察到的链是否完全有效和可用(并且没有下载所有数据并执行事务),那么此时您会发现它的工作方式更类似于等离子体。


例如,为了防止可用性问题,他们采用了一种常见的技术,即渔夫方案:如果节点看到块中某个不可用的特定片段,它可以对此发布声明提出质疑,并创建一个任何人都可以发布数据的时间段。如果块在足够长的时间内没有受到挑战,则可以将该块及其所有引用还原为依赖的块。这看起来类似于等离子体,在等离子体中,如果没有可用的块,用户可以将消息发布到主链以退出其状态。


这两种技术都以同样的方式受到压力:如果切片系统中存在太多错误挑战,用户无法跟踪是否所有可用性挑战都得到了解决。同样,如果等离子体系统中存在太多的可用性挑战,则主链将不堪重负,因为退出将填充链接块。


在这两种情况下,名义上系统似乎具有扩展性(O(C^2),其中C是节点的计算能力),但在发生攻击时,可伸缩性下降到O(C)。但是,相对来说,切片对这个问题有更多的防御能力。


首先,现代切片设计使用随机抽样委员会,因此即使是一个委员会也不可能轻易地控制虚假块的生成,除非谁拥有链上所有验证器组的大多数验证器(可能大于1≤3)。第二,在处理数据可得性方面,有一个比渔民更好的策略:数据可得性的证明。在使用数据可用性验证的方案中,如果一个块不可用,则客户端的数据可用性检查将失败,客户端将看到该块不可用。如果该块无效,即使是一份欺诈证书也会使整个块确信这一事实。


O(1)大小的欺诈证明客户可以相信阻止O(C)的大小是无效的。因此,O(C)数据足以使客户相信O(C^2)数据是无效的。(这是最坏的情况,客户正在处理N个姐妹块,所有这些块都具有相同的父块,其中只有一个是有效的;如果更有可能的话,一个欺诈证据就足以证明整个无效链的无效。因此,与等离子体链相比,理论上切片系统不容易被DoS攻击淹没。


第三,面对大规模和大多数攻击者,切片链提供了更强的保证(超过1≤3甚至1≤2的验证器)。主链中发生的51%的攻击总是可以成功地攻击等离子链;切片链不能。这是因为数据可用性证书和欺诈证书发生在客户端而不是链上,因此51%的攻击无法对它们进行检查。第四,切片链提供的防御更容易推广;等离子体的退出模型要求状态被划分为离散的部分,每个部分都是为了单个参与者的利益,而切片链依赖于数据可用性的证明,以及欺诈的证明,渔夫和随机抽样在理论上都是常见的。因此,第二层所提供的效力和效用之间确实有很大的差别,因为它们是有限的和复杂的,因为它们需要明确的激励理由,并且为了了解哪一方对国家的这一部分感兴趣,还必须确保第一层制度能够充分满足它们的要求。


然而,等离子体链也有很大的优势。首先,它们可以迭代,新的设计可以快速实现,因为每个等离子体链可以单独部署,而不需要协调生态系统的其余部分。第二,从本质上看,支离破碎更加脆弱。这是因为它试图确保一定数量的数据的绝对和全面可用性和有效性,并且必须在协议中设置;如果太少,系统的可伸缩性就会比它应该的要低;如果有太多的数据,整个系统将面临被破坏的风险。


可伸缩性的最大安全级别还取决于系统的用户数,这是一个不可预测的变量。另一方面,等离子链允许不同的用户在这方面做出不同的权衡,并允许用户更灵活地适应环境的变化。单个操作人员的等离子体链也可以提供比胶片系统更多的隐私,切片系统中的所有数据都是公开的。即使不需要隐私,它们也可能更有效,因为切片系统的全部数据可用性需要额外的冗余作为安全裕度。另一方面,每个切片的数据需求可以最小化,从长远来看,每个单独的切片可能只需要复制几次,而不是像切片系统中那样复制一千次。因此,从长远来看,具有切片的底部和底部等离子链的混合系统可以提供更大的可扩展性,这似乎是更好地满足不同用户群体的需求的最有可能的方式,而不是仅仅依靠一种或那种策略。


不幸的是,在足够的推进水平,等离子和切片落入相同的设计。在某些关键领域,这两者之间存在着不可弥补的差异(例如,客户端在切片系统中执行的数据可用性检查不能移动到等离子体中的主链,因为这些检查只有在主观的和基于私有信息的情况下才有效。)


但这两种可扩展的解决方案,包括国家渠道,都有着光明的前景。


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