等离子与分片：更好的创新可扩展性解决方案是什么？

区块链可扩展性仍然是一个关键挑战，促使人们探索 Plasma 和分片等创新的区块链可扩展性解决方案。 

随着去中心化网络的不断发展，更有效地处理交易并满足不断增长的用户需求的需求变得越来越紧迫。 Plasma 和分片都提供了独特的方法来解决这一基本挑战，旨在优化交易吞吐量和整体网络性能。  

在本指南中，我们将探讨这两种策略的复杂性，揭示它们的独特功能、优点和潜在缺点。 通过研究每种方法的核心原则、机制和现实世界的影响，我们全面了解这些技术如何塑造区块链可扩展性的格局。 加入我们，我们将揭开这些竞争解决方案的复杂性，并阐明它们对去中心化系统未来的贡献。

什么是等离子？

Plasma，俗称 Ethereum Plasma，因为它是由 Ethereum 联合创始人 Vitalik Buterin 首次提出的，是一种旨在增强 Ethereum 网络性能的扩展解决方案。 其核心前提围绕建立一个侧链网络，与 Ethereum 区块链（通常称为主链）保持最小程度的交互。 Plasma 的基础结构采用类似于区块链树的分层排列，其中多个“子链”分层在主链之上。

Plasma 框架支持创建大量侧链（也称为子链），本质上通过利用智能trac和 Merkle 树充当 Ethereum 区块链的压缩副本。

这些侧链经过独特设计，可以执行定制的智能trac，满足不同实体的不同需求。 这种适应性使得能够创建针对特定用例定制的独特 Plasma 智能trac，从而使公司能够利用 Plasma 框架的潜力来满足其个人需求。

通过利用主链提供的安全性，Plasma 促进了众多子链的部署。 这些链dent运作，遵守预定的指导方针并追求不一定与主链的目标一致的特定目标。 该设计策略旨在缓解主 Ethereum 链内的拥塞问题。

Ethereum Plasma 的组成部分

EthereumPlasma的机制，探索支撑该网络的基础组件至关重要：

1. 链下计算

链下计算的概念在 Ethereum 网络参与者中建立了信任感。 它促进了主 Ethereum 链之外的多个交易的结算。 这一原则源于这样一个概念：并非每笔交易都需要主链上所有节点的验证。  

因此，这种选择性的交易验证减轻了主链上的工作量，缓解了拥塞并提高了效率。 开发人员精心构建 Plasma 区块链，通常雇用单个操作员来加快交易处理，从而实现更快且更具成本效益的交易。

2. 国家承诺

Ethereum Plasma 采用在 Ethereum 主网上定期发布状态承诺的做法。 这种同步确保了子链状态的相互了解并保持它们之间的兼容性。  

这种相互作用对于 Plasma 利用主链安全性的能力至关重要。 虽然交易发生在链外，但最终结算是在 Ethereum 主执行层内进行的。 这种环环相扣的关系可以防止不一致并防止无效交易的扩散。

3. 出入

将以 Ethereum 主链与 Plasma 合并时，两个区块链之间的无缝交互是一个基本先决条件。 

这就需要建立一个促进资产转移的通信通道，从而实现可扩展的解决方案。 Plasma 通过 Ethereum上的主trac来执行此操作，协调进入和退出的机制。

4.争议仲裁

争议解决是 Ethereum Plasma 可扩展性设计的关键方面。 采用植根于交易完整性执行的机制来应对参与者恶意行为的可能性。  

这种保护措施被称为“欺诈证明”，旨在dent参与可疑行为的参与者。 欺诈证明充当对特定状态转换的有效性提出质疑的主张。  

用户在检测到潜在的双重支出时调用它们，即在确认完成之前尝试使用资产两次。 保持警惕和及时报告是这一过程有效性的关键。 及时发布欺诈证据的用户会停止非法交易，从而对罪犯采取惩罚行动。

Ethereum Plasma 如何运作？

从本质上讲，Plasma 代表了一种主链外解决方案，其战略设计旨在显着提高 Ethereum 网络和类似区块链的运营效率。 这种优化是通过将大部分处理任务从主链卸载到较小的专用链网络上来实现的，每个链服务于不同的功能。

尽管 Plasma 交易是在链下执行的，但它们是在 Ethereum 主执行层上结算的，以确保安全保证。 然而，完成链下交易需要运营商定期发布“国家承诺”，负责生成等离子链区块。 这些承诺类似于源自 Merkle 树的 Merkle 根，是在不泄露价值的情况下承诺价值的加密方式。 它们防止改变承诺的价值观，并在维护安全方面发挥关键作用。

Merkle 根是能够压缩大量数据的加密结构。 这些根也称为“区块根”，可以代表整个区块交易，有助于确认小数据是否包含在更广泛的数据集中。 用户可以使用 Merkle 证明来验证数据包含，特别是为了证明特定区块中交易的存在。

Merkle 根通过将链下状态数据传输到 Ethereum来实现重要目的。 类似地，它们充当“保存点”，操作员在其中表示特定时间 Plasma 链的状态，并用 Merkle 根作为证据来证实它。 这种使用默克尔根承诺持续的等离子链状态的行为被称为“状态承诺”。

尽管 Plasma 概念最初由 Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 于 2017 年 8 月提出，旨在解决 Ethereum的可扩展性挑战，但 Plasma 概念表现出了与其他区块链平台集成的适应性。 Joseph Poon 是 Bitcoin闪电网络提案的支持者，他在强调 Plasma 和闪电网络作为各自区块链的可扩展性解决方案之间的协同作用方面发挥了重要作用。 值得注意的是，虽然这些解决方案具有共同的目标，但它们采用不同的方法和机制。

Ethereum Plasma 项目仍然是一项开源计划，其代码存储库可在 GitHub 上访问。 为了更深入地了解技术的复杂性，Plasma 官方白皮书是宝贵的资源。 尽管处于发展的初级阶段，等离子的概念仍具有巨大的前景。 成功实施有可能为 Ethereum 网络开启一个高效的新时代，同时也可以作为其他寻求可扩展性解决方案的区块链网络的基础模板。

使用 Plasma 实现区块链可扩展性的好处

• 等离子链相对于渠道具有明显的优势，它可以将资产或代币转移到任何接收者，而不是仅限于双边各方的渠道交易。
• Plasma 链相比侧链具有关键优势，因为它锚定在主链的安全性内。虽然侧链漏洞不会影响主链，但它无法保护侧链上的用户。相比之下，Plasma 链充分利用了主链的安全性，当 Plasma 链面临威胁时，用户可以退出到主链。这种动态机制赋予了 Plasma 链比侧链。

使用 Plasma 实现区块链可扩展性的局限性

• Plasma 的一个固有限制是，对于想要将代币从第 2 层转移到第 1 层的用户来说，提现时间很trac。
• 用户提款需要等待 7 至 14 天，这对于审查提款交易的合法性和防止欺诈活动至关重要。

什么是分片？

分片是一种技术，涉及将区块链或数据库划分为更小的分区部分（称为分片），每个部分管理特定的数据段。 这减轻了处理所有网络交易的单链的压力。 分片充当单独的区块链，能够处理其交易，而主链或信标链则监督分片交互。 此第 1 层网络升级通过分配工作负载来增强可扩展性。 Ethereum 是最早采用分片的区块链之一，它开始向可扩展的权益证明网络过渡，并使用信标链协调多个分片。

一大优势是简化了节点操作。由于数据被划分到各个分片中，验证节点不再需要存储整个区块链历史记录，只需专注于数据完整性确认。分片网络与 Rollup 相辅相成，Rollup 通过验证链下交易并将其整合到主链上来提高可扩展性。分片技术允许 Rollup 更快速地报告状态，从而提升了 Rollup 的效率。

然而，分片会带来安全问题。 恶意行为者获得分片的控制权可能会破坏网络的其他部分。 为了防止这个问题，需要适当的监管和保障措施，因为接管分片比劫持整个非分片网络相对容易。

分片如何工作？

分片在实现高效的数据存储分布方面发挥着关键作用，从而提高了汇总的成本效益并简化了节点操作。 这种方法使第 2 层解决方案能够利用 Ethereum的安全性，同时保持较低的交易费用。

Ethereum 区块链目前托管着三千多个去中心化应用程序 (dApp)，这凸显了对分片等可扩展性解决方案的迫切需求。

分片需要将网络划分为更小的单元或分区，每个单元或分区都大大提高了网络的每秒事务数（TPS）。 

然而，虽然分片可能看起来很简单，但它涉及几个关键组成部分和复杂性：

1. 节点

区块链网络中的节点处理和管理网络中发生的所有交易量。 这些自治实体的任务是保存和存储分散的网络生成的数据，包括账户余额和交易历史记录。 节点管理网络内的所有活动、数据和交易，这是自网络诞生以来一直存在的设计决策。

然而，这种设计阻碍了交易处理速度，尽管它通过在每个节点上存储每笔交易来维护区块链安全。 这种缓慢的交易处理对区块链有望管理数百万笔交易的未来构成了障碍。

2.水平分区

分片可以通过数据库的水平分区来实现，其中根据行的特征将行分为段或分片。 

例如，一个分片可以专注于存储交易历史记录和特定类别地址的当前状态。 分片还可以根据它们包含的数字资产类型进行分类，从而允许涉及这些资产的专门交易处理。

区块链分片的好处

由于所有节点在处理之前需要就交易的合法性达成共识，因此区块链网络的处理能力受到限制。 这一要求保持了 Ethereum 和 Bitcoin等网络的去中心化性质，其中每个节点都保留整个区块链历史记录并处理每笔交易。

1.数据安全和压缩

这种设计增强了网络安全性，防止恶意收购或交易更改，尽管它妨碍了可扩展性。 分片区块链引入了一种替代方案，允许节点放弃下载完整历史记录或验证每笔交易。 这增强了网络性能，增强了容纳更多用户的能力。

2.增强的可扩展性

分片最重要的好处是它为区块链提供的可扩展性提升。 分片允许集成额外的节点和更大的数据集，而不会显着降低事务速度。 这有可能加速区块链技术在各行业的采用，特别是在金融领域，更快的交易可以促进与中心化支付系统的竞争。

3. 改善可访问性

分片带来了两个补充优势：提高网络参与度和提高用户可访问性。 Ethereum分片的预期增强可能会减少运行客户端的硬件先决条件，从而允许个人计算机和移动设备参与。 这种访问民主化可以扩大网络参与。

分片中的安全注意事项

需要注意的是，分片在区块链网络中的应用正处于初步测试阶段。 它主要与以下风险有关：

1.碎片碰撞的风险

一个安全问题与分片冲突有关，其中一个分片接管另一个分片或覆盖其数据。 这种风险可能会导致数据丢失或恶意分片引入损坏的数据。 Ethereum 2 通过将节点随机分配给分片并定期重新分配来减轻这种风险。

2. 分片损坏的风险

将每个分片视为一个独立的区块dent 网络及其用户和数据揭示了潜在的风险——分片损坏。 获得分片控制权的攻击者可能会引入欺诈性交易。 Ethereum 通过随机分片分配和重新分配来解决这个问题，阻止攻击者预测和利用漏洞的能力。

结论

Plasma 由 Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 率先提出，它引入了与主链交互最少的侧链。这种架构允许创建多个带有自定义智能trac的子链，从而在保证安全性的同时缓解主链的拥堵。

相比之下，分片侧重于将网络划分为更小的、可管理的部分，称为分片。 每个分片处理特定的交易，减轻单个链的压力并增强可扩展性。

虽然 Plasma 和分片都有可扩展性的目标，但它们拥有独特的机制。 Plasma 强调侧链，使用例多样化，而分片则侧重于分割主链以提高效率。 他们的持续开发将重塑区块链的潜力，提供解决可扩展性挑战的替代方案。

2025年9月更新.