等離子與分片：更好的創新可擴展性解決方案是什麼？

區塊鏈可擴展性仍然是一個關鍵挑戰，促使人們探索 Plasma 和分片等創新的區塊鏈可擴展性解決方案。 

隨着去中心化網絡的不斷發展，更有效地處理交易並滿足不斷增長的用戶需求的需求變得越來越緊迫。 Plasma 和分片都提供了獨特的方法來解決這一基本挑戰，旨在優化交易吞吐量和整體網絡性能。  

在本指南中，我們將探討這兩種策略的複雜性，揭示它們的獨特功能、優點和潛在缺點。 通過研究每種方法的核心原則、機制和現實世界的影響，我們全面瞭解這些技術如何塑造區塊鏈可擴展性的格局。 加入我們，我們將揭開這些競爭解決方案的複雜性，並闡明它們對去中心化系統未來的貢獻。

什麼是等離子？

Plasma，俗稱 Ethereum Plasma，因爲它是由 Ethereum 聯合創始人 Vitalik Buterin 首次提出的，是一種旨在增強 Ethereum 網絡性能的擴展解決方案。 其核心前提圍繞建立一個側鏈網絡，與 Ethereum 區塊鏈（通常稱爲主鏈）保持最小程度的交互。 Plasma 的基礎結構採用類似於區塊鏈樹的分層排列，其中多個“子鏈”分層在主鏈之上。

Plasma 框架支持創建大量側鏈（也稱爲子鏈），本質上通過利用智能trac和 Merkle 樹充當 Ethereum 區塊鏈的壓縮副本。

這些側鏈經過獨特設計，可以執行定製的智能trac，滿足不同實體的不同需求。 這種適應性使得能夠創建針對特定用例定製的獨特 Plasma 智能trac，從而使公司能夠利用 Plasma 框架的潛力來滿足其個人需求。

通過利用主鏈提供的安全性，Plasma 促進了衆多子鏈的部署。 這些鏈dent運作，遵守預定的指導方針並追求不一定與主鏈的目標一致的特定目標。 該設計策略旨在緩解主 Ethereum 鏈內的擁塞問題。

Ethereum Plasma 的組成部分

EthereumPlasma的機制，探索支撐該網絡的基礎組件至關重要：

1. 鏈下計算

鏈下計算的概念在 Ethereum 網絡參與者中建立了信任感。 它促進了主 Ethereum 鏈之外的多個交易的結算。 這一原則源於這樣一個概念：並非每筆交易都需要主鏈上所有節點的驗證。  

因此，這種選擇性的交易驗證減輕了主鏈上的工作量，緩解了擁塞並提高了效率。 開發人員精心構建 Plasma 區塊鏈，通常僱用單個操作員來加快交易處理，從而實現更快且更具成本效益的交易。

2. 國家承諾

Ethereum Plasma 採用在 Ethereum 主網上定期發佈狀態承諾的做法。 這種同步確保了子鏈狀態的相互瞭解並保持它們之間的兼容性。  

這種相互作用對於 Plasma 利用主鏈安全性的能力至關重要。 雖然交易發生在鏈外，但最終結算是在 Ethereum 主執行層內進行的。 這種環環相扣的關係可以防止不一致並防止無效交易的擴散。

3. 出入

將以 Ethereum 主鏈與 Plasma 合併時，兩個區塊鏈之間的無縫交互是一個基本先決條件。 

這就需要建立一個促進資產轉移的通信通道，從而實現可擴展的解決方案。 Plasma 通過 Ethereum上的主trac來執行此操作，協調進入和退出的機制。

4.爭議仲裁

爭議解決是 Ethereum Plasma 可擴展性設計的關鍵方面。 採用植根於交易完整性執行的機制來應對參與者惡意行爲的可能性。  

這種保護措施被稱爲“欺詐證明”，旨在dent參與可疑行爲的參與者。 欺詐證明充當對特定狀態轉換的有效性提出質疑的主張。  

用戶在檢測到潛在的雙重支出時調用它們，即在確認完成之前嘗試使用資產兩次。 保持警惕和及時報告是這一過程有效性的關鍵。 及時發佈欺詐證據的用戶會停止非法交易，從而對罪犯採取懲罰行動。

Ethereum Plasma 如何運作？

從本質上講，Plasma 代表了一種主鏈外解決方案，其戰略設計旨在顯着提高 Ethereum 網絡和類似區塊鏈的運營效率。 這種優化是通過將大部分處理任務從主鏈卸載到較小的專用鏈網絡上來實現的，每個鏈服務於不同的功能。

儘管 Plasma 交易是在鏈下執行的，但它們是在 Ethereum 主執行層上結算的，以確保安全保證。 然而，完成鏈下交易需要運營商定期發佈“國家承諾”，負責生成等離子鏈區塊。 這些承諾類似於源自 Merkle 樹的 Merkle 根，是在不泄露價值的情況下承諾價值的加密方式。 它們防止改變承諾的價值觀，並在維護安全方面發揮關鍵作用。

Merkle 根是能夠壓縮大量數據的加密結構。 這些根也稱爲“區塊根”，可以代表整個區塊交易，有助於確認小數據是否包含在更廣泛的數據集中。 用戶可以使用 Merkle 證明來驗證數據包含，特別是爲了證明特定區塊中交易的存在。

Merkle 根通過將鏈下狀態數據傳輸到 Ethereum來實現重要目的。 類似地，它們充當“保存點”，操作員在其中表示特定時間 Plasma 鏈的狀態，並用 Merkle 根作爲證據來證實它。 這種使用默克爾根承諾持續的等離子鏈狀態的行爲被稱爲“狀態承諾”。

儘管 Plasma 概念最初由 Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 於 2017 年 8 月提出，旨在解決 Ethereum的可擴展性挑戰，但 Plasma 概念表現出了與其他區塊鏈平臺集成的適應性。 Joseph Poon 是 Bitcoin閃電網絡提案的支持者，他在強調 Plasma 和閃電網絡作爲各自區塊鏈的可擴展性解決方案之間的協同作用方面發揮了重要作用。 值得注意的是，雖然這些解決方案具有共同的目標，但它們採用不同的方法和機制。

Ethereum Plasma 項目仍然是一項開源計劃，其代碼存儲庫可在 GitHub 上訪問。 爲了更深入地瞭解技術的複雜性，Plasma 官方白皮書是寶貴的資源。 儘管處於發展的初級階段，等離子的概念仍具有巨大的前景。 成功實施有可能爲 Ethereum 網絡開啓一個高效的新時代，同時也可以作爲其他尋求可擴展性解決方案的區塊鏈網絡的基礎模板。

使用 Plasma 實現區塊鏈可擴展性的好處

• 等離子鏈相對於渠道具有明顯的優勢，它可以將資產或代幣轉移到任何接收者，而不是僅限於雙邊各方的渠道交易。
• Plasma 鏈相比側鏈具有關鍵優勢，因爲它錨定在主鏈的安全性內。雖然側鏈漏洞不會影響主鏈，但它無法保護側鏈上的用戶。相比之下，Plasma 鏈充分利用了主鏈的安全性，當 Plasma 鏈面臨威脅時，用戶可以退出到主鏈。這種動態機制賦予了 Plasma 鏈比側鏈。

使用 Plasma 實現區塊鏈可擴展性的侷限性

• Plasma 的一個固有限制是，對於想要將代幣從第 2 層轉移到第 1 層的用戶來說，提現時間很trac。
• 用戶提款需要等待 7 至 14 天，這對於審查提款交易的合法性和防止欺詐活動至關重要。

什麼是分片？

分片是一種技術，涉及將區塊鏈或數據庫劃分爲更小的分區部分（稱爲分片），每個部分管理特定的數據段。 這減輕了處理所有網絡交易的單鏈的壓力。 分片充當單獨的區塊鏈，能夠處理其交易，而主鏈或信標鏈則監督分片交互。 此第 1 層網絡升級通過分配工作負載來增強可擴展性。 Ethereum 是最早採用分片的區塊鏈之一，它開始向可擴展的權益證明網絡過渡，並使用信標鏈協調多個分片。

一大優勢是簡化了節點操作。由於數據被劃分到各個分片中，驗證節點不再需要存儲整個區塊鏈歷史記錄，只需專注於數據完整性確認。分片網絡與 Rollup 相輔相成，Rollup 通過驗證鏈下交易並將其整合到主鏈上來提高可擴展性。分片技術允許 Rollup 更快速地報告狀態，從而提升了 Rollup 的效率。

然而，分片會帶來安全問題。 惡意行爲者獲得分片的控制權可能會破壞網絡的其他部分。 爲了防止這個問題，需要適當的監管和保障措施，因爲接管分片比劫持整個非分片網絡相對容易。

分片如何工作？

分片在實現高效的數據存儲分佈方面發揮着關鍵作用，從而提高了匯總的成本效益並簡化了節點操作。 這種方法使第 2 層解決方案能夠利用 Ethereum的安全性，同時保持較低的交易費用。

Ethereum 區塊鏈目前託管着三千多個去中心化應用程序 (dApp)，這凸顯了對分片等可擴展性解決方案的迫切需求。

分片需要將網絡劃分爲更小的單元或分區，每個單元或分區都大大提高了網絡的每秒事務數（TPS）。 

然而，雖然分片可能看起來很簡單，但它涉及幾個關鍵組成部分和複雜性：

1. 節點

區塊鏈網絡中的節點處理和管理網絡中發生的所有交易量。 這些自治實體的任務是保存和存儲分散的網絡生成的數據，包括賬戶餘額和交易歷史記錄。 節點管理網絡內的所有活動、數據和交易，這是自網絡誕生以來一直存在的設計決策。

然而，這種設計阻礙了交易處理速度，儘管它通過在每個節點上存儲每筆交易來維護區塊鏈安全。 這種緩慢的交易處理對區塊鏈有望管理數百萬筆交易的未來構成了障礙。

2.水平分區

分片可以通過數據庫的水平分區來實現，其中根據行的特徵將行分爲段或分片。 

例如，一個分片可以專注於存儲交易歷史記錄和特定類別地址的當前狀態。 分片還可以根據它們包含的數字資產類型進行分類，從而允許涉及這些資產的專門交易處理。

區塊鏈分片的好處

由於所有節點在處理之前需要就交易的合法性達成共識，因此區塊鏈網絡的處理能力受到限制。 這一要求保持了 Ethereum 和 Bitcoin等網絡的去中心化性質，其中每個節點都保留整個區塊鏈歷史記錄並處理每筆交易。

1.數據安全和壓縮

這種設計增強了網絡安全性，防止惡意收購或交易更改，儘管它妨礙了可擴展性。 分片區塊鏈引入了一種替代方案，允許節點放棄下載完整歷史記錄或驗證每筆交易。 這增強了網絡性能，增強了容納更多用戶的能力。

2.增強的可擴展性

分片最重要的好處是它爲區塊鏈提供的可擴展性提升。 分片允許集成額外的節點和更大的數據集，而不會顯着降低事務速度。 這有可能加速區塊鏈技術在各行業的採用，特別是在金融領域，更快的交易可以促進與中心化支付系統的競爭。

3. 改善可訪問性

分片帶來了兩個補充優勢：提高網絡參與度和提高用戶可訪問性。 Ethereum分片的預期增強可能會減少運行客戶端的硬件先決條件，從而允許個人計算機和移動設備參與。 這種訪問民主化可以擴大網絡參與。

分片中的安全注意事項

需要注意的是，分片在區塊鏈網絡中的應用正處於初步測試階段。 它主要與以下風險有關：

1.碎片碰撞的風險

一個安全問題與分片衝突有關，其中一個分片接管另一個分片或覆蓋其數據。 這種風險可能會導致數據丟失或惡意分片引入損壞的數據。 Ethereum 2 通過將節點隨機分配給分片並定期重新分配來減輕這種風險。

2. 分片損壞的風險

將每個分片視爲一個獨立的區塊dent 網絡及其用戶和數據揭示了潛在的風險——分片損壞。 獲得分片控制權的攻擊者可能會引入欺詐性交易。 Ethereum 通過隨機分片分配和重新分配來解決這個問題，阻止攻擊者預測和利用漏洞的能力。

結論

Plasma 由 Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 率先提出，它引入了與主鏈交互最少的側鏈。這種架構允許創建多個帶有自定義智能trac的子鏈，從而在保證安全性的同時緩解主鏈的擁堵。

相比之下，分片側重於將網絡劃分爲更小的、可管理的部分，稱爲分片。 每個分片處理特定的交易，減輕單個鏈的壓力並增強可擴展性。

雖然 Plasma 和分片都有可擴展性的目標，但它們擁有獨特的機制。 Plasma 強調側鏈，使用例多樣化，而分片則側重於分割主鏈以提高效率。 他們的持續開發將重塑區塊鏈的潛力，提供解決可擴展性挑戰的替代方案。

2025年9月更新.