如何区分侧链、Plasma和分片?

2019-08-13 16:07 栏目:经验之谈 来源:网络整理 查看()
前言:分片,侧链和等离子之间有什么区别?虽然它们都有类似的轮辐式结构,但实际上它们有很多不同之处。本文作者是Vitalik Buterin,由“Blue Fox Notes”社区的“UH”翻译。 经常有一个问题要问:切片和侧链或等离子体之间有什么区别?所有这三个系统似乎都涉及中心辐射,中央“骨干”作为系统的共识骨干,以及一组包含实际用户级交易的“子链”。来自子链的哈希值通常会定期发布到主链(理论上,可能没有集线器的碎片,但到目前为止尚未完成;本文不关注它们,但它基本相同)。 鉴于这种基本相似性,为什么使用一种方法而不是另一种? 容易将侧链与等离子体分离。 等离子链是非监管特征的侧链:如果等离子链中存在任何错误,则可以检测到错误,并且用户可以安全地退出等离子链,同时防止攻击者造成长期损害。用户的唯一成本是他们必须等待挑战期并在主链上支付更高的交易费用,并且主链不可扩展。 普通的侧链没有此安全功能,因此它们没有等离子安全性。然而,在许多情况下,设计等离子链更加困难。有人可能会认为,对于许多低价值的应用程序,不值得为安全性添加这些复杂性。 那么如何区分等离子和碎片呢? 关键技术差异与紧耦合的概念有关。紧耦合是切片的属性,但不是侧链或等离子的属性。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密不可分。也就是说,根据定义,将无效主链块指定为依赖性的子链块是无效的,更重要的是,根据定义,包含无效子链块的主链块也是无效的。 在非碎片区块链中,这些区块是安全可用且高效的,如规范链的概念所定义(即,每个人接受的链表示“真实”历史)。例如,在比特币和以太坊的情况下,人们通常所说的规范链是“最长的有效链”。 在一个支离破碎的区块链中,根据定义,规范链是最重要的有效和可用链。这种观点也适用,其中有效性和可用性要求都适用于主链或切片链。但是,碎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,因为数据太多。 切片链的工程挑战是通过为用户提供最大信任和实用的间接方法来克服上述限制,以验证哪些链完全可用且有效,以便他们可以确定哪个链是规范链。 在实践中,这包括诸如委员会,SNARK/STARK,渔民机制以及欺诈和数据可用性证书等技术。 如果链结构不具有这种紧密耦合属性,则它不是第1层分段方案,而是基于第1层链而没有可伸缩性的第2层系统。 等离子体不是一个紧密耦合的系统:无效的等离子体块肯定可以将其块头提交给以太坊主链,因为以太坊主链完全不知道它是否代表无效的等离子体块,甚至以太坊主链连接到它作为等离子块。不确定。它看到的只是一个包含一些数据的事务。然而,单个等离子链的失效仅限于等离子链。 •碎片化:非常努力地确保系统每个部分的整体有效性和可用性。 •等离子:接受本地发生的错误,但试图限制其后果。 但是,如果您尝试分析此过程:用户执行“间接验证”过程以确定他们观察的链是否完全有效且可用(并且不下载所有数据并执行事务),那么此时您将找到它与Plasma的工作方式有更多的相似之处。 例如,为了防止可用性问题,他们使用渔民计划的常用技术:如果某个节点发现该块的特定部分不可用,它可以质疑此发布声明以创建任何人都可以发布该数据的时间段。如果块在足够长的时间内没有遇到质询,则可以恢复块和它作为依赖项引用的所有引用。这看起来类似于Plasma。在Plasma中,如果块不可用,则用户可以向主链发布消息以退出其状态。 这两种技术最终都以同样的方式受到压力:如果在分片系统中存在太多错误挑战,则用户无法跟踪是否已经回答了所有可用性挑战。同样,如果等离子系统中存在太多可用性挑战,那么主链将不堪重负,因为出口将填充链块。 在这两种情况下,似乎系统名义上可扩展(O(C ^ 2),其中C是节点的计算能力),但是在发生攻击时,可扩展性下降到O(C)。但是,相对而言,碎片化可以更好地防范这个问题。 首先,现代分片是使用随机抽样的委员会设计的,因此即使委员会也不能轻易导致伪分块的创建,除非它们拥有链中所有验证者组的大多数验证者(可能超过1/3)。 其次,有一种比渔民更好的处理数据可用性的策略:数据可用性证明。在使用数据可用性证明的方案中,如果该块不可用,则客户端的数据可用性检查将失败,并且客户端将看到该块不可用。如果该块无效,那么即使是单个欺诈证书也会说服整个块这个事实。 O(1)大小欺诈证书允许客户信任O(C)大小块无效。因此,O(C)数据足以使客户端确信O(C ^ 2)数据的无效性。 (这是最糟糕的情况,客户正在处理N个姐妹区块,所有这些区块都有相同的父区块,其中只有一个是有效的;只要有可能,一条欺诈证据就足以证明整个无效的无效区域因此,理论上,切片系统不容易被相对于等离子链的DoS攻击所淹没。 同样,在大型和大多数攻击者面前,碎片链提供了更强的保证(超过1/3甚至1/2的验证者)。等离子链可以被主链中51%的攻击成功攻击;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%的攻击无法审查它们。 第四,碎片链提供的防御更容易概括;等离子体的退出模型要求将状态划分为不连续的部分,每个部分都符合单个参与者的利益,而碎片链依赖于数据可用性证明,防欺诈,渔民和随机抽样在理论上是常见的。 因此,第二层提供的有效性和有用性确实存在很大差异,它们是有限的和复杂的,因为它们需要对激励进行明确推理,并且要了解哪一方对国家的那一部分感兴趣,它还需要保证它由layer1系统提供,承诺完全满足它们。 然而,等离子链也具有很大的优势。 首先,它们可以进行迭代,并且可以快速实施新设计,因为每个等离子链可以单独部署,而无需协调生态系统的其余部分。 其次,从本质上讲,碎片化更加脆弱。这是因为它试图保证一定数量数据的绝对和整体可用性和有效性,并且必须在协议中设置;太少,系统的可扩展性低于应有的;太多了,整个系统都有受损的风险。 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调整以适应环境的变化。 单个操作员等离子链也可用于提供比分片系统更多的隐私,并且分片系统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,因为分片系统的完整数据可用性要求需要额外的冗余级别作为安全余量。另一方面,可以最小化每个数据的数据要求,并且从长远来看,每个单独的数据可能仅需要被复制几次而不是像在分片系统中那样被复制一千次。 因此,从长远来看,具有碎片和底层等离子链的混合系统可以提供更大的可扩展性,这似乎是服务不同用户组的最可能的方式。而不是完全依赖于一种或另一种策略。 不幸的是,在足够的进步水平下,等离子和碎片属于同一设计。在一些关键方面,两者之间存在不可或缺的差异(例如,客户端在分片系统中执行的数据可用性检查无法移动到Plasma中的主链,因为这些检查只是主观地完成并且基于私有仅在有效时才有效这些信息是可用的。) 但这两个可扩展的解决方案,包括国家渠道,前景广阔。 (作者特别感谢王敬兰的评论和反馈)
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