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前言：由于Layer 1擴展不易，Layer 2擴展一直也是區(qū)塊鏈擴展的重要探索方向。以太坊社區(qū)曾經(jīng)提出過Plasma的解決方案，但事后證明，Plasma在資金退出等問題上非常復(fù)雜，導(dǎo)致其很難成為真正可行的可擴展性解決方案。但Plasma的失敗并非沒有用，zk-Rollup的誕生讓人們看到的layer-2擴展的可能方向，它可以解決Plasma的數(shù)據(jù)可用性問題和退出復(fù)雜性問題。而Plasma Group也將重心轉(zhuǎn)向Optimistic Rollup，以期實現(xiàn)可用于通用智能合約的Rollup側(cè)鏈。從這里我們可以看出，很多的技術(shù)構(gòu)想，包括Vitalik的構(gòu)想從一開始也可能會有一定的局限性，只有在不斷的摸索中才能找到真正可行的方向。社區(qū)的力量很重要，rollup方案一開始就是由社區(qū)成員提出的，只有更多人參與進來，才能推動以太坊和公鏈生態(tài)的發(fā)展。偉大的力量總是根植于人們之中。
在2017年8月，Ether的價格接近歷史新高。以太坊區(qū)塊鏈使用量暴增，在不斷增長的需求下以太坊不堪重負(fù)。研究者和開發(fā)者瘋狂地尋找新的擴展性解決方案。
在全球各地的區(qū)塊鏈會議上，開發(fā)者爭論著擴展性的解決方案。以太坊社區(qū)迫切需要一個方案。在這樣的瘋狂過程中，Plasma論文的第一版發(fā)布了，它承諾一個layer-2可擴展性方案，可以處理“世界范圍內(nèi)的幾乎所有財務(wù)計算”。
快進到2020年。以太坊跟以往一樣慢，但它卻在所有的所謂“以太坊殺手”項目中存活下來。ETH2.0的發(fā)布日期越來越遠(yuǎn)，隨著很多開發(fā)團隊關(guān)閉運營，Plasma看似完全消失。
不過，Optimistic Rollup和ZK Rollup（可以參考藍狐筆記之前的發(fā)布《一文讀懂ZK Rollup和Optimistic Rollup:以太坊重要的擴展方向》）正在被譽為最佳擴展性解決方案。但是，對Plasma的記憶似乎消失得無影無蹤。
那么，是誰殺死了Plasma？
讓我們回到2017年初。以太坊第一次進入主流，人們對其前景充滿無限樂觀。當(dāng)時人們聲稱，所有有價值的資產(chǎn)會被代幣化。在舊金山的活動聚會中，人們在房間里只能站著，每當(dāng)有關(guān)于以太坊的主題，便是門庭若市。但以太坊并沒有實現(xiàn)可擴展。
在這樣的狂熱之下，Vitalik Buterin和Joseph Poon發(fā)布了一篇論文，其中提到一種新的layer-2可擴展性解決方案，它就是Plasma。
Plasma聲稱，它能讓以太坊擴展到Visa級別的交易量，這種大膽的聲明引發(fā)了開發(fā)者和社區(qū)的熱潮。不久之后，以太坊研究社區(qū)就Plasma問題進行集會，以作為解決以太坊擴展性問題的方案。
但什么是Plasma？為什么它最終沒能實現(xiàn)其承諾？
Plasma是如何運行的
Plasma論文最初描述了一種構(gòu)建MapReduce“區(qū)塊鏈樹”的機制。樹中的每個節(jié)點都代表連接到其父節(jié)點的唯一區(qū)塊鏈。所有這些區(qū)塊鏈都按照巨大的層級結(jié)構(gòu)進行排列。但是，最初的規(guī)范很模糊且復(fù)雜。不久之后，Vitalik簡化了規(guī)范，并稱之為MVP（藍狐筆記：也就是最小可行的Plasma，Minimal Viable Plasma）。
MVP提出了簡化版本的Plasma：基于UTXO的簡單側(cè)鏈在數(shù)據(jù)不可用的情況下是安全的。但是，什么是側(cè)鏈？數(shù)據(jù)不可用意味著什么？在我們深入討論Plasma之前，先來了解一下這些術(shù)語的含義。
側(cè)鏈?zhǔn)沁B接到另外一個區(qū)塊鏈的區(qū)塊鏈。側(cè)鏈可以通過多種不同方式來操作，例如通過可信的第三方、聯(lián)盟、或共識算法。例如，Blockstream參與了在比特幣網(wǎng)絡(luò)上的聯(lián)盟側(cè)鏈，它被稱為Liquid。Liquid允許更高的交易吞吐量，它之所以能實現(xiàn)是因為它在其信任模型上做了權(quán)衡。用戶必須相信聯(lián)盟不會合謀和竊取資金。在這種情況下，鏈的運營者是Liquid聯(lián)盟的各種成員，例如Blockstream公司。
側(cè)鏈通過雙向錨定連接到較大的區(qū)塊鏈，例如比特幣區(qū)塊鏈。用戶可以在側(cè)鏈存儲資金，其方式是將其資金發(fā)送到主鏈上的特定地址或智能合約。這稱為錨入交易。為了提取資金，用戶可以在側(cè)鏈上執(zhí)行相同的操作以將其資金取回至主鏈。這稱為錨出交易。但這跟Plasma有什么關(guān)系？
正如我們在上面的示例可以看到的那樣：將資金從側(cè)鏈移出需要一個關(guān)鍵的要素：信任。用戶必須信任側(cè)鏈的運營商不會拿資金潛逃。但這不是區(qū)塊鏈無須信任的主要特性嗎？如果用戶想跟側(cè)鏈交互而無須信任其運營商該怎么辦？
這正是Plasma試圖要解決的問題。
Plasma旨在最小化對側(cè)鏈運營商的信任。也就是說，Plasma試圖阻止資金被盜取，甚至即使運營商（或多數(shù)共識）行為不當(dāng)。但是，即使側(cè)鏈運營商無法徹底竊取資金，側(cè)鏈還有另外一個問題。萬一側(cè)鏈運營商發(fā)布區(qū)塊頭，但拒絕發(fā)布底層的交易數(shù)據(jù)呢？這將阻止任何人驗證側(cè)鏈的正確性。這一概念稱為數(shù)據(jù)的不可用性。（藍狐筆記：也就是數(shù)據(jù)的發(fā)布需要依賴于可信的側(cè)鏈運營商，可能存在數(shù)據(jù)不可獲取的情況）
Plasma試圖確保用戶安全，即使運營商保留交易數(shù)據(jù)。也就是說，如果運營商拒絕發(fā)布數(shù)據(jù)，所有用戶將仍然能夠取回其資金，并退出側(cè)鏈。
Plasma對其安全性和可擴展性許下很大的承諾。在2017年牛市期間，人們普遍相信Plasma將會解決以太坊的擴展性問題。但是，隨著2018年市場的清醒，區(qū)塊鏈炒作崩潰，關(guān)于Plasma的更現(xiàn)實的圖景開始具體化。當(dāng)它進入現(xiàn)實世界的部署，相對于解決方案，Plasma提出了更多問題。
第一個問題是，每位用戶不得不監(jiān)控和驗證Plasma MVP鏈上的所有交易以進行監(jiān)察，并在運營商存在惡意行為時退出。但是，交易驗證非常昂貴，這種監(jiān)控要求對參與Plasma鏈來說，增加了非常大的開銷。
研究者還意識到，用戶很難退出Plasma鏈。當(dāng)用戶試圖從Plasma MVP鏈中提取資金時，他們必須提交退出交易，然后等待設(shè)定的時間周期。也就是通常所說的挑戰(zhàn)期。
在挑戰(zhàn)期內(nèi)的任何時候，任何用戶可以挑戰(zhàn)其他用戶的退出，其方式是提交退出無效的證明（例如，他們挖出假代幣或盜取其他人的代幣等）。因此，所有退出只能在挑戰(zhàn)期結(jié)束之后處理，在一些提議中，這需要花費一周時間。
但情況可能更糟。
請記住，即使運營商保留數(shù)據(jù)（也就是不發(fā)布數(shù)據(jù)），我們也希望用戶能夠從Plasma鏈中提取其資金。MVP以如下方式處理這個問題：如果Plasma交易數(shù)據(jù)被保留，則每個用戶都需要根據(jù)Plasma鏈最后的有效狀態(tài)，分別退出其自己的資金。請注意，為了避免惡意運營商搶在誠實用戶前面，退出按照最后一次交易的時間進行先后排序。
在最壞的情況下，如果所有用戶都需要退出Plasma鏈，則鏈的整個有效狀態(tài)都必須在單個挑戰(zhàn)期內(nèi)發(fā)布到以太坊主網(wǎng)。鑒于Plasma鏈可以任意增大，并且以太坊區(qū)塊鏈已經(jīng)接近于其瓶頸，將整個Plasma鏈倒入以太坊主網(wǎng)幾乎是不可能的。因此，任何退出的踩踏都幾乎會導(dǎo)致以太坊的擁堵。這也就是眾所周知的大規(guī)模群體的退出問題。
隨著價格在2018年的崩潰，以太坊追隨者開始意識到Plasma MVP將不會是他們所期望的可擴展性的殺手锏解決方案。根本沒有任何辦法可以克服其弱點。Plasma MVP陷入死胡同。一直以來，以太坊繼續(xù)在其交易負(fù)擔(dān)下掙扎，而ETH2.0還有幾年才能實現(xiàn)。
下一代的Plasma
在2018年中，隨著價格持續(xù)暴跌，以太坊的研究社區(qū)繼續(xù)其努力以優(yōu)化Plasma，在Plasma MVP設(shè)計上迭代。新版本被稱為Plasma Cash。
按照其主設(shè)計師之一Vitalik的說法，Plasma Cash將可以實現(xiàn)任何高的tps，并解決困擾其前身的問題。有些人甚至聲稱這種新設(shè)計將實現(xiàn)每秒數(shù)十萬筆交易。
首先，讓我們回顧一下Plasma MVP的問題。
*在運營商存在不當(dāng)行為時，會存在大規(guī)模群體退出的問題（藍狐筆記：就像是踩踏事件）。
*用戶不得不等待整個挑戰(zhàn)周期才能提取資金
*用戶不得不監(jiān)控Plasma鏈上的所有交易
相對于Plasma MVP，Plasma Cash擁有一個主要優(yōu)勢：通過使用不同的數(shù)據(jù)模型，Plasma Cash可以避免大規(guī)模群體退出問題。在Plasma Cash中，所有代幣都表示為NFT（藍狐筆記：不可互換代幣），這使得證明一組代幣的所有權(quán)更加容易。簡而言之，用戶有責(zé)任證明自己擁有代幣的所有權(quán)，而不是其他人。因此，用戶僅需要監(jiān)控其自己代幣，而不必監(jiān)控整個Plasma鏈。
Plasma Cash也展示了新的交互式挑戰(zhàn)系統(tǒng)，它允許用戶在運營商有不當(dāng)行為時輕松提取資金。使用新的Merkle Tree結(jié)構(gòu)，也就是所謂的Sparse Merkle Tree，用戶可以使用包含證明來輕松驗明代幣的歷史和所有權(quán)。
在運營商存在不當(dāng)行為時，用戶將只需要發(fā)布鏈上證明，證明其當(dāng)前擁有代幣（由最近兩次交易和其相應(yīng)包含證明組成）。然而，Plasma Cash 帶來一系列的全新問題。
首先，惡意用戶或代幣的過去所有者可以發(fā)布錯誤的提取資金嘗試。由于用戶被要求證明其自己代幣的所有權(quán)，因此由這些用戶來實際抓獲并挑戰(zhàn)其資金的欺詐性提款。
結(jié)果是，Plasma Cash跟Plasma MVP一樣，要求用戶至少每兩周保持在線一次，以在其挑戰(zhàn)期內(nèi)抓獲錯誤的提款。
此外，為了證明代幣的所有權(quán)，用戶將不得不維持其代幣的整個歷史記錄和相應(yīng)的包含/排除證明，這導(dǎo)致不斷增加的存儲要求。
到2018年底，Ether的價格跌至谷底，烏托邦式的加密樂觀主義煙消云散。Plasma Cash雖然比Plasma MVP有所改善，但它并不是以太坊所承諾的Visa規(guī)模的解決方案，并且其MapReduce“區(qū)塊鏈樹”現(xiàn)在只不過是個空想。大多數(shù)為Plasma Cash開發(fā)客戶端的公司都停止了工作，并且其實施都處于半完成的狀態(tài)。
以太坊社區(qū)陷入了困境。盡管新的Plasma構(gòu)建持續(xù)出現(xiàn)，并在其前身上有些許改進，但以太坊社區(qū)在這些新構(gòu)建上沒能實現(xiàn)反彈。
看上去Plasma已經(jīng)死了。
進入Rollup
在對layer-2的信心降至冰點時，一個名為“roll_up”的GitHub存儲庫由一位筆名為Barry Whitehat的用戶發(fā)布。這個存儲庫描述了新型的layer 2 擴展性解決方案：具有“捆綁”交易的類似于Plasma的結(jié)構(gòu)，其中不是依賴于運營商的可信度，而可以使用鏈上的證明（SNARK）來驗證“捆綁交易”的正確性。
該SNARK確保運營商無法發(fā)布惡意或無效交易，并保證所有側(cè)鏈區(qū)塊是有效的。
不久之后，Vitalik發(fā)布了Barry提案的改進版本，并稱之為zk-Rollup。Zk-Rollup成為在以太坊研究論壇上瀏覽次數(shù)最高的帖子之一。Vitalik的提案引入一種解決方案，可以防止困擾Plasma的數(shù)據(jù)可用性問題：在以太坊鏈上發(fā)布側(cè)鏈交易數(shù)據(jù)。
發(fā)布交易數(shù)據(jù)作為函數(shù)參數(shù)，這意味著它可以在發(fā)布時對其進行驗證，然后可將其丟棄（這樣就不會造成以太坊存儲膨脹）。
Zk-Rollup可以完全避免Plasma的退出博弈和挑戰(zhàn)期，同時無須平衡可負(fù)擔(dān)性或安全性。借助zk-Rollup，人們可以一次使用新穎的密碼學(xué)來解決所有Plasma的layer-2擴展性兩難。
然而，zk-Rollup也有其自身的一些平衡。即，有效性證明的生成在計算上是昂貴的。這些zk-SNARKS在每個區(qū)塊產(chǎn)生，最多可能需要10分鐘才能生成，而每次驗證（伊斯坦布爾之后）的成本高達350,000gas。作為參考，它大約占據(jù)整個區(qū)塊的3.5%（伊斯坦布爾之前為8%）。（藍狐筆記：PUSH一般花費3gas，普通交易一般消耗21,000gas，由此可見有效性證明的gas花費高）
此外，當(dāng)前在zk-Rollup側(cè)鏈上部署通用智能合約還不可能。有些針對專用的零知識虛擬機提案（例如zkVM和ZEXE）正在開發(fā)中，也許它們會支持，但它們依然需要很多專用知識來與其交互。在大多數(shù)情況下，zk-Rollup限制了通用的可編程性。
到2019年中，這些新發(fā)展讓以太坊研究社區(qū)重新煥發(fā)活力。Zk-Rollup似乎解決了很多困擾layer-2敘事的難題。諸如Matter Labs和LoopRing這樣的公司開始積極開發(fā)zk-Rollup，如今兩者都有了測試網(wǎng)。通過優(yōu)化，Matter Labs相信其可以在ZK Sync網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)高達2,000的tps。
此外，Starkware正在zk-Rollup上構(gòu)建變體，他們稱之為StarkExchange。StarkExchange使用STARK證明側(cè)鏈交易的有效性，但卻代表了鏈外數(shù)據(jù)托管的問題（如果側(cè)鏈停止，則可以通過鏈上檢查點來確保退出）。
他們正在與DeversiFi合作實施這種設(shè)計的DEX，并在不久的將來在其主網(wǎng)上發(fā)布。
但并非所有人都將其希望寄托在zk-Rollup上。在第一個zk-Rollup規(guī)范發(fā)布一年之后，John Adler和Mikerah引入一種他們稱為Merged Consensus（合并共識）的設(shè)計。合并共識支持鏈下共識系統(tǒng)，它完全在以太坊上驗證，而無須任何花哨的零知識密碼學(xué)。
在發(fā)布之后，Plasma Group發(fā)布了合并共識設(shè)計的擴展版本，并帶有現(xiàn)在眾所周知的名字：Optimistic Rollup。
盡管zk-Rollup依賴于zk-SNARKS來驗證和實現(xiàn)每個區(qū)塊最終性，但Optimistic Rollups采用了不同的方法：如果僅假設(shè)每個單一區(qū)塊是有效的，該怎么辦？
當(dāng)每個人都正常運作，它會運行良好。但我們知道，運營商可能會有惡意行為。那么，Optimistic Rollups如何處理運營商的行為不當(dāng)？
Optimistic Rollups的答案是使用欺詐證明。欺詐證明是運營商執(zhí)行無效操作的計算證明。如果運營商發(fā)布無效狀態(tài)轉(zhuǎn)換，則任何人都可以提交該轉(zhuǎn)換無效的證明，并還原這些交易（大約1周時間）。由于這些證明是非交互式的，任何人都可以發(fā)布：它們不需要用戶監(jiān)控其代幣以確保安全。
但是，Optimistic Rollup跟zk-Rollup不同，它需要將更多的數(shù)據(jù)（3-5倍）發(fā)布到鏈上。這些數(shù)據(jù)主要包括見證人，例如簽名數(shù)據(jù)（在zk-Rollup上并不需要，既然它用零知識來驗證）。
在最好的情況下，Optimistic Rollup將永遠(yuǎn)無須驗證交易，除非有人提交欺詐證明。鏈上的見證驗證和發(fā)布非常昂貴，然而，開發(fā)者已經(jīng)探索了聚合簽名機制，該機制允許進行廉價的大規(guī)模驗證并減少交易數(shù)據(jù)的需求。這種優(yōu)化可以提升Optimistic Rollup的理論TPS，從當(dāng)前的大約450TPS提升到潛在的2000TPS左右。
Optimistic Rollup提供了跟zk-Rollup完全不同的權(quán)衡?？紤]到欺詐挑戰(zhàn)不是經(jīng)常的事，它們不會那么昂貴，但是它們權(quán)衡了安全性，導(dǎo)致其安全性較差。換言之，交易可能會被錯誤應(yīng)用且在后續(xù)還可能被還原。該安全窗口可以長達一整周。結(jié)果是，用戶無法在該安全窗口內(nèi)將資金退出該鏈。否則，他們可能會帶著別人的資金跑掉。但是，可以通過引入二級市場來改善這些資金提取問題。
用戶可以將其資金退出權(quán)賣給第三方流動性提供商，流動性提供商可以收取小額費用。流動性提供商會因為承擔(dān)一周時間的退出帶來流動性不足而獲得報酬。這樣可以實現(xiàn)用戶在rollup鏈的即時退出。（藍狐筆記：第三方流動性提供商專業(yè)做這個事情，比用戶操作更合適，這是一個好的方案）
盡管zk-Rollup需要程序員理解復(fù)雜的約束系統(tǒng)和高級加密學(xué)，Optimistic Rollup允許通用智能合約的部署（例如Solidity）和執(zhí)行。這意味著基于智能合約的協(xié)議，例如Uiswap可以構(gòu)建于Optimistic Rollup側(cè)鏈之上。
Rollup系列的解決方案提供類似的方法來解決Plasma的數(shù)據(jù)可用性問題和退出復(fù)雜性問題，但是，所有這些都有可能大大擴展Plasma的結(jié)構(gòu)。例如，IDEX已經(jīng)構(gòu)建并部署了自己的Optimistic Rollup，并在此結(jié)構(gòu)上運行DEX。
同樣，F(xiàn)uel Labs也已經(jīng)構(gòu)架了一個Optimistic Rollup版本，它允許UTXO模式付款和ERC-20代幣的交換。Plasma Group（現(xiàn)在是Optimism）近期宣布將其重點轉(zhuǎn)向Optimistic Rollup，并致力于在其平臺（通過其OVM結(jié)構(gòu)）提供通用智能合約能力。
任何上升的東西必須收斂
Plasma最終遠(yuǎn)不僅是協(xié)議。在一個非理性的繁榮時間，Plasma是以太坊需要相信的故事。但從事后看來，它聲稱的無限擴展性證明是技術(shù)的狂妄。只有越過Plasma，才能深入理解layer-2可擴展性所固有的權(quán)衡取舍。
隨著ETH價格在去年的反彈，對以太坊未來的樂觀情緒也隨之而來。在歷經(jīng)接近3年對安全、可擴展和穩(wěn)健的擴展性方案的尋找之后，以太坊研究社區(qū)最終走向rollup為中心。Plasma及其表親是首次嘗試，但是，一群創(chuàng)新者最終創(chuàng)造了更現(xiàn)實的layer-2設(shè)計，似乎解決了Plasma的最嚴(yán)重問題。
一些專注于Plasma的研究團隊，例如Plasma Group已經(jīng)著手研究Optimistic Rollup的解決方案，但我們相信尋找最終的layer2解決方案的工作才剛剛開始。這里有很多競爭者，我們期望這一領(lǐng)域保持活躍，它也是讓人興奮的研究和開發(fā)領(lǐng)域。
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