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以太坊扩容方案：Plasma 框架详解

以太坊区块链面临着可扩展性难题，其容量和速度限制阻碍了其全球范围内的广泛应用。为了解决这个问题，以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 与 Joseph Poon 于 2017 年 8 月提出了 Plasma 的概念，这是一种以太坊区块链的扩容技术。值得一提的是，Joseph Poon 还参与了闪电网络（Lightning Network）的设计，后者是 2015 年提出的比特币扩容方案。虽然 Plasma 和闪电网络都是区块链扩容方案，但其机制和特点各不相同。

Plasma 工作原理

Plasma 的核心思想是建立一个二级链框架，这些二级链与主链（以太坊区块链）的交互尽可能少。该框架被设计成一个区块链树，其中许多较小的链可以建立在主链之上。这些较小的链被称为 Plasma 链或子链。需要注意的是，侧链和 Plasma 链相似，但并非同一事物。

Plasma 结构通过智能合约和默克尔树构建，可以创建无限数量的子链——本质上是父以太坊区块链的较小副本。在每个子链之上，还可以创建更多链，从而构建树状结构。基本上，每个 Plasma 子链都是一个可定制的智能合约，可以设计成以独特的方式工作，以满足不同的需求。这意味着这些链可以共存并独立运行。最终，Plasma 将使企业能够根据其具体情况和需求，以各种方式实现可扩展的解决方案。

如果 Plasma 成功开发并应用于以太坊网络，主链的拥堵情况将会减少，因为每个子链都将被设计成以不同的方式实现特定目标，这些目标不一定与主链的目标相关。因此，子链将减轻主链的整体工作负载。

欺诈证明

子链和根链之间的通信通过欺诈证明来保障安全，根链负责维护网络安全并惩罚恶意行为者。

每个子链都有自己的区块验证机制和特定的欺诈证明实现，可以基于不同的共识算法构建。最常见的算法包括工作量证明 (PoW)、权益证明 (PoS) 和授权证明 (PoA)。欺诈证明确保在发生恶意活动时，用户能够举报不诚实的节点，保护其资金并退出交易（这涉及与主链的交互）。换句话说，欺诈证明被用作一种机制，通过该机制，Plasma 子链向其父链或根链提出申诉。

MapReduce

Plasma 白皮书还提出了一种非常有趣的所谓 MapReduce 计算的应用。简单来说，MapReduce 是一组函数，在组织和计算多个数据库中的数据方面非常有用。

在 Plasma 的背景下，这些数据库是区块链，链的树状结构允许将 MapReduce 应用于促进链树内数据的验证，从而大大提高网络效率。

大规模退出问题

Plasma 的主要关注点之一是大规模退出问题，指的是许多用户试图同时退出其 Plasma 链的情况，这会淹没根链并导致网络拥塞。这可能是由欺诈活动、网络攻击或 Plasma 子链或一组链可能出现的任何其他类型的严重故障触发的。

总结

Plasma 本质上是一种链下解决方案，它通过创建许多较小链的树状结构来显著提高以太坊网络的整体性能。这些链将减轻主链的工作负载，从而使主链能够每秒处理更多交易。Plasma 提出的这种链接区块链的层次模型具有巨大的潜力，目前正在被许多研究小组进行测试。随着适当的开发，Plasma 很可能会提高以太坊区块链的效率，并为去中心化应用程序的部署提供更好的框架。此外，该理念也可能被其他加密货币网络采用，作为未来避免可扩展性问题的一种方式。