以太坊扩容方案 Plasma 可以实现“每秒数十亿笔交易”。

因构思比特币链下扩容方案闪电网络而闻名的架构师又一次出手了。8月8日，Joseph Poon和以太坊的Vitalik Buterin联合发表了一篇题为《Plasma：可扩展的自主智能合约》的白皮书。

Poon 于 2014 年中期首次构思了 Plasma 的高层架构，当时Lightning Network 论文尚未发表，以太坊上的 Frontier 也尚未发布，Bitcoin Talk 上的扩容还只是一个理论上的、缓慢发展的灾难。

然而，由于首次代币发行 (ICO) 现象最终演变成一场疯狂的廉价融资浪潮，进而导致以太坊网络拥堵，很明显，这个图灵完备的虚拟机是无法大规模扩展的。

目前，以太坊网络上执行的每一个智能合约和交易都必须进行全局处理。这种图灵完备的设计使得以太坊区块链的同步速度极其缓慢。因此，以太坊基金会已将扩展性问题列为优先事项。

Plasma论文详细介绍了一个解决吞吐量问题的框架。Plasma的架构使其技术能够每秒执行数十亿次计算。

Plasma 的设计理念并非像传统去中心化应用程序（dApp）那样，在共识层上以智能合约的形式运行，而是将 dApp 重新构想为运行在独立的区块链上。

该论文解释说：“这些智能合约通过网络交易费获得激励，从而能够自主运行，而这最终依赖于底层区块链（例如以太坊）。”

这种设计催生了去中心化应用区块链（DAB）。“你完全可以在区块链上运行Reddit，”Poon说道，“理论上，你只需一次最多100字节的单次承诺，就能运行每秒数十亿笔交易的计算，而这笔承诺却包含了数百万次的计算。”

“就博弈论机制设计而言，一切都与信息有关。当信息不完整时，就需要采取一些缓解措施。”
——约瑟夫·潘

从宏观上看，Plasma 的工作原理如下：开发者编写一个在 Plasma 上运行的智能合约，将智能合约上传到区块链，其他人获取该应用程序并代表开发者在他们的机器上运行它。

内置的经济激励机制促使应用程序的运行者继续运行该程序，按照预设规则行事，并获得相应的报酬。“人们有动力继续运营这条区块链，因为他们可以收取交易费，”Poon告诉BraveNewCoin。“只要有人使用这个系统，就会有人继续运营这条区块链，”他补充道，“我觉得这很有意思。”

Plasma 的设计特点包括动态奖惩机制。区块验证者（类似于矿工）的行为会受到其收益的影响，而收益又取决于他们行为的“正确性”。如果验证者开始恶意行事，他们的资金就会减少；而对于那些诚实的验证者来说，他们的资金则会增加。

持有代币并不一定能保证获得相应的回报；事实上，不同类型的回报是根据代币的行为来计算的。

理论上，Plasma 可以用点对点网络取代服务器集群，让所有用户以可扩展、去中心化的方式共同运行这些应用程序。它实现了无需所有人验证区块链上所有内容的机制，只需验证用户关心的数据即可。Plasma 预示着 Amazon EC2 等网络服务将逐渐被真正分布式的云计算所取代。

“它解决了一个我认为大多数人都没有意识到在分片、侧链、闪电网络等技术方面存在的问题。根本问题在于信息隐瞒。”
——约瑟夫·潘

从技术角度来看，由中心化组织运行的分布式计算系统需要具备应对各种故障模式的弹性。而区块链则是由遍布全球的去中心化节点网络运行，因此需要更高水平的容错能力，称为拜占庭容错（BFT）。

拜占庭容错系统假定网络具有对抗性，即网络意图攻击用户。为了在面对联盟攻击时保证足够高的安全性和可靠性，该系统必须假定一定比例的网络参与者是恶意行为者（在分布式计算的背景下，这些恶意行为者被称为拜占庭攻击者）。

Poon解释说，拜占庭式策略的一种表现形式是隐瞒信息，“这样你就无法证明他们存在恶意或敌对行为，因为他们没有提供足够的证据来证明他们的不当行为。” 在这篇论文中，这类拜占庭式行为被称为“封锁式隐瞒”，也是论文的主要关注点。

Plasma 被描述为区块链上可扩展的智能合约解决方案，针对权益证明（PoS）共识机制进行了优化。它是一种区块链设计理念，为可扩展的区块链架构提供了框架，并缓解了区块延迟的问题。

这种区块链结构采用树状层级，巧妙地将去中心化自治应用（例如以太坊上的智能合约）重构为独立的子区块链（分支）。子区块链源自根（父）区块链，例如以太坊或比特币的根区块链。约瑟夫·潘（Joseph Poon）将这种区块链树通俗地称为“链上链上链”，或者说是根区块链之上又叠加了一层链的分支。

这些子区块链上的状态转换仅由主根区块链进行加密验证和强制执行。Plasma 简化了主区块链及其共识过程，使其无需承担除一项简单任务之外的所有复杂性：以去中心化的方式维护安全性，同时又不牺牲可扩展性。

“如果根区块链是分片的，那么 Plasma 链就可以在其上运行，从而获得更高的可扩展性和其他优势。”
—— Plasma：可扩展的自主智能合约

许多机构一直在努力解决区块链横向扩展的问题。分片是解决这一问题的一种研究较为深入的方案，它将工作分配到全球分布式网络中的多台计算机上，然后堆叠起来以加快处理速度。然而，在异步网络中，一旦遇到区块延迟或信息缺失的情况，这些分布式网络就会停滞不前，协调问题也会成为一个严重的安全隐患。

Poon表示：“很多人之前认为分片根本行不通，因为存在这个问题。但从某种意义上说，闪电网络确实实现了分片。关键在于，闪电网络的前提是所有参与方都拥有完整的数据可用性。” 在计算机科学中，这被称为同步性。本质上，闪电网络支付通道中的双方都需要同步才能继续进行。

Poon补充道：“在这种情况下，并不需要如此高度的同步性，所以其他人可以在你不在的情况下继续前进。但前提是，你需要定期在线，以便观察是否存在欺诈行为。如果他们的行为可疑，你就可以提前退出。” Plasma与以太坊底层分片技术兼容。

Poon 将区块链比作一场“派对”，他提出的 Plasma 解决方案实际上为参与者提供了一个“退出”的途径，以防区块链遭到破坏。“这个框架的核心理念是：如果派对很糟糕，你就应该离开。之前很多针对欺诈证明问题的方案都没有考虑到在信息被隐瞒的情况下退出的可能性。”