鸵鸟区块链

V神:侧链、Plasma、分片对比分析

区块链新金融 2019-06-15 12:26 6350
摘要:

分片与侧链或Plasma到底有什么不同?

V神:侧链、Plasma、分片对比分析

摘要:分片与侧链或Plasma到底有什么不同?这三种体系结构似乎都涉及一个中心辐射型体系结构和一组包含实际用户级事务的“子”链。

经常存在这样一个问题:分片与侧链或Plasma到底有什么不同?这三种体系结构似乎都涉及一个中心辐射型体系结构和一组包含实际用户级事务的“子”链。其中,中心“主链”作为系统的共识主干。来自子链的散列通常定期发布到主链中。(没有hub的分片链理论上是可能的,但到目前为止还没有实现;本文将不关注它们,但是它们的论据是相似的)。那既然有了这种基本的相似性,为什么要用一种方法而不是其他方法呢?

侧链与Plasma区分开来很简单。Plasma Chains是具有非保持性质的副链:如果Plasma Chains中存在错误,则可以检测到错误,用户可以安全地退出Plasma Chains,防止攻击者对其造成任何持久的伤害。用户所遭受的唯一代价是,他们必须等待一个挑战期,并在(不可扩展的)基本链上支付更高的交易费用。常规侧链没有这种安全特性,因此它们不太安全。然而,在许多情况下,设计Plasma Chains更加困难。因此也有人认为,对于许多低价值的应用程序而言,安全性不值得增加复杂性。

那么Plasma和分片呢?其实,关键性的技术差异与紧密耦合的概念有关。紧密耦合是分片的特性,但不是侧链或Plasma的特性。这说明主链ethereum 2.0中的“beacon chain(信标链)”)的有效性与子链的有效性不可分割。也就是说,将无效主链块指定为依赖性的子链块,在定义上也是无效的。更重要的是,包含无效子链块的主链块在定义上是无效的。

在非分片区块链中,这种观念认为规范链(即每个人都接受的链代表“真实”历史)从定义上来说是完全可用且有效;例如,在比特币和以太坊中,人们通常会说规范链是“最长的有效链”(或者更学术地说,是“最重要的有效和可用链”)。在分片区块链中,规范链最重要的有效和可用链的概念也适用,其有效性和可用性要求同时适用于主链和分片链。然而,分片系统面临的新挑战是:由于数据太多,用户无法直接完全验证任何给定链的有效性和可用性。工程分片链的挑战在于,通过用户提供最大限度的不可信和实际的间接方法来验证哪些链是完全可用且有效,从而使他们仍然能够确定哪个链是规范的,从而克服这个限制。

如果链结构不具有这种紧密耦合的特性,那么它可能不是第1层分片方案,而是位于不可伸缩的第1层链之上的第2层系统。Plasma并不是一个紧密耦合的系统:一个无效的。Plasma块绝对可以将其区块头提交到主以太体链中,因为以太体基层并不知道它代表一个无效的Plasma块,甚至根本不知道它代表一个Plasma块;它所看到的只是一个包含一小段数据的交易。然而,单个Plasma Chain失败的后果仅限于该Plasma Chains中。

分片

努力确保系统每个部分的总体有效性/可用性

Plasma

接受部分的错误,但试图限制其后果

但如果你试图分析用户执行“间接验证”程序的过程,以确定他们正在查看的链是否完全有效且不下载和执行整个过程的情况下可用。那么你可以发现与Plasma工作方式的更多相似之处。例如,一种用于防止可用性问题的常用技术是fisherman issue(渔夫技术):如果一个节点看到一个给定的区块不可用,它会发布一个挑战声明,创建一个任何人都可以发布该区块数据的时间段。如果一个区块不受挑战的时间足够长,则可以恢复区块以及所有引用它作为依赖项的块。这看起来与Plasma基本类似。 

在Plasma中,如果一个区块不可用,用户可以向主链发布一条消息,以响应退出状态。这两种技术最终都以同样的方式在“压力下屈服”:如果在分片系统中存在太多错误挑战,用户便无法跟踪所有可用性挑战是否已得到解决。如果Plasma系统中有太多的可用性挑战,那么主链可能会因为填满了链的区块而不堪重负。在这两种情况下,似乎都存在一个名义上的可扩展系统O(C^2)(其中C是一个节点的计算能力)。但是在发生攻击时,可扩展性将落到O(C)。但分片对此有更多的防御措施。

首先,现代切分设计使用随机抽样的committees。因此,除非拥有链的整个验证器集的很大一部分(可能是大于1/3),否则就不能轻易地控制甚至一个committee来生成一个伪区块。

其次,处理数据可用性有比fishermen更好的策略:数据可用性证明。在使用数据可用性证明的方案中,如果一个块不可用,那么客户机的数据可用性检查将失败,客户机将看到该区块不可用。如果该块是无效的,那么即使是一个欺诈证明也会使他们相信整个块都是这样。

O(1)大小的欺诈证明可以使客户相信O(C)大小的块是无效的,所以O (C)无效的数据足以说服客户O (C ^ 2)数据无效(这是在最糟糕的情况下,客户端处理N个“姊妹”区块,而只有一个是有效的;在更有可能的情况下,一个欺诈证明就足以证明整个无效链的无效)。因此,与Plasma  Chains相比,分片系统理论上不太容易受到拒绝服务攻击的攻击

其次,在面对大型攻击者和大多数攻击者(验证器集的1/3甚至1/2以上)时,分片链提供了更强的保证。在主链审查下,Plasma  Chains总是可以成功地受到51%的攻击;但此种情况在分片链中便不会发生。这是因为数据可用性证明和欺诈证明发生在客户端内部,而不是链内部,所以它们不会受到51%攻击的审查。

第三,分片链提供的防御更容易推广;Plasma出口模型要求将状态分割成离散的部分,每个部分都符合任何单个参与者的利益,而依赖于数据可用性证明、欺诈证明、fishermen和随机抽样的分片链在理论上是通用的。

因此,在第2层提供的有效性和可用性保证之间确实存在很大差异。由于它们需要关于的明确推理以及哪一方对哪些状态以及由哪些状态感兴趣,同时还需保证提供一个图层1系统,从而能够充分满足它们。

但Plasma也具有很大的优势。首先,它们可以被迭代。并且由于每个Plasma  Chain可以可以单独部署而无需协调生态系统的其余部分,因此实现新设计变得更快。其次,分片本质上更脆弱,因为它试图保证一定数量的数据的绝对和总体上的可用性和有效性,并且必须在协议中设置该数量;如果太少,系统的可拓展性就会比它本来可以拥有的差,如果太多,整个系统就有崩溃的风险。同时,可扩展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,Plasma  Chains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。

与所有数据都是公开的分片系统相比,单一操作员Plasma  Chain还可以提供更多的隐私。由于分片系统的总数据可用性需要大量额外的冗余作为安全余量,因此即使在不需要隐私的地方,它们也可能更有效。另一方面,在Plasma系统中,每个数据的数据要求可以最小化。从长远来看,在分片系统中,每条独立的数据可能只需要复制几次,而不是一千倍。

因此,从长远来看,最可能的方法是采用混合系统,其中存在分片基础层,并在其上存在Plasma  Chains,以提供进一步的可扩展性。

这样做更能够服务于不同群体的用户需要而不是仅仅依赖于一种或某种策略。不幸的是,在足够高的推进水平上,Plasma和分片并不会坍塌成同一种设计;这两者在某些关键方面有着不可简化的不同(例如,客户在分片系统中进行的数据可用性检查不能移动到Plasma中的主链,因为这些检查只有在主观上并基于私有信息的情况下才有效)。但是这两种可拓展性解决方案(以及状态通道)都有光明的未来。

来源:Vitalik Buterin's website

来源:共享财经(ID:gongxiangcaijing)

声明: 鸵鸟区块链所有发布内容均为原创或授权发布,如需转载,请务必注明文章作者以及来源:鸵鸟区块链(微信公众号:MyTuoniao),任何不尊重原创的行为鸵鸟区块链都将进行责任追究!鸵鸟区块链报道和发布内容,不构成任何投资建议。

区块链新金融

共享财经旗下新媒体平台,全球区块链资讯领军者,为读者提供最新最全的行业信息,深度报道,前沿资讯,政策解读。

278 篇 作品
62.63W 总阅读量