以太坊二層擴容之路：Plasma衰落與Rollup崛起
編者按：本文來自鏈聞（ID：chainnewscom），撰文：Ashwin Ramachandran 與Haseeb Qureshi，前者係區塊鏈風險投資機構Dragonfly Capital 初級合夥人，後者為Dragonfly Capital 管理合夥人，編譯：詹涓，Odaily經授權轉載。
鏈聞（ID：chainnewscom）
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，撰文：Ashwin Ramachandran 與Haseeb Qureshi，前者係區塊鏈風險投資機構Dragonfly Capital 初級合夥人，後者為Dragonfly Capital 管理合夥人，編譯：詹涓，Odaily經授權轉載。
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，撰文：Ashwin Ramachandran 與Haseeb Qureshi，前者係區塊鏈風險投資機構Dragonfly Capital 初級合夥人，後者為Dragonfly Capital 管理合夥人，編譯：詹涓，Odaily經授權轉載。
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，撰文：Ashwin Ramachandran 與Haseeb Qureshi，前者係區塊鏈風險投資機構Dragonfly Capital 初級合夥人，後者為Dragonfly Capital 管理合夥人，編譯：詹涓，Odaily經授權轉載。
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讓我們再快進到2020 年。以太坊還是跟從前一樣緩慢，但它卻戰勝了所有的所謂的「以太坊殺手」。以太坊2.0 的發布日期不斷推遲，隨著許多開發團隊偃旗息鼓，Plasma 似乎已經完全消失了。
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所以，是誰殺死了Plasma？
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讓我們把時間撥回到2017 年初。以太坊第一次成為了主流，人們對不久的未來充滿無限的樂觀。有人聲稱所有有價值的資產不久將被代幣化。舊金山的各種聚會上只有站著的地方，每當提到以太坊，人群就會聚集。但是以太坊並沒有實現可伸縮性。
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Vitalik Buterin 和Joseph Poon 在舊金山的一次會議上介紹Plasma
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但是到底什麼是Plasma，為什麼它最終沒有兌現它的承諾呢？
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Plasma 是如何運作的？
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Plasma 「區塊鏈樹」
MVP 提出了Plasma 的簡化版本：一個簡單的基於UTXO 的側鏈，在數據不可用的情況下能保持安全性。但什麼是側鏈？數據不可用意味著什麼？在深入研究Plasma 之前，我們先來看看這些術語的含義。
側鏈，就是連接到另一個區塊鏈上的區塊鏈。側鏈可以通過許多不同的方式，比如由可信的第三方、某個聯盟或共識算法來運營。例如，Blockstream 在名為Liquid 的比特幣網絡上參與一個聯盟側鏈。 Liquid 在其信任模型中進行了權衡，因此能確保更高的事務吞吐量。用戶必須相信聯盟不會串通和竊取資金。在這種情況下，區塊鏈運營商是Liquid 聯盟的各種成員，譬如Blockstream 公司。
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一個側鏈通過雙向掛鉤連接到一個更大的區塊鏈（比如比特幣）上。用戶可以通過將資金發送到特定的地址或主鏈上的智能合約，將資金存入側鏈。這被稱為「peg-in」交易。要提取資金，用戶可以在側鏈上執行相同的操作，在主鏈上取回他們的資金。這被稱為「peg-out」交易。
但這與Plasma 有什麼關係呢？
這正是Plasma 所要解決的問題。
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Plasma 的設計最大限度地降低了側鏈運營商的信任要求。也就是說，即使運營商（或共識中的多數）行為不端，Plasma 也能防止資金被盜。
但即使運營商不能直接竊取資金，側鏈還有另一個問題。如果側鏈運營商發布了一個區塊頭，但拒絕發布底層交易數據，該怎麼辦？這將阻止任何人驗證側鏈的正確性。
Plasma 對其安全性和可伸縮性做出了很大的承諾，給人們帶來了希望。因此，在2017 年的牛市中，人們普遍認為Plasma 可以解決以太坊的可伸縮性問題也就不足為奇了。但隨著市場在2018 年清醒起來，區塊鏈炒作轟然倒塌，有關Plasma 的一幅更現實的圖景開始顯現。
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第一個問題是，每個用戶必須監控和驗證Plasma MVP 鏈上的所有交易，以檢測惡意運營商的行為並及時退出。然而，事務驗證成本高昂，並且這種監視需求為參與Plasma 鏈增加了大量開銷。
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研究人員還意識到，用戶很難退出Plasma 鏈。當用戶試圖從Plasma MVP 鏈中提取資金時，他們必須提交退出交易請求，然後等待一段時間。這就是所謂的挑戰期。在挑戰期的任何時候，任何用戶都可以通過提供退出無效的證明來挑戰另一個用戶的退出（例如，他們正在鑄造假代幣或偷別人的代幣）。因此，所有的退出只能在挑戰期結束後處理，一些挑戰期會長達1 週。
但情況發展得更糟。
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以太坊存儲的增長
在最壞的情況下，如果所有用戶都需要退出一個Plasma 鏈，那麼該鏈的整個有效狀態必須在一個挑戰期內發佈到以太網主網上。考慮到Plasma 鏈可以任意增長，而以太坊區塊已經接近其容量，幾乎不可能將整個Plasma 鏈傾倒到以太坊的主網上。因此，幾乎可以肯定的是，大量退出會把以太坊擠爆。這就是所謂批量退出問題。
隨著2018 年價格開始暴跌，以太坊的追隨者開始意識到Plasma MVP 並不是他們所期望的那種萬試萬靈的可伸縮性解決方案。根本沒有辦法克服它的弱點。 Plasma MVP 是一個死胡同。以太坊仍然將在它的事務負載下掙扎，而以太坊2.0 離我們還有很多年。
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2018 年年中，隨著價格持續下跌，以太坊的研究社區繼續嘗試改進Plasma，反复研究Plasma MVP 的設計。他們提出的新版本被稱為Plasma Cash。
據其主要設計者Vitalik Buterin 稱，Plasma Cash 將允許每秒任意高的交易量，並解決困擾其前身的問題。有些人甚至聲稱，這種新設計可以達到每秒數十萬的交易。
首先，讓我們記住Plasma MVP 的問題。
用戶必須等待整個挑戰期結束才能取錢
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Plasma Cash 與MVP 相比，有一個主要的優勢：通過使用不同的數據模型，Plasma Cash 可以完全避免批量退出的問題。在Plasma Cash 中，所有代幣都被表示為非同質代幣(NFT)，這使得證明一套代幣的所有權變得更加容易。簡單來說，用戶有責任證明自己而非他人擁有對代幣的所有權。因此，用戶只需要監控他們自己的代幣，而不是整個Plasma 鏈。
Plasma Cash 還提出了一種新的交互式挑戰系統，允許用戶在運營商行為不當的情況下輕鬆提取資金。利用一種新的Merkle 樹結構，即「稀疏Merkle 樹」，用戶可以使用包含證明輕鬆地驗證代幣的歷史和所有權。在運營商行為不當的情況下，用戶只需要發布他們目前擁有的代幣的鏈上證明（包括2 個最近的交易和相應的包含證明）。
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到2018 年底，ETH 的價格已跌至谷底，烏托邦式的樂觀主義不復存在。 Plasma Cash 雖然比MVP 有所改進，但並不是以太坊當年所承諾的Visa 規模的解決方案，它的MapReduce「區塊鏈樹」 現在只是一個白日夢。大多數為Plasma Cash 開發客戶端的公司都已經將工作擱置，而且其實現都處於半完成狀態。
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就在人們對第2 層的信心觸底之際，一位化名為Barry Whitehat 的用戶在GitHub 上公開了名為「roll_up」的方案。該報告描述了一種新類型的第2 層擴容解決方案：一個類似於Plasma 的架構，並可「打包」交易，它無需依賴於對運營商的信任，打包的正確性可以通過使用一個SNARK 的鏈上證據來證明。
此SNARK 確保運營商不可能發布惡意或無效的事務，並確保所有側鏈區塊都是有效的。
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不久後，Vitalik Buterin 對Barry 的方案發布了一個改進版，他稱之為zk-Rollup。 zk-Rollup 成為了以太坊論壇上瀏覽量最高的帖子之一。 Vitalik 建議引入一種解決方案來避免困擾Plasma 的數據可用性問題：在以太坊區塊鏈上發布側鏈交易數據。
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Vitalik 的zk-Rollup 帖文
此外，目前無法在zk-Rollup 側鏈上部署通用智能合約。目前正在開發專門的零知識虛擬機，如zkVM 和ZEXE，但在與之交互時仍然需要大量的專門知識。在大多數情況下，zk-Rollup 限制了一般的可編程性。
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zk-Rollup 可視化，Georgios Konstantopoulos 製圖
到2019 年年中，這些新進展為以太坊的研究社區重新註入了活力。 zk-Rollup 似乎解決了困擾第2 層的許多問題。像Matter Labs（我們的投資組合公司之一）和LoopRing 這樣的公司開始積極地開發zk-Rollup，現在這兩家公司都已有測試網進行實現。通過優化，Matter Labs 相信它可以在ZK 同步網絡上達到2,000 TPS。
「樂觀（optimism）」是一劑良藥
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