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| 本文作者： 吳陽煜 | 2018-03-24 09:12 |
雷鋒網(wǎng)AI金融評論按：本文作者Josh Stark，原文載自Medium。雷鋒網(wǎng)AI金融評論授權轉(zhuǎn)載自微信公眾號以太坊愛好者EthFans，譯者劉艷安 & Elisa。
賓夕法尼亞州的尼科爾森大橋建設照片（來源）。羅馬人的工程原理正在被擴展到新用途上
對于以太坊來說，2018年是進行基礎建設的一年。今年是早期采用測試網(wǎng)絡極限的一年，今年將重新關注擴展以太坊的技術。
以太坊仍處于初級階段。現(xiàn)在，它不具備安全性和可擴展性。任何密切關注該技術的人都能很好地理解這一點。但在過去的一年里，ICO驅(qū)動的炒作已經(jīng)開始夸大目前的網(wǎng)絡容量。以太坊和web3期望建設的——一個安全、易用、由一套共同的經(jīng)濟協(xié)議約束、可供數(shù)十億人使用的分布式互聯(lián)網(wǎng)，仍處于發(fā)展階段，直到關鍵基礎設施建成之后才能實現(xiàn)。
致力于構建此基礎架構并擴大以太坊容量的項目通常稱為擴容方案。它們有許多不同的形式，并且常?；ハ嗉嫒莼蚧パa。
在這篇長文章中，我想深入探討一種擴容方案：“鏈下”或“第二層”解決方案。
首先，我們將概括地討論以太坊（以及所有公共區(qū)塊鏈）的擴展挑戰(zhàn)。
其次，我們將介紹解決擴容挑戰(zhàn)的不同方法，分為“第1層”和“第2層”解決方案。
第三，我們將深入研究第2層解決方案，并解釋它們的工作原理——具體來說，我們將討論狀態(tài)通道，Plasma 和 Truebit。
本文重點向讀者提供關于第2層解決方案工作原理的全面、詳細的概念性理解。我們不會深入研究代碼或特定的實現(xiàn)方案，相反的，我們重點在于理解用于構建這些系統(tǒng)的經(jīng)濟機制以及所有第2層技術之間共同的常見見解。
首先，理解“擴容”不是一個單一的具體問題是很重要的。它指的是一系列必須克服的挑戰(zhàn)，使得以太坊能對數(shù)十億的全球用戶有用。
最常討論的擴容挑戰(zhàn)是交易吞吐量。目前，以太坊每秒可以處理大約15筆交易，而Visa的處理速度大約為45,000 / tps。在過去的一年里，一些應用（比如 Cryptokitties，或者偶爾的 ICO）已經(jīng)足夠流行，來“減緩”網(wǎng)絡速度并提高 gas 價格。
像以太坊這樣的公有鏈的核心限制是，每一筆交易都要由網(wǎng)絡中的 每一個節(jié)點 進行處理。在以太坊區(qū)塊鏈上進行的每一項操作（付款，一個以太貓的誕生，新的ECR20合約的部署）都必須由網(wǎng)絡中的每一個節(jié)點并行處理。區(qū)塊鏈的設計就是這樣的，這是使得公有鏈具有權威性的一部分。一個節(jié)點不需要依賴其他節(jié)點來告訴它區(qū)塊鏈的當前狀態(tài)是什么，它自己會搞清楚。
這給以太坊交易吞吐量帶來了根本性的限制：它不能高于我們對單個節(jié)點所要求的交易吞吐量。
我們可以要求每一個節(jié)點做更多的工作。如果我們把區(qū)塊大小擴大2倍（即區(qū)塊 gas 值限制），這就意味著每一個節(jié)點的工作量是之前區(qū)塊工作量的兩倍。但是這是以去中心化為代價的：節(jié)點做的工作多了，意味著算力小的計算機（就像消費者設備）可能會退出網(wǎng)絡，挖礦在算力大的節(jié)點上就變得更加中心化。
相反，我們需要一種方法，可以讓區(qū)塊鏈在不增加單個節(jié)點工作量的情況下做更多有用的事情。
從概念上講，我們有兩種方法可能解決這個問題：
Ⅰ. 如果每個節(jié)點不需要并行處理每個操作會怎么樣?
第一個方法不符合我們的前提，如果我們可以構建一個區(qū)塊鏈，那么每一個節(jié)點不需處理每一個操作會是什么樣的？相反的，如果網(wǎng)絡分為兩部分，每個部分可以半獨立運作，會是什么樣的？
A部分可以處理一批交易，而B部分處理另一批交易。實際上這會使區(qū)塊鏈交易吞吐量翻倍，因為交易限制變成了兩個節(jié)點同時處理的交易總量。如果我們可以把區(qū)塊鏈分成許多部分，那么我們就可以成倍的增加區(qū)塊鏈的交易吞吐量。
這就是分片背后的智慧，分片，是 Vitalik 的以太坊研究小組以及其他團隊研究的擴容方案。區(qū)塊鏈被分成不同的部分，稱為碎片，每個部分都可以獨立處理交易。分片通常被稱為第1層擴展方案，因為它是在以太坊本身的基本級協(xié)議中實現(xiàn)的。如果你想了解更多關于分片的知識，我推薦你看這個擴展問答和這篇博文。（編者按：中譯本見文末超鏈接《以太坊上的分片》及《以太坊分片：overview and finality》）
Ⅱ. 如果我們能夠從以太坊現(xiàn)有的容量中擠出更多有用的業(yè)務會怎樣？
第二種選擇是從相反的方向考慮的：并不是增加以太坊區(qū)塊鏈本身的容量，如果我們能用已有的容量做更多的事情會怎樣？基層以太坊區(qū)塊鏈的吞吐量是相同的，但實際上我們可以做更多對人們以及應用程序有用的操作，像交易、游戲里的狀態(tài)更新或者簡單的計算。
這就是狀態(tài)通道，Plasma 和 Truebit 等“鏈下”技術背后的智慧。盡管它們每一個都解決了不同的問題，但它們都是通過鏈下操作而不是在以太坊區(qū)塊鏈上運行的，同時仍然保證了足夠的安全性和不可更改性。
它們也被稱為第二層解決方案，因為它們構建在以太坊主鏈上。它們不要求對基層協(xié)議的更改，相反的，它們只是以以太坊智能合約的形式存在，與鏈下軟件進行交互。
在深入理解特定的第2層解決方案之前，理解使其成為可能的基礎見解非常重要。
公有鏈的基本能力在于加密經(jīng)濟共識。仔細調(diào)整激勵機制，并且通過軟件和加密技術來保護它們，我們可以創(chuàng)建可靠的、就系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)達成一致的計算機網(wǎng)絡。這是 Satoshi 白皮書的關鍵見解，該白皮書現(xiàn)在已應用于許多不同的公有鏈（包括比特幣和以太坊）的設計中。
加密經(jīng)濟學給了我們一個確定性的 核心 ——我們知道，除非一些極端情況就像發(fā)生了51%的攻擊，鏈上的操作（就像支付、或者智能合約）會像寫定的那樣執(zhí)行。
第2層解決方案背后的智慧，是我們可以將這個核心內(nèi)核的確定性作為 錨點——我們附加其他經(jīng)濟機制的一個固定點。第二層經(jīng)濟機制 可以向外擴展公有鏈的效用，讓我們可以進行 鏈下 交互，如果有必要的話，仍然可以可靠地 引用 該核心內(nèi)核。
這些構建在以太坊之上的層并不總是與鏈上操作具有相同的保證。但是它們?nèi)匀痪哂凶銐虻?nbsp;不可更改性 和 安全性，所以仍然是非常有用的。尤其是當不可更改性的要求有稍微的下降時，我們能以更快的速度或更低的開銷來進行操作。
加密經(jīng)濟學并不是以 Satoshi 的白皮書開始和結(jié)束的——它是我們學習應用的一種技術。它不僅在核心協(xié)議的設計中，而且在擴展底層區(qū)塊鏈功能的第二層系統(tǒng)的設計中。
Ⅰ. 狀態(tài)通道
狀態(tài)通道是一種技術，一種進行鏈下交易和其他狀態(tài)更新的一種技術。然而，在一個狀態(tài)通道內(nèi)發(fā)生的事情仍然保持著非常高的安全性和不可更改性：如果出現(xiàn)任何問題，我們?nèi)匀豢梢赃x擇回溯到鏈上交易中確定的“硬核”。
大多數(shù)的讀者對支付通道 比較熟悉，支付通道已經(jīng)存在了好幾年了，并且最近通過閃電網(wǎng)絡搭建在了比特幣上。狀態(tài)通道是更 通用 的支付通道，它們不僅可以用來進行支付，還可以用來在區(qū)塊鏈上進行任意的狀態(tài)更新，就像改變智能合約的內(nèi)部狀態(tài)。2015年，杰夫·科爾曼首次詳細描述了狀態(tài)通道。
解釋狀態(tài)通道如何運行的最佳方法就是看一個例子。記住，這是一個概念性解釋，這意味著我們不會涉及具體實現(xiàn)的技術細節(jié)。
想象一下，Alice 和Bob 想玩一個井字游戲，贏家可以獲得1eth。要做到這一點，最簡單的方法就是在以太坊上創(chuàng)建一個智能合約，它可以實現(xiàn)井字游戲的規(guī)則，并跟蹤每個玩家的操作。每次當一個玩家進行一次操作的時候，他們向智能合約發(fā)起一個交易。當其中一個玩家贏了的時候，就像規(guī)則里描述的那樣，智能合約就給贏家支付1eth。
這是可行的，但是效率低下、速度慢。Alice和Bob正在讓整個以太坊網(wǎng)絡處理他們的游戲，這可能多于他們的需求。每次玩家想要進行操作的時候，他們都必須支付gas費用，而且他們必須等幾個塊開采后才能采取下一步行動。
相反的，我們可以設計一個系統(tǒng)，讓Alice和Bob在 盡可能少地進行鏈上操作 的情況下來玩井字游戲。Alice和Bob將能在鏈下更新游戲的狀態(tài)，同時仍然有充分的信心，如果有必要的話，他們可以恢復到以太坊主鏈的狀態(tài)。我們把這種系統(tǒng)稱為狀態(tài)通道。
首先，我們在以太坊主鏈上創(chuàng)建一個理解井字游戲的智能合約“法官”，并把 Alice 和 Bob 初始化為兩個游戲玩家。這個智能合約包含 1eth 的價格。
然后，Alice 和 Bob 開始玩游戲。Alice 創(chuàng)建并簽署了一個描述她第一次操作的交易，并將它發(fā)送給 Bob，Bob 也對交易簽了名，并把簽名版本發(fā)了回去，而且為自己保留一個副本。然后，Bob 創(chuàng)建并簽署了一個描述他第一次操作的交易，并將它發(fā)送給 Alice，Alice 也對交易進行簽名，再發(fā)回去，并為自己保留一個副本。每次，他們都更新游戲的當前狀態(tài)。每一個交易包含一個聲明，這意味著后面的交易總是能知道每一個操作發(fā)生的順序。
到目前為止，沒有任何事情發(fā)生在鏈上。Alice 和 Bob 只是在網(wǎng)上互相發(fā)送交易，沒有任何東西傳到區(qū)塊鏈上。然而，所有的交易都能發(fā)送到法官合約上，換句話說，它們是有效的以太坊交易。你可以把這看作是兩個人來回互相在寫一系列區(qū)塊鏈認證的支票。實際上沒有錢存入銀行或取出，但每人都有一堆他們可以隨時存入的支票。
當 Alice 和 Bob 結(jié)束這個游戲時，也許是因為 Alice 贏了，他們可以向法官合約提交最終的的狀態(tài)（例如一系列的交易）來關閉這個通道，這樣只支付一筆交易的費用。法官合約確保這個最終狀態(tài)是雙方都簽名的，等一段時間以確保沒有人能合法的改變這個結(jié)果，然后就向 Alice 支付 1eth 的獎勵。
為什么我們需要法官合約所等待的“挑戰(zhàn)期”？
想象一下Bob沒有把最終的真實狀態(tài)發(fā)送給法官，而是發(fā)送之前的狀態(tài)（一個之前他能贏 Alice 的狀態(tài)）。法官只是一個傳統(tǒng)的合約，它本身無法知曉這是否是最新的狀態(tài)。
挑戰(zhàn)期給了 Alice 一個向法官合約證明 Bob 關于游戲最終狀態(tài)的謊言的機會。如果 Bob 發(fā)送的是更早的狀態(tài)，那么 Alice 是保留過這個狀態(tài)的副本的，她就可以把這個狀態(tài)提交給法官合約。法官合約通過查看聲明就能判斷Alice發(fā)送的狀態(tài)是最新的，并且拒絕 Bob 竊取勝利的企圖。
功能和限制
狀態(tài)通道在許多應用中都非常有用，它們在執(zhí)行鏈上操作方面有嚴格的改進。然而，重要的是要記住，在決定一個應用程序是否適合通道化時，就已經(jīng)做了特定的權衡：
狀態(tài)通道依賴于有效性。如果 Alice 在挑戰(zhàn)期內(nèi)丟失了網(wǎng)絡連接（可能是Bob渴望贏得獎品，破壞了她家的網(wǎng)絡連接），她可能無法在挑戰(zhàn)期結(jié)束前做出回應。不過，Alice 可以讓他人保留自己的狀態(tài)副本，并支付一定費用，來保持她的有效性。
當參與者將在很長一段時間內(nèi)交換許多狀態(tài)更新時，它們特別有用。這是因為在部署法官合約時創(chuàng)建的狀態(tài)通道有一個初始成本，不過一旦部署完畢，在該通道內(nèi)每個狀態(tài)更新的成本就會非常低。
狀態(tài)通道最適用于具有一組確定的參與者的應用程序。這是因為法官合約必須始終知道作為通道的一部分的實體（即地址）。我們可以添加和刪除成員，但每次都需要更改合約。
狀態(tài)通道擁有強大的隱私性，因為一切都在參與者之間的通道“內(nèi)部”發(fā)生，而不是廣播和記錄在鏈上。只有最初和最后的交易必須公開。
狀態(tài)通道具有即時終結(jié)性，這意味著只要雙方都簽署了一個狀態(tài)更新，這個狀態(tài)就可以被認為是最終狀態(tài)。雙方對此都有很高的保證，如果有必要，他們可以“強制執(zhí)行”將此狀態(tài)放到鏈上。
在 L4 中，我們正在構建 Counterfactual 框架：一個在以太坊上的廣義狀態(tài)通道的框架。我們通用的模塊化的實現(xiàn)，將允許開發(fā)人員即使本身不是狀態(tài)通道專家的情況下，在其應用程序中使用狀態(tài)通道。你可以在這里閱讀關于這個項目的更多內(nèi)容。我們將在2018年第一季度發(fā)布描述我們技術的論文。
另一個以太坊上值得注意的狀態(tài)通道項目是雷電網(wǎng)絡，它目前專注于建立一個支付通道網(wǎng)絡，模式與閃電網(wǎng)絡相似。這意味著你不必與每個想要與之交易的特定人員都開通一個狀態(tài)通道，你可以打開一個連接著更大的狀態(tài)通道網(wǎng)絡的通道，如此你可以向任何連接在這個狀態(tài)通道網(wǎng)絡上的人付款，并且不需與額外的費用。
除了 Counterfactual 框架和雷電網(wǎng)絡，在以太坊還有幾個用于特定于應用程序的狀態(tài)通道。例如，F(xiàn)unfair 為其分布式博弈平臺建立了狀態(tài)通道（他們稱之為“博弈通道”），Spankchain 已經(jīng)為成人參與者建立了單向支付通道（他們還為其ICO使用了狀態(tài)通道），而且 Horizon Games 在他們的第一個以太坊為基礎的游戲中也在使用狀態(tài)通道。
Ⅱ. Plasma
2017年8月11日，Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 發(fā)表了一篇名為《Plasma：自主智能合約》的文章。這篇論文介紹了一種新技術，可以使得以太坊每秒交易數(shù)比目前可達到的更多。
就像狀態(tài)通道，Plasma 是一種鏈下交易的技術，同事它依靠以太坊底層來實現(xiàn)它的安全性。不過 Plasma 是從一個新的方向?qū)崿F(xiàn)了狀態(tài)通道，它允許創(chuàng)建附加在以太坊主鏈上的子鏈。這些子鏈反過來可以產(chǎn)生他們自己的子鏈，他們的子鏈也可以產(chǎn)生他們子鏈，等等。
其結(jié)果就是，我們可以在子鏈級別執(zhí)行許多復雜的操作，運行擁有數(shù)千名用戶的整個應用程序，并且只需與以太坊主鏈進行盡可能少的交互。Plasma 子鏈可以更快地操作，且交易費用更低，因為它的操作不需要在整個以太坊區(qū)塊鏈存留副本。
為了理解Plasma如何運行的，我們來看一個如何使用它的例子。
讓我們假設你正在以太坊創(chuàng)建一個交易卡游戲。這些卡片將是 ERC 721 不可替代的 token（如 Cryptokitties ），但這些卡片具有某些的定的特征和屬性可讓用戶互相對戰(zhàn)。例如“爐石傳說”或“萬智牌”。 這種復雜的操作在鏈上執(zhí)行起來是很昂貴的，所以你決定使用Plasma來代替應用程序。
首先，我們在以太坊主鏈上創(chuàng)建了一套智能合約，作為Plasma 子鏈的“根”。Plasma 根包含了子鏈的基本“狀態(tài)交易規(guī)則”（諸如“交易不能花費已經(jīng)花費的資產(chǎn)”），記錄了子鏈狀態(tài)的哈希值，并且作為一種“橋梁” 讓用戶在以太坊主鏈和子鏈之間轉(zhuǎn)移資產(chǎn)。
然后，我們創(chuàng)建子鏈。子鏈可以擁有它們自己的共識算法，在這個例子中，假設它使用 POA，POA 是一種簡單的、依賴于可信塊生產(chǎn)者（即驗證者）的共識機制。區(qū)塊生產(chǎn)者與 POW 系統(tǒng)中的礦工類似，它們是接收交易、形成區(qū)塊并收取交易費的節(jié)點。讓我們保持例子的簡單性，假設你（創(chuàng)建游戲的公司）是唯一一個創(chuàng)建區(qū)塊的實體，即你的公司運行著幾個節(jié)點，這些節(jié)點被當做子鏈的塊生產(chǎn)者。
子鏈一旦創(chuàng)建并激活，塊生產(chǎn)者將定期向根合同做出聲明。這意味著他們實際上在說“我聲明子鏈中最新的一塊是X”。這些聲明被記錄在Plasma根中的鏈上，作為子鏈發(fā)生計算的證據(jù)。
現(xiàn)在子鏈已經(jīng)準備好了，我們可以創(chuàng)建交易卡游戲的基本組件。卡片本身是 ERC721 中、最初在以太坊主鏈上創(chuàng)建的，然后通過 Plasma 根移動到子鏈上。這引出了一個關鍵點：Plasma 允許我們擴展基于區(qū)塊鏈的數(shù)字資產(chǎn)的互動，但這些資產(chǎn)需要首先在以太坊主鏈上創(chuàng)建。然后，我們在子鏈上部署包含所有游戲邏輯和規(guī)則的實際游戲應用的智能合約。
當用戶想玩我們的游戲時，他們 只與子鏈交互 。他們可以持有資產(chǎn)（ERC721卡）與以太幣進行兌換，和其他用戶（無論我們的游戲允許他們做什么）玩游戲，而無需直接與主鏈交互。因為只有非常少的節(jié)點（即塊生產(chǎn)者）必須處理交易，所以交易費會很低并且操作會很快。
但是這樣安全嗎？
通過把更多操作從主鏈移到子鏈上，很明顯我們可以進行更多操作。但這樣有多安全？發(fā)生在子鏈上的交易實際上是否真的是最終的？畢竟，我們剛剛描述了一個系統(tǒng)，其中只有一個實體控制著我們子鏈的塊的生產(chǎn)。這不是中心化嗎？公司會不會竊取你的資金，或者只要它想就能隨時拿走你的收集卡片（資產(chǎn)）嗎？
簡而言之，即使在單個實體控制子鏈上所有塊生產(chǎn)的 情況 下，Plasma 也為你提供了一個基本保證，即你始終可以將金和資產(chǎn)退回到主鏈上。如果一個塊生產(chǎn)者開始惡意行事，可能發(fā)生的最糟糕的事情就是他們迫使你離開子鏈。
讓我們了解一下塊生產(chǎn)者能惡意行為的幾種情況，并了解Plasma如何處理這些情況。
首先，想象一下一個塊生產(chǎn)者對你進行欺詐——通過創(chuàng)建一個你的資金立即被他們控制的假的新塊。他們是唯一的塊生產(chǎn)者，所以他們可以隨心所欲的創(chuàng)建不符合我們區(qū)塊鏈規(guī)則的新塊。就像其他區(qū)塊一樣，他們必須向根合約廣播一個包含此區(qū)塊證據(jù)的聲明。
就像上面提到那樣，用戶總是有一個最終的保證：他們可以把資產(chǎn)退回到主鏈上。在這種情況下，用戶（或者更確切地說一個代表他們的應用程序）能夠檢測到盜竊的企圖，并且在區(qū)塊生產(chǎn)者嘗試并使用他們偷到的資產(chǎn)之前把自己的資產(chǎn)退回到主鏈上。
Plasma 還創(chuàng)建了一種機制，防止欺詐時不能退回到主鏈上。Plasma 包含了一個機制，任何人（包括你在內(nèi)）都可以向根合約發(fā)布欺詐證明，嘗試表明該塊的生產(chǎn)者有欺詐行為。這個欺詐證明會包含前一個塊的信息，并且允許我們證明根據(jù)子鏈規(guī)則，當前塊（錯誤塊）不是根據(jù)前一個塊的狀態(tài)正確產(chǎn)生的。如果這個欺詐被證實，那么子鏈就會回滾到前一個區(qū)塊的狀態(tài)。更好的是，我們構建了一個處罰系統(tǒng)：任何對錯誤塊簽名的塊生產(chǎn)者都會丟失他們在鏈上的保證金。
但是提交一個欺詐證明要求你能獲取底層數(shù)據(jù)——即：用于證明欺詐的區(qū)塊的實際歷史。如果塊生產(chǎn)者為了阻止 Alice 向根合約提交欺詐證明，沒有把之前的塊的信息進行共享怎么辦？
在這種情況下，Alice的解決方案是把她的資金退回到主鏈上，并離開這個子鏈。本質(zhì)上，其實是Alice向根合同提交了“證明資金”。在任何人都能向她的證明發(fā)出挑戰(zhàn)的延遲期后（例如，證明她在之后一個合法的區(qū)塊里花掉了這些資金），Alice的資金就回到了以太坊主鏈上。
最后，塊生產(chǎn)者可以審查子鏈的用戶。如果他們想，塊生產(chǎn)者可以不把某些交易包含到塊中，從而有效地阻止了一個用戶在子鏈上的任何操作。如上所述，此種情況下，對于用戶來講，解決方案僅僅是把資產(chǎn)退回到以太坊主鏈上就可以了。
但是，資金退回本身就有風險。有一個問題是，如果子鏈上所有的人都同時退回資金會發(fā)生什么。在大量資產(chǎn)退回的情況下，以太坊主鏈在挑戰(zhàn)期內(nèi)可能沒有足夠的容量來處理每個人的交易，這意味著用戶可能會丟失資金。盡管有許多能阻止這種情況發(fā)生的技術，例如，通過延長挑戰(zhàn)期的方式來適應資金退回的需求。
值得注意的是，并不是所有的塊生產(chǎn)者都要被一個實體所控制——這只是一個的極端的例子。我們可以創(chuàng)建子鏈，并把塊生產(chǎn)者分布在不同的實體中，即，類似公有鏈那樣，以一種分布式的方式進行管理。在這種情況下，塊生產(chǎn)者以上述方式進行干預的風險較小，因此用戶不得不把資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到主鏈上的風險也小。
現(xiàn)在我們已經(jīng)介紹了狀態(tài)通道和 Plasma，以下幾點對比值得注意。
有一點不同就是當狀態(tài)通道的各方都同意退出時，狀態(tài)通道可以立即執(zhí)行資金回退。如果Alice和Bob都同意關閉通道并退回資金，只要他們對最終狀態(tài)達成一致，他們可以立即從狀態(tài)通道中得到他們的資產(chǎn)。這在plasma中是不可能的，就像上面說的，用戶必須經(jīng)歷一個有挑戰(zhàn)期的資金退回過程。
狀態(tài)通道平均每個交易的交易費要比Plasma便宜，而且狀態(tài)通道速度更快。這就意味著我們可能在Plasma上構建狀態(tài)通道。例如，在有兩個用戶進行一系列小交易交互的應用程序上，構建狀態(tài)通道。在子鏈級別構建狀態(tài)通道比直接在子鏈上處理交易更快更便宜。
最后值得注意的是，這些只是部分描述，我們還遺漏了許多細節(jié)。Plasma 本身就處于非常早的階段。如果你想了解更多關于 Plasma 的現(xiàn)狀，可以看 Vitalik 最近關于 Plasma 最小實現(xiàn)版的提議（即精簡 Plasma 實現(xiàn)方案）。這里有臺灣團隊正在實現(xiàn)的Plasma，你可以在這個代碼庫中找到。OmiseGo 正在實施他們的分布式交互進行——他們進度的更新在這里。
Ⅲ.Truebit
Truebit 是鏈下一種幫助以太坊進行繁重、復雜計算的技術。這使得它與狀態(tài)通道和Plasma不同，它們對于提高以太坊區(qū)塊鏈的總交易吞吐量更有用。正如我們在開篇部分所討論的那樣，擴容是一個多方面的挑戰(zhàn)，它不僅僅要提高交易吞吐量。Truebit 不會提高交易吞吐量，但它能讓基于以太坊的應用程序仍然以在主鏈上驗證的方式，做更復雜的事情。
這將使我們能夠?qū)σ蕴粦贸绦蛴杏玫?、計算成本高、無法在鏈上進行的操作。 例如，驗證來自其他區(qū)塊鏈的簡單支付驗證（SPV）證明，這個證明可以讓以太坊智能合約“檢查”交易是否在另一個鏈上已經(jīng)發(fā)生（如比特幣或狗狗幣）。
讓我們看一個例子。想象一下你有一些代價昂貴的計算（就像 SPV 證明）需要作為應用程序的組成部分。你不能僅僅把它當做以太坊主鏈智能合約的一部分，因為SPV證明的計算代價是非常昂貴的。記住，在以太坊上直接進行任何計算都是非常昂貴的，因為每個節(jié)點都要并行處理這種操作。以太坊的區(qū)塊有一個 最大 gas 值限制，從而為該區(qū)塊中所有交易能執(zhí)行的計算總量設置了上限。一個 SPV 證明的計算代價是非常大的，即使它是區(qū)塊里唯一的交易，它需要的 gas 值也是單個區(qū)塊 gas 值限制的許多倍。
相反，你向別人支付一小筆費用，把計算放到鏈外。收你錢的人就被稱為求解者。
首先，求解者支付智能合約中的保證金。然后，你給求解者描述一下他們需要執(zhí)行的計算。他們進行計算，并返回結(jié)果。如果結(jié)果是正確的（大多都在一秒鐘內(nèi)），他們的保證金就能返回。如果事實證明求解者沒有正確執(zhí)行計算——即他們有欺詐操作或犯了錯誤，那么他們就失去保證金。
但是，我們?nèi)绾闻袛喾祷亟Y(jié)果是正確還是錯誤呢？Truebit 使用一種稱為“驗證游戲”的經(jīng)濟機制。從本質(zhì)上講，我們?yōu)楸环Q作挑戰(zhàn)者的其他團體創(chuàng)造了激勵，讓他們來檢查求解者的工作。如果挑戰(zhàn)者能夠通過驗證游戲證明求解者提交了錯誤的結(jié)果，那么挑戰(zhàn)者將得到獎勵，而求解者則丟失了他們的保證金。
由于驗證游戲是鏈上執(zhí)行的，因此它不能僅僅計算結(jié)果（這會破壞系統(tǒng)的整個目的，如果我們把計算在鏈上質(zhì)詢，則不需要Truebit）。相反，我們強迫求解者和挑戰(zhàn)者來驗證他們沒有達成一致的具體操作。實際上，我們把雙方逼到一個死角——找到他們不同意結(jié)果的實際代碼行。
一旦一個特定的操作經(jīng)過了驗證，那么它就小到足以在以太坊主鏈上執(zhí)行了。然后我們以太坊上的智能合約執(zhí)行這個操作，這個智能合約能夠一勞永逸的解決哪一方在說真話，哪一方在說假話或者或者犯了錯誤。
如果你想了解更多關于Truebit的東西，你可以閱讀這篇文章，或者Simon de la Rouviere的博客。（編者注：中譯本見文末超鏈接《一個可擴展的去中心化計算的代碼執(zhí)行法庭》）
第2層的解決方案都有一個共同的見解：一旦我們擁有公有鏈提供的確定性核心內(nèi)核，我們就可以將其用作擴展區(qū)塊鏈應用程序可用性的加密經(jīng)濟系統(tǒng)的錨點。
現(xiàn)在我們已經(jīng)研究了一些示例，我們可以更具體地了解第2層解決方案是如何應用此見解的。第2層解決方案使用的經(jīng)濟機制往往是互動游戲：它們通過為不同團體創(chuàng)建激勵，來相互競爭或“檢查”彼此的工作。區(qū)塊鏈應用程序可以假定某給定的聲明可能是真實的，因為我們已經(jīng)為另一方創(chuàng)建了強激勵，來證明你提供給它的是錯誤的信息。
在狀態(tài)通道中，這就是我們?nèi)绾未_認通道最終狀態(tài)的方法——通過給各團體一個“反駁”對方的機會。在 Plasma 中，這就是我們?nèi)绾喂芾砥墼p證明和資金退回的方法。在Truebit 中，這就是我們?nèi)绾未_保求解者說出真相的方法——通過激勵驗證者證明求解者的錯誤。
這些系統(tǒng)將有助于我們標注將以太坊擴展到龐大全球用戶群中所涉及的挑戰(zhàn)。 一些像狀態(tài)通道和 Plasma 等將增加平臺的交易吞吐量。像 Truebit 這樣的其他方案將可以在智能合約中進行更加 困難 的計算，從而開創(chuàng)新的使用案例。
這三個例子僅代表加密經(jīng)濟解決方案可能設計空間的一小部分。我們甚至沒有說像 Cosmos 或 Polkadot 這樣的“跨鏈協(xié)議”所做的工作（盡管他們還有一些其他內(nèi)容都是“第2層”解決方案，但這些另一篇文章的主題）。我們還應該期望發(fā)明新的、不可思議的第2層系統(tǒng)，以改進現(xiàn)有模型，或在速度、不可更改性和開銷之間提供新的權衡。
比任何特定第二層解決方案更重要的是，進一步發(fā)展底層的技術和機制，如果可能的話，要把加密經(jīng)濟設計這種底層技術放到第一位。
對于像以太坊這樣的可編程區(qū)塊鏈的長期價值而言，這些第2層擴展方案是一個有力的論據(jù)。只有在區(qū)塊鏈可編程時，構建第2層解決方案的經(jīng)濟機制才是可能的：你需要使用腳本語言來編寫執(zhí)行交互式游戲的程序。這對比特幣等區(qū)塊鏈來說要困難得多（或者在某些情況下，比如 Plasma 是不可能的），因為它只提供有限的腳本功能。
以太坊允許我們構建第2層解決方案，以便在速度、不可更改性和開銷之間找到新的權衡點。這使得底層區(qū)塊鏈更適用于多種類的應用程序，因為具有不同威脅模型的不同類型的應用程序，對于不同的權衡有自然的偏好。對于我們希望保護的民族的、國家的高價值交易，我們使用主鏈。對于速度更重要的數(shù)字資產(chǎn)交易，我們可以使用Plasma。第2層可以讓我們在保持去中心化的特性、不可更改的特性和不影響底層區(qū)塊鏈的情況下做出這些權衡。
而且，事先很難預測給定的擴展方案需要哪些腳本功能。設計Ethereum時，Plasma 和 Truebit 尚未發(fā)明。但是因為以太坊是完全可編程的，它實際上能夠?qū)崿F(xiàn)我們發(fā)明的任何經(jīng)濟機制。
充分利用區(qū)塊鏈技術的價值的唯一方法，是通過可編程區(qū)塊鏈（如以太坊）來實現(xiàn)這一加密經(jīng)濟公式創(chuàng)建的 核心確定性。
感謝 Vitalik Buterin，Jon Choi，Matt Condon，Chris Dixon，Hudson Jameson，Denis Nazarov 和 Jesse Walden 對本文早期草稿的評論。
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