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本文翻译自：Making Sense of Ethereum’s Layer 2 Scaling Solutions: State Channels, Plasma, and Truebit
原文作者：Josh Stark
译者：区块链中文字幕组 平兄
文章简介：作者简单地概述了目前以太坊的扩容难题和Layer 1 和 Layer 2 扩容方案之间的区别，后面针对 Layer 2扩容方案的三个项目 State Channels , Plasma 以及 Truebit 进行详细介绍。此文截止20180710已经在Medium上获得了罕见的8.1K赞， Vitalik Buterin，Jon Choi，Matt Condon，Chris Dixon，Hudson Jameson，Denis Nazarov 和 Jesse Walden 也对原文早期草稿提供了评论意见。
目录
- 公有链的扩容难题
1.1. 如果每个节点不需要并行地处理所有操作呢？
1.2.如果我们能使用以太坊现有的性能挤出更多的有用操作呢？ - Layer 2 是加密经济解决方案
2.1. 状态通道
2.2. Plasma
2.3.Truebit - 总结
Plasma
2017年8月11号，Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 发布了一篇名为Plasma: Autonomous Smart Contracts 的论文。这篇论文介绍了一种新的技术，能够显著提升以太坊的吞吐量。
像状态通道一样，Plasma 是一种进行链下交易，同时依赖以太坊主链来保障其安全性的技术。但是Plasma从新的角度出发，允许依附于以太坊”主“链创建”子“区块链。这些子链还可以孵化出自己的子链，并且这些子链还可以创建子链，如此往复。
这样我们就可以在子链水平上执行许多复杂的操作，运行拥有上万用户的应用程序，可以最小化与以太坊主链的交互。一条Plasma子链能够运行地更快，手续费更低，因为操作不需要在整个以太坊网络中重复执行，开销就低了很多。
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为了讲明白Plasma是如何工作的，让我们来看一个如何使用它的例子。
假设你在以太坊上打造了一款卡牌游戏。卡牌是ERC 721非同质token（如以太猫），但是拥有一些可以让玩家对战的特性和属性，这有点像炉石传说或者万智牌。这类复杂的操作在链上执行是十分昂贵的，所以你打算让你的应用使用Plasma。
首先，我们在以太坊主链创建一组智能合约作为Plasma子链的根。Plasma根包含一些子链的基本的“状态转换规则”（例如交易无法花费已经花费过的资产），子链状态的哈希记录，并且可以作为用户在主链和子链之间转移资产的一种“桥梁”。
然后，我们创建我们的子链。子链可以拥有自己的共识算法。在这个例子中，我们假设其使用了 Proof of Authority (PoA，权威证明) ，一种依赖于区块生产者的共识机制。区块生产者类似于PoW中的矿工，它们是接收交易，生成区块并且获得交易手续费的节点。为了例子能够通俗易懂，我们假设你（也就是创建游戏的公司）是创建区块的唯一实体，也就是说，你们公司自己运行一些节点作为你们子链的区块生产者。
一旦子链被创建并激活，区块生产者会定期向根智能合约做出承诺。这意味着他们实际上是说：“我承诺在子链中最新区块是X。“这些承诺被记录在链上的Plasma根上，作为子链所发生事务的证明。
现在子链已经准备就绪，我们可以创建我们卡牌游戏的基本组建了。卡牌本身是ERC721’s ，最初是在以太坊主链上创建的，然后通过plasma根进行转移到子链的。这里引入了一个关键点：Plasma 可以扩展我们与基于区块链的数字资产之间的交互，但是这些资产应当是首先由以太坊主链创建的。 然后，我们在子链上部署真正的游戏应用程序智能合约，这些智能合约包含了所有的游戏逻辑和规则。
当用户想要玩游戏时，他们只需要与子链交互。他们可以持有资产（ERC721卡牌），跟别人进行交易，游戏对战等都不需要直接与主链交互。因为只有少量的节点需要处理交易，所以手续费将会更低操作会更快。
这样做安全吗？
通过将更多的操作从主链转移到子链，这样我们明显可以执行更多的操作。但它的安全性怎么样？是否子链上的所有操作实际上都被认为是最终状态呢？毕竟，我们描述的只是由单个实体控制子链区块生产的系统。这不是中心化了吗？这样公司不是随时都能窃取你的资产或者拿走你的收藏卡牌吗？
简单来说，即使是在子链中完全由一个实体完全控制区块生产的情景下，Plasma 也能做出你可以随时将你的资产收回到主链上的基本承诺。如果一个区块生产者开始表现出敌意，最坏的情况也只是强迫你离开这个子链。
让我们了解下几种区块链生产者可能作恶的情况，并且看看Plasma如何处理这些情况。
首先，假设一个区块生产者说谎欺骗你，他们通过创建一个伪造的新区块，在该区块中你的资产被他们所控制。由于他们是唯一的区块生产者，所以他们可以自由引入一个并不遵循区块链规则的新区块。和其他区块一样，他们也得将这个区块存在的证据作为提交推送给 Plasma 根节点合约。
如上所述，用户能够随时将他们的资产收回到主链上。在这个情景下，用户（或者与用户利益相关的应用程序）会侦测到这种盗窃的企图，并在区块生产者尝试使用他们的“被盗”资产之前撤回到主链上。
除了将资金撤回到主链，Plasma还创造了一种防欺骗的机制。Plasma引入了一种机制：任何人，包括你自己都可以向根合约发布一个欺诈证明，试图证明区块链生产者已经作弊了。这个欺诈证明将会包含上一区块的信息，并且允许我们根据子链中的状态转换规则，错误的区块并不能正确接上之前的状态。如果欺诈被证实，则子链回滚到前一个区块。更妙的是，我们还构建了一种对在假区块上签名的区块生产者的处罚体系，即扣除其链上的资产。
但提交欺诈证明需要访问底层数据，如需要历史区块来证明欺诈。如果区块生产者也不共享前一区块的信息，以阻碍平兄提交欺诈证明到根智能合约呢？
这种情况下，平兄可以撤回我的资金然后离开子链。本质上平兄是向根智能合约提交了一个“资金证明”。有一段时间任何人都可以对平兄的证明提出异议（即证明实际上我已经在之前的有效区块中花费了这些资金），过了期间后，平兄的资金就会移回以太坊主链。
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最后，区块生产者可以审查子链上的用户。他们可以不把某些交易不打包入块中，从而有效阻止了用户在子链上的任何操作。此种情况下，用户只需要跟上文所说的把资产移会以太坊主链就可以了。
但是，资金撤回本身也存在风险。有一个顾虑是，如果子链上的所有人都同时撤回资金那会怎样？在大规模撤资的情况下，以太坊主链可能无法在“异议期”内处理好所有交易，这也意味着用户的资金有可能会丢失。即使有很多针对该情况的预防措施，如延长“异议期”。
需要注意的是，所有区块生产者都被一个实体控制只是我们举的一个极端的例子。我们可以创建一条子链，其区块生产者分布在不同的实体中—事实上类似于公链的去中心化。这种情况下，上文所说的那种区块生产者干预的风险将会显著减少，用户将资产撤回主链的风险也会更少。
现在我们已经介绍了状态通道和Plasma，以下是一些值得注意的对比：
其中一点不同就是，只要状态通道中的各方都同意撤资回主链，那么状态通道就可以立即执行资金撤回。但是在Plasma中无法做到，因为需要等待一个“异议期“。
状态通道的交易边际成本应该也比Plasma低，而且速度更快。这意味着我们可能会在Plasma子链上建立状态通道。
最后，需要注意的是，这只是一个对Plasma的部分描述，缺少很多细节。Plasma本身处于早期阶段，如果你有兴趣，可以自行深入了解。
（未完待续）
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