干货| 2018年3月以太坊扩容情况

2018 年 3 月 8 日至 10 日，来自世界各地的以太坊专业人士、研究人员、投资者和爱好者涌向巴黎参加以太坊社区大会（EthCC）。

EthCC 由法国非营利组织 Asseth 组织。 自 2016 年初以来，Asseth 一直在推广和分享有关以太坊及其生态系统的知识。

超过 800 人参加了会议（当然，我也是！）。

- 上一节“扩展 EthCC”讲座的人数指标 -

在为期三天的会议期间举行了 100 多场演讲，主题从治理、安全和隐私到 DApp 开发、游戏和去中心化交易所等。

如果我详细描述每个讲座，这篇文章就太长了。 因此，由于我们在 Loom Network 的重点是可扩展性，因此在这篇文章中，我们将重点关注 EthCC 的可扩展性话题。

等离子、等离子现金和分片

第二天，Karl Floersch 介绍了 Plasma & Sharding 的最新进展。 这次演讲是他上周上传的解释 Plasma 的视频的更详细版本。

这一定是我最喜欢的讲座，主要是因为卡尔对他所描述的概念充满活力和热情。 目前，Plasma 专为代币传输 (ERC20/Eth) 而设计，但它可以扩展到更复杂的代币，如 ERC721 或更一般的状态转换。

应该明白，Plasma 不是协议，它是一种设计模式，是一种技术。 主要要求是 Plasma 链必须（几乎）与根链一样安全。

Plasma 技术背后的主要安全机制是“Plasma 退出”，这一过程允许参与 Plasma 链的用户停止参与该链并将其资金转移回根链。 每个 Plasma 链也由自己的“Plasma Operator”管理。

如果用户在 Plasma 链上进行交易并希望将他们的资金转移到主链，他们会提交“退出交易”（他们的交易历史的 Merkle 证明，证明他们有一定数量的资金）。 那一刻，就会有一个“挑战期”。

在大多数链下解决方案中都可以看到挑战机制。 本质上，您允许任何人通过提交证明您的声明无效的证据来质疑您的声明（在 Plasma 中，这可能是交易历史的 Merkle 证明，在支付渠道中，这可能是来自另一方的签名消息）。

此外，您需要为可能受到挑战的交易附加少量奖金，以激励人们在认为您的行为是恶意的情况下挑战您。 这就像你想偷东西然后说“如果你能抓住我，我会付给你 5 美元”。

一般情况下，如果Bob想转5个PETH（Plasma ETH）回根链，他会提交一个“退出交易”（加上赏金作为抵押品），如果没有受到挑战，Bob可以在根链收到5以太币。 如果 Bob 的“退出交易”被挑战成功，则该交易将被取消，挑战者将获得赏金。

-爱丽丝注意到山姆试图退出并挑战他。 在这个例子中，Sam 的退出是欺诈性的以太坊的定位，所以它被取消了，Alice 收到了 Sam 的抵押品——

更危险的情况是当 Plama 运营商想要退出他们的链时。 下面描述的攻击向量涉及 Plasma 运营商开发一个区块，赚取任意数量的 PETH，然后尝试退出，将所有 ETH 锁定在他们自己的智能合约中。 在这个例子中，Sam 和 Alice 的 PETH 比 Plasma 运营商的 PETH 更早铸造。

-山姆和爱丽丝注意到运营商的恶意行为并提交“退出交易”（他们的交易将在运营商之前处理）-

为了“耗尽”Plasma 合约以太坊的定位，如果 Plasma 运营商提交“退出”，Sam 和 Alice 通知他们也提交“退出”。 较旧的交易首先被处理，这意味着他们可以首先安全地将他们的 PETH 转换为 ETH，然后当 Plasma 运营商的“退出”被处理时，它是无效的，因为合约现在是空的。

Karl 讲座的第二部分是 Plasma Cash，将在下面 Vitalik 的讲座中介绍。

最后一部分是关于分片，第 0 期和第 1 期。

片段0阶段：

没有硬分叉

验证管理器与一组分片验证器签订合同，最多 100 个以太坊分片和数据可用性保证

分片阶段 1：

帐户抽象 [1][2][3]

eWASM

如上所述，分片中有 3 种实体：

用户：发送交易的实体

区块提议者：计算状态转换和提议区块

验证器：验证块并确保数据可用性

有关建议区块的更详细描述，请观看 Karl 的演讲，您会喜欢的。

最小活血浆的现状

David Knott 介绍了 Plasma 的 UTXO 模型。 与比特币类似，UTXO 模型让用户拥有未花费输出的交易总和，以及构成余额的未花费输出交易 (UTXO) 总和。 这在尝试证明时效率不高，因为用户可能有数万个 UTXO，这增加了证明的大小。 在这种情况下，模拟账户的工作是由用户将所有UTXO发送给自己，然后将它们压缩成一个来完成的。

当用户在 Plasma 合约中存入（锁定）ETH 时，会为此金额生成一个 UTXO。 然后用户可以在 Plasma 链上进行尽可能多的交易，并享受快速确认和低费用的好处。 当他们想要退出时，他们将他们的 UTXO 提交给根链的合约并取回他们锁定的 ETH。

-主链中的Plasma合约是最终的仲裁者-

这种设计的目标是让 Plasma 链的 Plasma 链具有不同的特性。 安全将通过类似于法院的机制来维护。 如果发生争议，将调用下一级权限，直到最坏情况下争议最终由根链解决。

等离子现金

最后，Vitalik Buterin 在他的“惊喜”演讲中揭示了 Plasma Cash——“Plasma with less per-user data checks”。 同时，由于房间已满，Karl 在外面进行了即兴演讲，您可以在此处观看。 本次讲座也是 ethresear.ch 论坛上正在进行的讨论的实时版本。

-图片来源-

本质上，Plasma Cash 是 Plasma 的一个版本，具有以下修改之一 [1]：

每笔存款对应一个唯一的代币ID； 令牌不能被分割或合并。

我们要求将交易存储在稀疏的简单 Merkle 树或 Patricia 树中，而不是按照 txindex 的顺序将交易存储在二叉 Merkle 树中，其中索引是所使用的硬币的 ID。

这为代币提供了一些不可替代的特性，从而可以优化其历史证明。 使用这种结构，用户只需要验证他们正在查看的硬币的历史（Merkle 路径，遵循 UTXO 模型）。 与必须验证所有硬币的整个交易链相比，这允许有效的证明。

状态通道

我将重点比较状态通道领域的三个主要参与者：Funfair、SpankChain 和 Raiden Network。

游乐场和命运频道

由于这是一个赌博用例，它需要有一个随机源。 当玩家和赌场之间的支付通道开通后，RNG 将由玩家和赌场进行播种，确保熵的来源更加安全。 Fate 频道目前是闭源的，Jez 将其描述为保持竞争优势的一种手段。

FunFair可以“成为全状态通道”，类似于SpankChain的状态通道，可以进行任意状态转换（不同于Raiden的只做支付）。

他们需要 1 笔交易来打开通道和 1 笔交易来结算。 任何数量的中间交易都发生在链下。 命运通道也是短暂的，这意味着它们只会持续游戏的长度。

-Fate通道和其他状态通道实现的区别（上图：支付通道，下图：CounterFactural）-

SpankChain 和广义状态通道

Ameen 对 SpankChain 的生态系统进行了概述，然后 Nathan Ginnever 对 SpankChain 的状态通道实现进行了深入的讲解。 广义状态通道和“反事实实例化”是 L4 和 Counterfactual 创造的术语。

这个概念是参与状态通道的两方签署并共享可以随时部署到区块链的智能合约的字节码。 随时拉动开关的能力使任何不诚实行为都无利可图，并且足以让双方遵守合约规则而无需部署。

这允许两个客户端都按预期行为的零链上交易。

-图片来源-

当挑战出现时，情况就不同了：

债券经理合约负责打开和关闭通道。 当链下客户端解释为关闭时，它持有组合的 ETH/代币和由子通道的最终状态决定的余额。

雷电网络和支付渠道

Lefteris Karapetsas 在雷电网络上的演讲更新了他们的进展和路线图。 你可以把雷电想象成以太坊的闪电网络。

运行 Raiden 需要一台运行以太坊节点的计算机并始终在线。 这很难，因为低性能的 IoT（物联网）设备首先无法运行以太坊节点。 此外，由于网络覆盖和能源限制，始终保持在线是不可行的。

可用性问题仍然存在，例如移动客户端无法运行 Raiden 节点。 在针对低功耗设备时，还需要额外的开销来增加适当的安全性。 当前可用的通信协议（如耳语）既无法扩展也无法满足雷电的低延迟要求，导致他们使用 Matrix。

他们将代码重构到多个存储库中，您可以在 Raiden 的 Github 上找到这些存储库。 根据我们从 μRaiden 中了解到的信息，新的智能合约更注重可读性、安全性和 gas 优化。

-Raiden 正在按照 10 月份发布的路线图走上正轨-

Minimal Viable Product（最小可行产品）各模块即将完成，经过测试网测试和外部审计，Raiden最终将发布到主网。 如果您是开发人员，这里有大量文档，您可以通过分叉任何 Raiden 存储库并提交拉取请求 (PR) 来为 Raiden 做出贡献。

下图应该可以直观地比较每个状态通道解决方案：

支付通道命运通道广义状态通道

项目

雷电

趣味科技

SpankChain 和 CounterFactual

例子

支付

赌博

任何智能合约

链上交易

2个

2个

0-2

主网发布

问?-2018

2018年第二季度

2018年第二季度

参加人数

很多

2个

2个

更多关于状态通道的阅读：[1][2]

成熟的链下计算

我认为对此没有足够的讨论。 Oraclize 在任何外部数据源（例如 Web API）和区块链应用程序（例如以太坊端的智能合约）[1] 之间提供安全的认证通道。 这可以进一步扩展到链下以卸载计算资源，但仍然可以花费 60.000 gas 来验证其在链上的有效性。

Oraclize 在 Devcon3 演讲中进一步描述了它。 您可以在链下执行任何 Solidity 函数，通过 Oraclize 获取结果并验证其真实性。 如果证明通过，你就节省了很多gas，否则你只能在链上执行交易（这让我想起了Truebit）。

- 链下执行和验证有点像 TrueBit -

讲座中也提到了如何使用Oraclize来增强支付通道，但没有深入描述。

Casper的“构造改版”，从二进制共识到分片

Vlad 的讲座和研究侧重于创建可以“通过构造修复”的定义明确的协议。 这个概念有点违反直觉。 传统的方法是先创建协议，然后再对其进行分析。 另一方面，CBC 首先分析然后创建协议。

“通过构建纠正”方法：

正式但仅部分指定协议

定义协议必须满足的属性和证明

推导协议时，应增加已验证满足的条款

目标是使证明协议的正确性变得几乎微不足道。

在这种情况下，定义一组数学规则（一些自动机理论可能会在这部分帮助你），然后根据这些规则设计协议。

Vlad 的演讲首先定义规则和术语，例如共识安全性：

如果两个状态 σ1 和 σ2 有一个共同的未来一致状态 σ3，那么通过使用 σ1 和 σ2 之间的前向安全性和 σ3 和 σ2 之间的后向一致性，在 σ1 做出的所有决策将与在 σ2 做出的决策一致。 这将使 σ1 和 σ2 共识安全。

有关共识安全性的更深入解释，请参阅本文的定理 1。

最后，在讲座中讨论的分片部分，他描述了合并块，可以将其视为分片之间共享历史的“检查点”。

-两个分片和一个合并块-

我强烈建议您观看此处的演讲（幻灯片），阅读 CBC 论文，并观看 Vlad 在柏林以太坊聚会上关于 CBC 协议的其他演讲。 因为这仍处于研究阶段，所以还没有主网的预期发布日期。

虽然很难跟上 Vlad 讲座的思路并且经​​常需要全神贯注地重新观看它们，但我觉得 Vlad 的讲座内容丰富且内容丰富，因此您应该花时间尝试理解他的概念. 这是会议中最长的演讲。 CBC Casper 和协议设计是我觉得比较复杂的一个领域，所以我会尝试在以后单独的文章中讨论它。

Loom 网络怎么样？

在我们的可扩展性方面，我们正在为用户构建一个软件 SDK，以便能够构建他们自己的 DApp 链（非金融用例的特定侧链）。 在我们最近的博文中了解有关 Loom 的 DApp 链的更多信息：

百万用户 DApps - 引入特定于应用程序的侧链

DAppChain：通过侧链扩展以太坊 DApp

这是一篇很长的博文！ 您现在应该对每个可扩展性项目的状态和进度有了更好的了解。 所有项目都是开源的，所以请去贡献你自己的。

原文链接：

作者：乔治斯·康斯坦托普洛斯

翻译：知乎账号LoomNetwork

本文首发于知乎，EthFans经作者授权转载。

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