分析以太坊扩展解决方案的巨大差异：碎片、侧链和Plasma

一个常见的问题是：碎片和侧链或等离子体有什么区别？这三种体系结构似乎都涉及一个中心和径向体系结构，其中有一个中心“主链”作为系统共识的主干，还有一组包含实际用户级事务的“子”链。子链的散列值通常定期发布到主链（没有中心的片段链在理论上是可行的，但尚未实现；本文将不讨论它们，但参数类似）。鉴于这种基本相似性，为什么要使用一种方法而不是其他方法？

很容易区分侧链和等离子体。plaa链是具有非托管属性的侧链：如果plaa链中存在任何错误，则可以检测到错误，用户可以安全退出plaa链并防止攻击者造成任何持久的伤害。用户所遭受的唯一成本是，他们必须等待挑战期，并在（不可伸缩的）基本链上支付更高的交易费用。传统的侧链没有这种安全特性，因此其安全性较低。然而，在许多情况下，设计plaa链要困难得多，有人可能会说，对于许多低价值应用程序来说，安全性不值得增加复杂性。

那等离子体和碎片呢？关键的技术差异与紧密耦合的概念有关。紧密耦合是碎片化的特征，但不是侧链或等离子体的特征，即主链（以太坊2.0中的“信标链”）的有效性与子链的有效性密不可分。也就是说，将无效主链块指定为依赖项的子链块定义为无效，更重要的是，包含无效子链块的主链块定义为无效。

在非区块链中，根据定义，规范链（即代表所有人接受的“真实”历史的链）完全可用且有效的想法也适用；例如，在比特币和以太坊的例子中，人们通常说规范链是“最长的有效链”（或者更迂腐的说法，是“最重的有效和可用链”）。在分区链中，根据定义，规范链是最重的有效和可用链的思想也适用，有效性和可用性要求适用于主链和分区链。然而，分片系统面临的新挑战是，由于数据太多，用户无法直接和完全验证任何给定链的有效性和可用性。

工程分段链的挑战是为用户提供****的去信任和实际的间接手段，以验证哪些链是完全可用和有效的，以便他们仍然可以确定哪些链是标准化的，从而绕过这一限制。实际上，这包括佣金、SNARK/stars、渔民计划、欺诈和数据可用性证明等技术。

如果区块链结构没有如此紧密耦合的特征，可以说它不是一个layer1碎片化方案，而是一个位于不可伸缩layer1链上的layer2系统。等离子体不是一个紧密耦合的系统：一个无效的等离子体可以肯定地将它的头部提交到以太主链上，因为ETHuny基础层不知道它代表一个无效的等离子体块，或者甚至不知道它代表一个等离子块；它看到的是一个包含一小段数据的事务。然而，单个等离子链故障的后果仅限于等离子链内部。

但是，如果您尝试分析用户如何执行“间接验证”过程，以确定他们正在查看的区块链是否完全有效，并且可以在不下载和执行整个过程的情况下使用，您将发现与plaa工作方式的更多相似之处。例如，用于防止可用性问题的一种常见技术是Fisherman：如果节点发现给定的块不可用，它可以发出一个质询来声明该块，并创建一个时间段，在此期间任何人都可以发布块数据。如果一个块在足够长的时间内没有被质询，则可以恢复该块以及将其作为依赖项引用的所有块。

这似乎与等离子体基本相似。如果块不可用，用户可以向主链发布消息以退出其状态作为响应。这两种技术最终都以同样的方式屈服于压力：如果碎片化系统中存在太多错误的挑战，用户无法跟踪是否所有可用性挑战都得到了解决。如果plaa系统存在太多的可用性挑战，主链可能会被充满的出口链块的尺寸限制所压倒。在这两种情况下，似乎系统名义上具有o（C^2）可伸缩性（其中C是节点的算力），但当攻击发生时，o（C）可伸缩性将下降。然而，碎片化有更多的防御措施。

首先，现代切片设计使用随机抽样的委员会，因此，除非委员会拥有整个链验证器集的很大一部分（可能gt;；1/3），否则即使是委员会也无法轻松控制一个委员会，从而产生假块。其次，有一种比渔民更好的策略来处理数据可用性：数据可用性证明。在使用数据可用性证明的方案中，如果某个块不可用，则客户端的数据可用性检查将失败，客户端将看到该块不可用。如果区块无效，即使是一份欺诈证书也会让他们相信整个区块是无效的。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，因此O（c）数据足以使客户相信O（c^2）的无效数据（在最坏的情况下，客户端正在处理n个姊妹块。所有姊妹块都具有相同的父块，并且只有一个是有效的；在更可能的情况下，欺诈证明足以证明整个无效链的无效性）因此，理论上，碎片化系统比plaa链更容易受到拒绝服务攻击。

其次，碎片链提供了更强的保证，可以抵御大和大多数攻击者（超过验证集的1/3甚至1/2）。plaa链始终可以通过攻击审查出口的主链的51%成功攻击；无法删除片段链。这是因为数据可用性证书和欺诈证书发生在客户机内部，而不是链内部，因此它们不能被51%的攻击审查。第三，碎片链提供的防御更容易推广；Plaa的退出模要求将状态划分为去中心化的部分，每个部分都符合任何单个参与者的利益，并且依赖于数据可用性证明、欺诈证明、渔民和随机抽样的片段链在理论上是通用的。

因此，layer2提供的有效性和可用性保证之间确实存在很大差异。它们是有限的，而且更复杂，因为它们需要关于激励、哪一方对哪一个州感兴趣以及致力于完全满足它们的第1层系统的清晰推理。

然而，等离子链也有很大的优势。首先，他们可以更快地迭代和实施新设计，因为每个plaa链可以单独部署，而无需协调生态系统的其余部分。第二，切分在本质上更为脆弱，因为它试图确保一定数量数据的**和全部可用性和有效性，而这个数量必须在协议中设定；太少了，系统的可伸缩性比最初的要差。太多了，整个系统都有崩溃的危险。可伸缩性的**安全级别还取决于系统的用户数量，这是一个不可预测的变量。plaa链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适应环境的变化。

单个运营商plaa链也可以用来提供比所有数据都是公开的零散系统更多的隐私。即使在不需要隐私的情况下，它们也可能更有效，因为碎片化系统的总数据可用性需要大量额外冗余作为安全余量。另一方面，在等离子体系统中，每个数据的数据需求可以最小化。从长远来看，每个单独的数据可能只需要**几次，而不是在零碎的系统中**一千次。

因此，从长远来看，一个混杂的系统，其中存在一个支离破碎的基础层，以及存在于其上的等离子体链，以提供进一步的可扩展性，似乎是最可能的方法，它可以更好地满足不同用户群体在一个或另一个策略中的需求而不是依赖于单独的。不幸的是，在足够的进展水平下，等离子和碎片不会塌陷到同一个设计中。两者在一些无法简化的关键方面有所不同（例如，分片系统中客户端执行的数据可用性检查无法移动到plaa中的主链，因为这些检查只有在主观且基于私人信息时才有效）。但可伸缩性解决方案（和状态通道）都有光明的前景。