侧链vs等离子vs分片

一个经常出现的问题是:分片与侧链或等离子到底有何不同?这三种体系结构似乎都涉及一个辐射状的体系结构,该体系结构具有作为系统的共识主干的中央“主链”,以及一组包含实际用户级事务的“子”链。子链上的哈希通常会定期发布到主链中(从理论上讲,没有轮毂的分片链是可行的,但到目前为止尚未完成;本文将不关注它们,但论点相似)。鉴于这种基本相似性,为什么要采用一种方法而不是另一种方法?

从等离子区分开侧链很简单。等离子链是具有非拘禁属性的侧链:如果等离子链中有任何错误,则可以检测到该错误,并且用户可以安全地退出等离子链,并防止攻击者造成任何持久损害。用户遭受的唯一损失是,他们必须等待挑战期,并在(不可扩展的)基础链上支付更高的交易费用。常规侧链不具有此安全性,因此安全性较低。然而,在许多情况下,设计等离子链要困难得多,而且有人可能会争辩说,对于许多低价值应用程序而言,安全性不值得增加额外的复杂性。

那么等离子与分片呢?关键的技术差异与紧密耦合的概念有关。紧密耦合是分片的属性,但不是侧链或等离子的属性,也就是说主链(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,将无效的主链块指定为依赖性的子链块在定义上是无效的,更重要的是,包括无效的子链块的主链块在定义上也是无效的。

在非分块的区块链中,规范链(即每个人都接受的代表“真实”历史的链)根据定义完全可用且有效的想法也适用;例如,在比特币和以太坊的情况下,通常会说规范链是“最长有效链”(或更有趣的是,“最大有效和可用链”)。在分片式区块链中,按照定义,规范链是最重的有效和可用链的想法也适用,其有效性和可用性要求适用于主链和分片链。但是,分片系统面临的新挑战是用户无法直接完全验证任何给定链的有效性和可用性。,因为数据太多。工程分片链的挑战是要通过为用户提供一种最大程度的不信任和实用的间接手段来验证该链完全可用和有效,从而仍然可以确定哪条链是规范的,从而克服这种限制。实际上,这包括委员会,SNARK / STARK,渔民计划以及欺诈和数据可用性证明之类的技术。

如果链结构不具有这种紧密耦合特性,则可以说它不是第1层分片方案,而是位于不可缩放的第1层链顶部的第2层系统。Plasma不是紧密耦合的系统:无效的Plasma块绝对可以将其标头提交到以太坊主链中,因为以太坊基础层不知道它代表无效的Plasma块,甚至不代表等离子块根本 它所看到的只是一个包含少量数据的事务。但是,单个等离子链故障的后果仅限于该等离子链中。

分片 尽力确保系统每个部分的整体有效性/可用性
等离子体 接受局部故障,但要尽量减少其后果

但是,如果你尝试分析的过程中如何用户执行“间接验证”过程来确定他们正在查看的链是否完全有效并且是否可用,而无需下载并执行整个操作,因此人们可以找到与Plasma的工作方式更多的相似之处。例如,用于防止可用性问题的一种常用技术是渔民:如果节点认为给定的块不可用,它可以发布声明这一点的挑战,从而创建一个时间段,任何人都可以在该时间段内发布该数据。如果一个块在足够长的时间内没有受到挑战,则可以还原这些块以及将其引用为依赖项的所有块。这似乎从根本上类似于Plasma,在Plasma上,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。两种技术最终都以相同的方式在压力下弯曲:如果分片系统中存在太多错误挑战,那么用户将无法跟踪是否已解决所有可用性挑战,并且如果等离子系统中存在太多可用性挑战,则主链可能会淹没出口填满了链条的区块大小限制。在这两种情况下,似乎都有一个名义上具有ØC2 可扩展性(其中 C 是一个节点的计算能力),但可扩展性下降到 ØC如果发生袭击。但是,分片对此有更多的防御措施。

首先,现代分片设计使用随机抽样的委员会,因此,除非一个委员会占有很大比例(也许 >1个3)链中整个验证者集。其次,有比渔民更好的处理数据可用性的策略: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,并且客户端将将该块视为不可用。如果该区块无效,那么即使是单个欺诈证明也会使他们相信整个区块的这一事实。一个Ø1个大小的欺诈证明可以说服客户 ØC块,等等 ØC 数据足以说服客户 ØC2 数据(在最坏的情况下,客户端正在处理 ñ姐妹将所有与同一个父母一起阻止,其中只有一个有效;在更可能的情况下,一个欺诈证明就足以证明整个无效链都无效。因此,与等离子链相比,分片系统在理论上更不容易受到拒绝服务攻击的淹没。

其次,分片式链条在面对大型和多数攻击者(包括 1个3 甚至 1个2验证者集的名称)。审查员退出的主链上有51%的攻击总是可以成功攻击等离子链;分片链不能。这是因为数据可用性证明和欺诈证明发生在客户端内部,而不是在链内部,因此不能受到51%攻击的审查。第三,分片链提供的防御更容易推广。等离子出口模型要求将状态分为多个独立的部分,每个部分都符合单个参与者的利益,而依赖数据可用性证明,欺诈证明,渔民和随机抽样的分片链在理论上是普遍的。

因此,在第2层提供的有效性和可用性保证之间确实存在很大差异,这是有限且更为复杂的,因为它们需要对激励进行明确的推理,并且哪一方对哪个状态感兴趣,以及由哪个方提供的保证致力于完全满足他们的第1层系统。

但是等离子链也有很大的优势。首先,可以迭代它们,并且可以更快地实施新设计,因为每个等离子链可以单独部署,而无需协调其余生态系统。其次,分片本质上比较脆弱,因为它试图保证一定数量的数据的绝对和总可用性以及有效性,并且必须在协议中设置该数量。太少了,并且系统的可伸缩性比它本来应该的少,并且整个系统有崩溃的风险。可伸缩性的最大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。另一方面,等离子链允许不同的用户在这方面进行不同的权衡,并允许用户根据情况的变化灵活调整。

与所有数据都是公共的分片系统相比,单操作员等离子链还可以提供更多的隐私。即使在不需要隐私的情况下,它们也可能更有效,因为分片系统的总数据可用性要求需要大量额外的冗余级别,以确保安全。另一方面,在等离子系统中,可以将每条数据的数据需求减到最少,以至长远来看,每条单独的数据仅需要复制几次,而不是原先的一千次。分片系统中的情况。

因此,从长远来看,混合系统中存在分片基础层,等离子链位于其上以提供进一步的可扩展性,这似乎是最可能的方法,它比单独依赖更能满足不同组用户的需求在一种策略或另一种策略上。它是不幸的是没有的情况下,在进步血浆和分片崩到同一设计的足够水平; 两者在某些关键方面有着不可回避的差异(例如,分片系统中的客户端进行的数据可用性检查无法移至Plasma中的主链,因为这些检查仅在主观且根据私人信息完成的情况下才有效)。但是,这两种可扩展性解决方案(以及状态通道!)都拥有光明的未来。

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