什么是区块链Plasma链

Plasma的设计模型使得人们可以通过发送链下消息来转移链上资产。它通过将交易吞吐量转移到Plasma链上实现根链的扩容。 你可以想象这样一个场景：一位教授需要在短时间内给许多试卷打分数。他可以将这个工作分配给助教，由后者评阅试卷上的作答，并合计每题小分，只将最终分数报告给教授。

每条Plasma链都会将有关交易顺序的消息换算成一个哈希值存储在根链上。比特币和以太坊都属于根链——这两条区块链具有很高的安全性，并且通过去中心化保证了（安全性和活性）。本文列举的所有例子均将以太坊作为根链。

“Plasma不是带有默克尔树的中心化服务器。 —— Vitalik， 2018 年瑞士楚格 TechCrunch 。

Plasma设计模型有两个主要的分支：Plasma MVP 和 Plasma Cash 。如果你想了解更多关于 Plasma 的研究谱系，请点击文末链接。让我们先了解一些背景知识并简要介绍使用流程，再深入探究各个部分。

知识点速览

稀疏的默克尔树：大小恒定的 完美 默克尔树，之所以称作‘稀疏’是因为多数叶节点都是空的。

经济确定性：确保操作的不可撤回性，除非某一方花掉一大笔钱来产生另一种结果。

UTXO：unspent transaction output（未花费的交易输出）的缩写。每个交易必须从有效的 UTXO 集合中得到输入值。每个交易的输出值组成新的 UTXO 集合。比特币使用的就是 UTXO 模型。

前方高能预警！

1：想要成为 Plasma 运营者的人（wannabe Plasma Operator）将 Plasma 合约部署到主网上

如果交易所之类的实体想要实现高交易吞吐量和低延迟性（甚至是即时经济确定性），不妨运行一条 Plasma 链并成为 Plasma 运营者。合约初始化过程中就会将合约所有者包含在内。

2：Plasma 运营者打包一个块

运营者具有多重身份，其中一种是将交易聚集起来并排序打包进区块，然后将这个 Plasma 区块的哈希值提交至根链。

Plasma 有多种运行方式。不同的 Plasma 链可以有不同的治理规则、不同的代币和状态存储方式等等，不过所有 Plasma 链会定期将哈希值提交至根链，以便确保与根链一样的安全性。

3：新用户 Kanye 在 Plasma 合约中质押以太币换取 PETH

在主要的两个 Plasma 设计模型中，你可以质押任意类型的代币，该代币会被转化成符合 ERC20 标准的代币，并通过 Plasma 链返还给用户。如果 Kanye 质押了以太币，他将获得 PETH ！如果他质押了比特币，他将获得 PBTC ！（Plasma Cash 技术规范更支持 CryptoKitties 之类的 ERC721 资产，不过并非所有 Plasma 技术规范都支持任意类型代币的质押。）

4：Kanye 向非 Plasma 智能合约成员 Donald 汇款

Kanye 并不是只能向 Plasma 合约以内的成员汇款！他也可以向以太币大佬 Donald 汇款。

在 Plasma Cash 实现中，你质押的每种代币都会被分配一个特殊的 ID 。 这些特殊的 ID 都存储在稀疏的默克尔树上。代币交易只会改变代币所在叶节点的索引（index）。这就好比房屋买卖——在进行交易之时房屋是不会动的，然而房主会更换，房契会记录交易相关方以及换手率。这极大降低了检查代币历史记录的难度，因为你知道该看树上的哪个位置！

让我们关注一下 Kanye 发送给 Donald 的代币的索引。Kanye 在发送代币之时必须包括该代币的历史记录。如果代币经历过多次交易，就会生成庞大的历史记录！我们将来会设法改善这一点。对 Donald 来说已经很棒了，因为他只需下载自己关心的代币的历史记录。

5：Donald 有两个选择：是继续花费 PETH ，还是创建一个“退出”交易在根链上换回以太币。

如果 Donald 要将 PETH 换回以太币，他无需像请求加入时那样向运营者提交信息。出于匿名之需，Donald 想要立刻换回他的代币，因此不想继续交易 PETH 了。他取一段代币的历史记录来证明所有权，并将其放入退出 Plasma 合约的请求之中。他的“退出”交易还包括 Gas 费和作为质押的 保证金 。如果审核通过，且没人质疑 Donald ，Donald 就可以在根链上将 PETH 换回以太币。

太棒了！我们已经充分解析了最佳案例的真实场景，下面让我们深入研究一下各个部分吧：交易、退出机制和 Plasma 运营者的作用。要注意的是不同的实施方案之间存在各种规则和差异，不过你可以从下文了解一些核心的 Plasma 概念和术语。

交易

Kanye 在发送代币之时必须将代币的历史记录一起发送出去。Plasma Cash 的用户只需下载并查看自己关心的代币的历史记录。分片客户端验证能够减少每位用户的数据加载量。

然而，如果一个代币经历的交易次数过多，会导致历史记录过大而无法交易。我们建议可以通过设置检查点来解决这一问题。 检查点（Checkpoint）会将原先线性大小的证明缩减成一个常量，一旦检查点敲定后，客户端就可以提供上面的证明。Plasma Cash 检查点建立在加密经济聚合签名之上，为代币在区块高度 Y 上由 X 所有这一纪录提供经济保证。

遗憾的是，在 Plasma Cash 上发送任意小额的代币会困难得多（Plasma Debit 或状态通道可以解决这一问题，详情见延伸阅读） 。用户通过调用押金函数来指定押金金额。虽然通过 Plasma Cash 发送 ERC721 代币比较好，但是 Plasma MVP 的 UTXO 模型可以更好地处理任意金额的代币交易。

退出机制

·可以针对满足以下情况的退款发起退出挑战：

·要求退回已花费的代币

·要求退回已退回的代币

·要求退回有无效历史记录的代币

任何人都可以提交欺诈证明来挑战退出者，一经证实会没收退出者的保证金。

如果遭遇攻击怎么办？

如果 Plasma 链遭受黑客攻击，黑客必须提交”退出“交易才能成功偷走所有资金！在 Plasma Cash 上，黑客必须在“退出”交易中包括一张（作为安全保证金的）债券，他不能直接偷走所有钱。

Plasma 运营者

Plasma 运营者的主要作用是将交易聚集起来加入区块，将每个 Plasma 区块的默克尔根发布到根链上。

在更复杂的设计模型中，可以由 PoS 验证者代替中心运营者，从而减轻关于交易审查的担忧。不过，中心运营者带来的好处多多，而且 Plasma 运营者的债权有很多有趣的用处：

·即时经济确定性！由于运营者是区块的创建者，他们可以提供交易打包和排序的相关保证。为防作弊，运营者要提供保证金；交易一经打包，用户便知交易已然敲定

·惩罚无效退出：如果运营者许可了无效的“退出”交易，我们可以予以惩罚，并没收保证金。

·Casper 验证：运营者可以是 Casper PoS 验证者！

你还能想到其它用处吗？

Plasma 的设计模型

下图显示得更清楚一点：