如何正确的理解Plasma和Plasma Cash的基础概念

前言：我们知道Plasma是以太坊扩容方案之一，那么，到底什么是Plasma？什么是Plasma Cash？本文给我们一些简要的说明。

Plasma是一种设计模式，它允许链外消息驱动链上资产的转移。它通过将交易吞吐量转移到Plasma链来实现对根链的扩展。你可以把它看作是一个教授需要在短时间内批改许多考卷。教授可以将这项工作委托给助教，他们查看考卷上的每个问题并计算对应的分数，但只向教授报告总分。

每个Plasma链将交易排序的信息压缩到单个哈希，并存储在根链上。像比特币和以太坊这样的就是根链——这些区块链具有更强的安全性和去中性化保证（安全性和活性）。本篇文章将使用以太坊作为根链例子贯穿全文。

“Plasma 不是在中心化服务器上贴上一个Merkle树。”——Vitalik Buterin，2018年于TechCrunch，瑞士Zug

Plasma设计的两个主要分支称为Plasma MVP 和Plasma Cash。首先，让我们了解一下背景信息，从宏观角度了解下简单的用户流，之后再更深入地探讨每个部分。

在开始之前，让我们先快速了解一下基本概念：

稀疏Merkle树：一种大小不变的完美Merkle树，之所以称之为“稀疏”，是因为大部分叶子是空的。

经济最终性：保证操作永远不会逆转，除非提供最终结果的一方将一大笔钱烧毁。

UTXO：未消费交易输出（unspent transaction output）。每笔交易都必须具有来自有效UTXO 集的输入。每笔交易的输出将成为新的UTXO 集的一部分。比特币就使用UTXO模型。

现在开始阐述Plasma。

1： 运营者将Plasma合约部署到主网

像交易所这样的实体，如希望拥有高交易吞吐量和低延迟（甚至实现即时的经济最终性）的实体将受益于运行Plasma链并成为运营者。合约所有者包含在合同的初始化中。

2:Plasma运营者创建区块

运营者的众多角色之一是聚合和排序交易，并将其打包到区块中，然后将Plasma区块的哈希提交到根链。

实现Plasma的方法有很多种。不同的Plasma链可以有不同的治理规则、不同的token、存储状态的方法等，但所有Plasma链会定期向根链提交哈希，以便继承根链的安全性。

3： Kanye是一个新用户，将ETH存入Plasma合同，并分配返回PETH

在两种主要的Plasma设计中，你可以将任何token存入Plasma链并接收到与之相对应的token。所以，如果Kanye存入ETH，他会得到PETH！如果他存入BTC，他就会得到PBTC！（Plasma Cash的规范更好地支持ERC721 资产，如加密猫，但并非所有Plasma规范都支持存入任何token）。

4： Kanye 向Donald汇款，但Donald还不在Plasma智能合约中

Kanye 并不仅限于汇款给那些已经是Plasma合约成员的人！他也可以汇款给Donald这样的以太坊巨鲸。

在“Plasma Cash”规范中，你存入的每个代币都会被分配唯一的ID。这些唯一ID存储在稀疏Merkle树中。代币有所分配的（Merkle树的）叶子的索引，而这些索引是这些代币可用于交易的唯一位置。

想想买卖房产——当你交易房子时，房子不会移动，但拥有房子钥匙的人会改变，房子的契据是当事人的记录以及所有权易手的频率。这使得它非常容易检查token的历史记录，因为你能够轻易的在Merkle树中查找到这些记录！

在这里，我们具体看Kanye发送给Donald的token的索引。Kanye 在发送token时必须包含token的历史记录。如果token被多次交易，其历史记录可能会变得非常冗长！稍后我们将讨论如何改善这种情况。但就目前而言，这对Donald来说可以接受，他只需要下载他关心的代币交易历史。

5： Donald 有两种选择： 继续花费PETH 或创建退出交易以在根链上兑换出ETH

Donald 不需要向运营者提交消息成为Plasma合约会员，以实现退出PETH并赎回ETH。Donald想立即换掉代币以保持匿名，所以他不想继续使用他的PETH。

他拿到了token的历史记录，以证明所有权，并将记录放入提交到 Plasma 合约的退出请求中。他的退出交易还包括gas费和作为抵押的保证金（以防止撒谎）。当一切停当，如果没有人挑战Donald，他能在根链上用PETH赎回ETH。

棒极了！我们已经在宏观上阐述了一个理想的场景，因此让我们深入探讨这一工作流中的每个部分：交易、退出和Plasma运营者的角色。请务必注意，它存在多种规范，不同执行方案的规范之间存在差异，但以下内容会让你熟悉一些核心的Plasma 概念和词汇。

交易

每当Kanye 发送token时，他还必须同时发送该token的历史记录。在Plasma Cash中，用户只需下载他们关注的代币的交易历史。分片客户端验证允许每个用户的数据负载更轻。

但是，如果一枚代币被花了很多很多次，那么该代币的历史就会变得很长并难以在交易中传输。解决这一问题的一种提议是引入检查点。一旦检查点最终确定，客户只需提供从该检查点（有最终性）开始的证明，这样可以将证明的大小变成常数，而不是线性增长。

Plasma Cash检查点基于加密经济聚合签名，为在Y区块高度的用户X对代币的所有权提供了经济保证。

遗憾的是，在Plasma Cash中发送任意小面额的代币更加困难（Plasma借记或状态通道是对这一缺陷的改进方案）。当调用存款函数时，用户指定其存款的面额，这一方案使得Plasma Cash适合发送ERC721非同质token，而Plasma MVP的UTXO模型更适合处理任意面额交易。

退出

当提款被认为是如下情况，退出就产生了挑战：

1. 退出一枚已经花过的代币

2. 双重退出代币

3. 退出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，如果他们在撒谎，他们将失去他们的保证金。

黑客攻击怎么办？

Plasma链安全保证与根链一样好。如果Plasma链被黑客攻击，黑客必须提交退出交易，以得到他想窃取的所有资金！在Plasma Cash中，黑客必须在他的退出交易中包括保证金，他不能带着所有窃取的资金潜逃。

Plasma运营者

Plasma运营者的主要作用是将交易聚合到区块中，并将每个Plasma区块的Merkle 树发布到根链。

在更复杂的设计中，中心运营者可以由PoS 验证者取代，从而缓解对交易审查的担忧。然而，拥有中心运营商有很多好处，而且我们可以用Plasma运营者的保证金做很多有趣的事情：

· 即时经济最终性！由于运营者负责创建区块，因此他们可以提供有关交易包含和排序的保证。运营者会因为撒谎而付出失去保证金的代价，因此用户会立即知道他们的交易是否包括在内。

· 无效退出处罚：可以惩罚运营者允许无效退出的通过，并消减其保证金中的资金。

· Casper验证：运营者可以是Casper PoS验证者（验证者有保证金）

· 你能想到其他的吗？

Plasmas总结