Làm cách nào để phân biệt giữa sidechains, Plasma và sharding?

Tiêu đề gốc: "Cách phân biệt lề bên Chuỗi, Plasma và Sharding? 》

Tác giả gốc: Vitalik Buterin (Bản dịch: UH)

Nguồn gốc: Ghi chú cáo xanh

Một câu hỏi thường được đặt ra: Sự khác biệt giữa sharding và sidechains hay Plasma là gì? Tất cả ba hệ thống dường như đều liên quan đến cấu trúc trục và nan hoa, với một “chuỗi chính” trung tâm đóng vai trò là xương sống đồng thuận của hệ thống và một tập hợp các “chuỗi con” chứa các giao dịch ở cấp độ người dùng thực tế. Các giá trị băm từ chuỗi con thường được xuất bản lên chuỗi chính một cách thường xuyên (về lý thuyết, chuỗi phân đoạn không có trung tâm là có thể, nhưng cho đến nay vẫn chưa thực hiện được; bài viết này bây giờ sẽ không tập trung vào chúng, nhưng về cơ bản chúng là giống nhau).

Với sự giống nhau cơ bản này, tại sao lại chọn cách tiếp cận này mà không phải cách tiếp cận khác?

Thật dễ dàng để phân biệt sidechain với Plasma.

Chuỗi plasma là tác dụng phụ của không - thuộc tính lưu ký Chuỗi: Nếu có bất kỳ lỗi nào xảy ra trong chuỗi Plasma, lỗi có thể được phát hiện và người dùng có thể thoát khỏi chuỗi Plasma một cách an toàn đồng thời ngăn chặn kẻ tấn công gây thiệt hại lâu dài. Cái giá duy nhất mà người dùng phải gánh chịu là họ phải chờ giai đoạn thử thách và trả phí giao dịch cao hơn trên chuỗi chính, điều này không thể mở rộng được.

Các sidechain thông thường không có tính năng bảo mật này nên chúng không an toàn như Plasms. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp việc thiết kế dây chuyền Plasma khó khăn hơn. Người ta có thể lập luận rằng đối với nhiều ứng dụng có giá trị thấp, tính bảo mật không đáng để tăng thêm độ phức tạp.

Vậy làm sao để phân biệt được Plasma và sharding?

Sự khác biệt chính về mặt kỹ thuật liên quan đến khái niệm khớp nối chặt chẽ. Khớp nối chặt chẽ là một đặc tính của sharding, nhưng không phải của sidechain hay Plasma. Nghĩa là, hiệu quả của chuỗi chính ("chuỗi đèn hiệu" trong Ethereum 2.0) không thể tách rời khỏi hiệu quả của các chuỗi con. Nghĩa là, theo định nghĩa, các khối chuỗi con chỉ định các khối chuỗi chính không hợp lệ làm phần phụ thuộc là không hợp lệ và quan trọng hơn, theo định nghĩa, các khối chuỗi chính chứa các khối chuỗi con không hợp lệ cũng không hợp lệ.

Trong một chuỗi khối không phân đoạn, các khối này có sẵn một cách an toàn và hợp lệ, như được xác định bởi khái niệm chuỗi chuẩn (tức là một chuỗi mà mọi người chấp nhận là đại diện cho lịch sử “thực”). Ví dụ: trong trường hợp Bitcoin và Ethereum, chuỗi chuẩn mà mọi người thường nhắc đến là “chuỗi hợp lệ dài nhất”.

Trong một chuỗi khối phân mảnh, Theo định nghĩa , chuỗi chuẩn là chuỗi hợp lệ và có sẵn nặng nhất, đồng thời quan điểm này cũng áp dụng khi các yêu cầu về tính hợp lệ và tính sẵn có áp dụng cho cả chuỗi chính hoặc chuỗi phân đoạn. Tuy nhiên, một thách thức mới mà các hệ thống phân đoạn phải đối mặt là người dùng không thể trực tiếp xác minh đầy đủ tính hợp lệ và tính khả dụng của bất kỳ chuỗi cụ thể nào vì có quá nhiều dữ liệu.

Thách thức kỹ thuật của chuỗi phân đoạn là khắc phục những vấn đề trên bằng cách cung cấp cho người dùng một cách gián tiếp thực tế và không cần tin cậy tối đa để xác minh chuỗi nào hoàn toàn khả dụng và hợp lệ để họ có thể xác định chuỗi nào là giới hạn chính tắc.

Trong thực tế, điều này bao gồm các công nghệ như ủy ban, SNARK/STARK, ngư dân và bằng chứng gian lận cũng như tính sẵn có của dữ liệu.

Nếu cấu trúc chuỗi không có đặc tính liên kết chặt chẽ này thì đó không phải là giải pháp phân chia lớp 1 mà là hệ thống lớp 2 dựa trên chuỗi lớp 1 không có khả năng mở rộng. Plasma không phải là một hệ thống được liên kết chặt chẽ: một khối Plasma không hợp lệ hoàn toàn có thể gửi tiêu đề khối của nó tới chuỗi chính Ethereum, bởi vì chuỗi chính Ethereum không biết liệu nó có đại diện cho khối Plasma không hợp lệ hay thậm chí đó có phải là khối Plasma hay không. chắc chắn là vậy. Tất cả những gì nó thấy là các giao dịch có chứa một số dữ liệu. Tuy nhiên, kết quả thất bại của một chuỗi Plasma đơn lẻ sẽ chỉ giới hạn ở chuỗi Plasma.

l Sharding: Cố gắng hết sức để đảm bảo tính hiệu quả và tính khả dụng tổng thể của từng bộ phận trong hệ thống.

l Plasma: Chấp nhận lỗi xảy ra cục bộ nhưng hãy cố gắng hạn chế hậu quả của chúng.

Tuy nhiên, nếu bạn cố gắng phân tích quy trình này: người dùng thực hiện quy trình "xác minh gián tiếp" để xác định xem chuỗi họ đang quan sát có hoàn toàn hợp lệ và khả dụng hay không (không cần tải xuống tất cả dữ liệu và thực hiện giao dịch), thì tại thời điểm này, bạn sẽ find Nó có nhiều điểm tương đồng với cách thức hoạt động của Plasma.

Ví dụ: để ngăn chặn các vấn đề về tính khả dụng, một kỹ thuật phổ biến mà họ sử dụng là sơ đồ ngư dân: nếu một nút thấy rằng một phần cụ thể của khối không có sẵn, nó có thể thách thức yêu cầu xuất bản này, tạo ra một khoảng thời gian mà bất kỳ ai cũng có thể xuất bản phần đó dữ liệu . Nếu một khối không bị thách thức trong một thời gian đủ dài, khối đó và tất cả các khối mà nó tham chiếu dưới dạng phụ thuộc có thể được khôi phục. Về cơ bản, điều này trông giống với Plasma, nơi người dùng có thể xuất bản một thông báo lên chuỗi chính để thoát khỏi trạng thái của nó nếu một khối không có sẵn.

Cuối cùng, cả hai công nghệ đều gặp áp lực theo cùng một cách: nếu có quá nhiều thách thức liên quan đến lỗi trong hệ thống phân đoạn thì người dùng không thể theo dõi xem liệu tất cả các thách thức về tính khả dụng đã được giải quyết hay chưa. Tương tự như vậy, nếu có quá nhiều thách thức về tính khả dụng trong hệ thống Plasma thì chuỗi chính sẽ bị quá tải khi các lối thoát lấp đầy các khối của chuỗi.

Trong cả hai trường hợp, có vẻ như về mặt danh nghĩa, hệ thống có khả năng mở rộng (O(C^2), trong đó C là khả năng tính toán của nút), nhưng trong trường hợp bị tấn công, khả năng mở rộng sẽ giảm xuống O(C) . Tuy nhiên, nói một cách tương đối, sharding có nhiều biện pháp phòng vệ hơn trước vấn đề này.

Đầu tiên, thiết kế shending hiện đại sử dụng Ngẫu nhiên các ủy ban được lấy mẫu, do đó, ngay cả một ủy ban cũng không thể dễ dàng thống trị việc tạo khối giả trừ khi ai sở hữu đa số (có thể lớn hơn 1/3) tất cả các nhóm xác thực trên chuỗi.

Thứ hai, có một chiến lược tốt hơn để giải quyết vấn đề sẵn có của dữ liệu so với ngư dân: bằng chứng về tính sẵn có của dữ liệu. Trong sơ đồ sử dụng bằng chứng về tính khả dụng của dữ liệu, nếu khối không khả dụng thì quá trình kiểm tra tính khả dụng của dữ liệu của khách hàng sẽ không thành công và khách hàng sẽ thấy rằng khối đó không khả dụng. Nếu khối không hợp lệ, thì ngay cả một bằng chứng gian lận cũng sẽ thuyết phục được toàn bộ khối về sự thật này.

Bằng chứng gian lận về kích thước O(1) có thể thuyết phục khách hàng rằng khối kích thước O(C) không hợp lệ. Do đó, dữ liệu O(C) đủ để thuyết phục khách hàng rằng dữ liệu O(C^2) không hợp lệ. (Đây là trường hợp xấu nhất, khi khách hàng đang xử lý N khối chị em, tất cả đều có cùng khối mẹ và chỉ một trong số chúng hợp lệ; trong trường hợp có nhiều khả năng xảy ra hơn, một bằng chứng gian lận duy nhất cũng đủ để vô hiệu hóa toàn bộ chuỗi không hợp lệ.) Do đó, về mặt lý thuyết, hệ thống phân mảnh sẽ ít bị tấn công DoS hơn so với chuỗi Plasma.

Một lần nữa, các chuỗi phân đoạn cung cấp sự đảm bảo mạnh mẽ hơn (hơn 1/3 hoặc thậm chí 1/2 trình xác thực) khi đối mặt với những kẻ tấn công quy mô lớn và đa số. Chuỗi plasma luôn có thể bị tấn công thành công bởi các cuộc tấn công 51% xảy ra trên chuỗi phân đoạn; Điều này là do bằng chứng về tính khả dụng của dữ liệu và bằng chứng gian lận xảy ra ở phía khách hàng chứ không phải trên chuỗi và do đó chúng không thể bị kiểm duyệt bởi cuộc tấn công 51%.

Thứ tư, khả năng phòng vệ do chuỗi phân đoạn cung cấp dễ khái quát hơn; Mô hình thoát của Plasma yêu cầu chia trạng thái thành các phần riêng biệt, mỗi phần phục vụ lợi ích của một tác nhân duy nhất, trong khi chuỗi phân đoạn dựa vào bằng chứng về tính khả dụng của dữ liệu, bằng chứng gian lận, ngư dân và ngẫu nhiên việc lấy mẫu đều có tính phổ quát về mặt lý thuyết.

Do đó, cái được cung cấp trong layer2 là hợp lệ. Thực sự có sự khác biệt lớn giữa tính gợi cảm và tính hữu dụng, chúng bị hạn chế và phức tạp ở chỗ chúng đòi hỏi lý do rõ ràng về các ưu đãi và biết bên nào quan tâm đến phần đó của nhà nước và đảm bảo rằng họ hoàn toàn hài lòng với các cam kết Cung cấp bởi hệ thống lớp 1

Tuy nhiên, dây chuyền Plasma cũng có những ưu điểm lớn.

Đầu tiên, chúng có thể được lặp đi lặp lại và các thiết kế mới được triển khai nhanh chóng vì mỗi chuỗi Plasma có thể được triển khai độc lập mà không cần phối hợp với phần còn lại của hệ sinh thái.

Thứ hai, sharding vốn dễ vỡ hơn. Điều này là do nó cố gắng đảm bảo tính khả dụng và tính hợp lệ tuyệt đối và toàn diện của một lượng dữ liệu nhất định và lượng dữ liệu đó phải được đặt trong giao thức quá ít và hệ thống có khả năng mở rộng kém hơn mức cần thiết, Toàn bộ hệ thống; đang có nguy cơ bị xâm phạm.

Mức độ bảo mật tối đa của khả năng mở rộng cũng phụ thuộc vào số lượng người dùng hệ thống, đây là một biến số không thể đoán trước. Mặt khác, chuỗi plasma cho phép những người dùng khác nhau thực hiện những đánh đổi khác nhau về mặt này và cho phép người dùng điều chỉnh linh hoạt hơn trước những thay đổi của môi trường.

Chuỗi Plasma của một nhà điều hành cũng có thể được sử dụng để mang lại sự riêng tư cao hơn so với hệ thống phân chia, trong đó tất cả dữ liệu đều được công khai. Ngay cả khi không yêu cầu quyền riêng tư, chúng có thể hiệu quả hơn vì các yêu cầu về tính khả dụng của dữ liệu đầy đủ của hệ thống được phân chia yêu cầu mức dự phòng bổ sung làm giới hạn an toàn. Mặt khác, yêu cầu dữ liệu của từng phân đoạn có thể được giảm thiểu và về lâu dài, mỗi phân đoạn riêng lẻ có thể chỉ cần được sao chép một vài lần, thay vì hàng nghìn lần như trong hệ thống phân đoạn.

Vì vậy, về lâu dài, a Một hệ thống lai, có cả lớp sharding dưới cùng và chuỗi Plasma dựa trên lớp dưới cùng, có thể cung cấp nhiều khả năng mở rộng hơn. Đây dường như là cách tiếp cận khả thi nhất và có thể phục vụ tốt hơn nhu cầu của các nhóm người dùng khác nhau, thay vì dựa vào. chỉ về loại này hoặc chiến lược kia.

Thật không may, ở mức độ tiến bộ vừa đủ, Plasma và sharding lại có cùng một thiết kế. Có sự khác biệt không thể khắc phục giữa hai loại này ở một số khía cạnh chính (ví dụ: việc kiểm tra tính khả dụng của dữ liệu do khách hàng thực hiện trong hệ thống phân đoạn không thể được chuyển sang chuỗi chính trong Plasma, vì những kiểm tra này chỉ được thực hiện nếu chúng mang tính chủ quan và riêng tư. Chỉ hợp lệ nếu đã bao gồm thông báo)

Nhưng cả hai giải pháp về khả năng mở rộng, bao gồm cả các kênh trạng thái, đều có một tương lai tươi sáng. (Tác giả xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến Jinglan Wang vì đã xem xét và phản hồi)

Chào mừng bạn tham gia cộng đồng chính thức của BlockBeats:

Nhóm Telegram đăng ký: https://t.me/theblockbeats

Nhóm Telegram thảo luận: https://t.me/BlockBeats_App

Tài khoản Twitter chính thức: https://twitter.com/BlockBeatsAsia