Блокчейн Ethereum сталкивается с серьёзной проблемой масштабируемости, что препятствует его массовому распространению из‑за ограничений по скорости и пропускной способности. В августе 2017 года сооснователь Ethereum Виталик Бутерин и Джозеф Пун предложили концепцию Ethereum Plasma как решение этой проблемы. Plasma — это техника масштабирования для Ethereum, похожая на Lightning Network, предложенную для Биткоина в 2015 году Джозефом Пуном и Тэддеусом Драйа. Однако у каждой системы свои механизмы и особенности. Следует помнить, что Plasma — не отдельный проект, а оффчейн‑фреймворк или методика для создания масштабируемых приложений. Разные исследовательские группы или компании могут реализовывать её по‑разному.
Как работает Plasma?
Основная идея Ethereum Plasma — это система вторичных цепочек. Цель заключается в максимально возможном ограничении взаимодействия между вторичными цепочками и основной цепью Ethereum. Для этого Plasma строится в виде дерева блокчейнов: на основной цепи создаются более мелкие цепочки, называемые Plasma-цепочками или дочерними цепями. Важно отметить, что Plasma-цепочки отличаются от сайдчейнов.
Для построения структуры Plasma используются смарт-контракты и деревья Меркла, что позволяет создавать практически неограниченное количество дочерних цепочек. Каждая дочерняя цепочка — это уменьшенная версия блокчейна Ethereum. Поверх каждой дочерней цепочки можно также строить дополнительные цепочки, образуя древовидную структуру.
По сути, каждая Plasma-дочерняя цепочка — это настраиваемый смарт-контракт, работающий автономно и адаптируемый под разные требования. Это означает, что цепочки могут сосуществовать и выполнять разные функции. В конечном счёте Plasma позволит компаниям и организациям внедрять разнообразные масштабируемые решения в зависимости от контекста и потребностей.
При успешной интеграции Plasma в сеть Ethereum основная цепь станет менее подверженной перегрузкам, поскольку каждая дочерняя цепочка будет ориентирована на выполнение конкретных задач, не всегда связанных с целями основной цепи. В результате дочерние цепочки разгрузят основную сеть.
Доказательства мошенничества
Корневая цепь отвечает за безопасность взаимодействия с дочерними цепочками и использует доказательства мошенничества для наказания злоумышленников. Каждая дочерняя цепочка работает автономно, имея собственные механизмы валидации блоков и конкретную реализацию fraud proof. Такие реализации могут базироваться на различных алгоритмах консенсуса, включая Proof of Work, Proof of Stake и Proof of Authority.
Смысл доказательств мошенничества в том, чтобы пользователи могли сообщать о недобросовестных нодах при подозрительных действиях. Пользователи таким образом получают возможность защитить свои средства и выйти из транзакции с взаимодействием основной цепью. По сути, fraud proofs позволяют дочерней цепочке обратиться с жалобой к родительской или корневой цепи в случае мошеннических действий.
MapReduce
Одно из интересных применений, описанных в whitepaper Plasma, — использование вычислений MapReduce. Эти вычисления представляют собой набор функций, полезных для обработки и организации данных по нескольким базам. В случае Plasma такими «базами» выступают блокчейны, а древовидная структура цепочек позволяет применять MapReduce. Это облегчает проверку данных в дереве цепочек и значительно повышает эффективность сети.
Проблема массового выхода
Возможность возникновения проблемы массового выхода — одна из основных опасений при внедрении Plasma. Это случается, когда множество пользователей одновременно пытаются выйти из своей Plasma-цепочки, что вызывает перегрузку корневой цепи. Подобная ситуация может быть вызвана разными причинами: мошенничеством, сетевыми атаками или другими критическими сбоями в одной дочерней цепочке или их группе.
Заключение
Plasma — это решение, цель которого повысить производительность Ethereum за счёт создания древовидной структуры из более мелких цепочек. Это снизит нагрузку на основную цепь и позволит обрабатывать больше транзакций в секунду. Многие исследовательские группы в настоящее время тестируют эту иерархическую модель связанных блокчейнов. При надлежащей доработке Plasma может улучшить эффективность Ethereum и предоставить более подходящую инфраструктуру для децентрализованных приложений. Кроме того, эта идея может быть реализована и в других криптовалютах для решения проблем масштабируемости.