本文將為大家介紹Plasma的原理及其為何對智慧合約及Defi不友好，以及Redstone到底是什麼東西。

作者：Faust，極客web3

近期，一個叫Redstone的專案成為了熱點。這個由Lattice團隊推出的鏈遊專項Layer2設施，於11月15日正式發佈，目前已上線測試網。有趣的是，Lattice團隊稱“Redstone是受到Plasma啟發的Alt-DA鏈”。

就在Redstone發佈的前一天，Vitalik剛剛發表了文章“Exit games for EVM validiums: the return of Plasma”，文中簡單回顧了本已消失在以太坊生態的技術方案“Plasma”，並指出可以引入有效性證明（與ZK Proof混淆），來解決Plasma的問題。

對此，有不少朋友認為，Vitalik發表這篇文章，是為了給Redstone站臺，甚至在極客Web3社群內也有人說，Vitalik搞不好投資了Redstone。再加上此前傳的沸沸揚揚的“以太坊Layer2定義之爭”，一時間人們普遍認為，接下來會引發“Plasma的復興”，而Celestia等以太坊生態外的DA方案可能因此被抑制，因為Plasma沒有對DA的嚴格要求。

但據本文作者考證，Redstone並不符合Plasma方案的大致框架，其自稱“受到Plasma啟發”反而有蹭Vitalik文章熱點的可能性，而不是Vitalik真要為Redstone站臺。此外，Redstone的DA挑戰方案與Layer2專案Metis在2022年4月推出的方案頗有相似之處，只不過兩者在更新Stateroot——發佈DA數據這兩個步驟上的先後次序不同。

所以，真實的情況是，大家可能對Redstone產生了“過度解讀”。下文中將通過一些簡單的推理來為讀者解釋Plasma的原理及其為何對智慧合約及Defi不友好，以及Redstone到底是什麼東西。

Plasma：遇到了數據扣留攻擊就要緊急提款

Plasma的歷史可以追溯到2017年以太坊IC0熱潮時期，彼時以太坊用戶的交易需求呈爆炸式增長，而TPS低下的ETH不堪重負。在這樣的關頭，Plasma最早的理論版本發佈了，文中提出了一種二層擴容方案，可以處理“世界上幾乎所有的金融場景”。

簡單來說，Plasma是一種只把Layer2的區塊頭/Merkle Root發佈到Layer1上的擴容方案，區塊頭/Merkle Root之外的那部分數據（DA數據）只在鏈下發布。如果Plasma的排序器/Operator在L1上發佈的Merkle Root關聯了一筆無效交易（數位簽名錯誤等場景），相關用戶可以提交欺詐證明，證明排序器提交的Root關聯著一筆無效交易。

但問題在於，要發佈欺詐證明必須保證DA數據不被扣留，但Plasma對DA層沒有嚴格要求，不能保證用戶或L2節點可以接收到數據。如果排序器在某個時間點發動數據扣留攻擊（也被稱作數據可用性問題），只發布新的區塊頭/Merkle root，卻不發佈對應的區塊體，讓人無法驗證區塊頭/root是否有效，用戶就只能默認排序器“無藥可救”，通過名為“Exit Game”的緊急退出機制，把資產從Layer2撤到Layer1上。

這一步操作需要用戶提交Merkle Proof，證明自己在L2上的確有相應數額的資產，我們可以將此稱為“資產證明”。有意思的地方在於，Plasma的Exit Game和ZK Rollup的逃生艙模式並不一樣，ZK Rollup用戶必須提交對應最近一個有效Stateroot的Merkle Proof，而Plasma用戶卻可以提交很久前的Merkle Root對應的Proof。

為什麼設計成這樣？只是因為，ZK Rollup提交的Stateroot，會被Layer1上的合約立刻投入判斷（判斷有效性證明是否有效）。如果這個剛提交不久的Stateroot是有效併合法的，那麼用戶就應當提交對應合法Stateroot的Merkle Proof來充當資產證明。

但Plasma的排序器提交的Merkle Root，Layer1合約無法判斷是否有效，只能讓L2節點主動發起挑戰來排除無效Root，所以會有挑戰機制，這使得Plasma和Zk Rollup的運作原理迥然不同。

假設排序器剛發佈了一個無效的Merkle Root 101，同時發動數據扣留攻擊，讓L2節點無法證明101號root是無效的，此時用戶可以提交對應100號root或更早以前root的merkle Proof，把自己的資產提走。

當然這裡有個問題需要解決，就是某個用戶可能提交對應30號root或更早期root的資產證明，請求把資產撤到Layer1，但這個人在30號root發佈後，資產狀況可能有變化。換句話說，他提交的是過時的資產證明，這就是典型的雙花攻擊/雙重支付。

對此，Plasma允許任何人針對上述情況提交欺詐證明，指出某個發起提款聲明的用戶提交的“資產證明”是過時的。通過引入這種“任何人都可以挑戰別人的提款聲明”，Plasma不需要像ZK Rollup那樣處理緊急提款請求。

但還是有一種可能，就是排序器先把其他人的資產劃轉到自己的L2賬戶下，然後再發動數據扣留攻擊，讓外人無法對自己的作弊行為發起挑戰。之後，排序器自己的賬戶發起緊急提款，提交“資產證明”宣稱自己的確在L2上擁有這些資產。

顯然，這種時候因為缺失了一段歷史記錄，人們無法直接證明排序器的資產來源有問題。那麼這種情況下該怎麼辦？Plasma的早期版本比如Plasma MVP考慮到了這點，他們提出了“提款優先級”。如果一個人提交的資產證明對應的root更早，它的提款請求就會被優先處理。

假如排序器是在提交第101號root時進行上面說的作弊行為併發起提款，那麼用戶可以提交對應99號或更早root的資產證明來緊急提款。顯然，排序器只要無法篡改已經發布到Layer1上的歷史記錄，用戶就有辦法逃出生天。

但Plasma還是有一個致命bug：只要排序器發動數據扣留，人們就要靠緊急提款（又稱Exit Game）來保證資產安全，如果短時間內大量用戶集體提款，Layer1很容易處理不過來；

更嚴重的是，像Defi合約上記錄的資產，該由誰來提取到Layer1？假設有人往DEX的LP池子充了100個ETH，之後Plasma的排序器故障或作惡了，人們需要緊急提款，這時候用戶的100個ETH都還為DEX合約所控制，請問這個時候這些資產該由誰提到Layer1上？

最好的辦法其實是先讓用戶從DEX池子裡贖回自己的資產，再由用戶自己去把錢提到L1上，但問題是Plasma排序器已經故障/作惡了，用戶沒法執行贖回資產的操作。可如果我們允許DEX合約的owner去把合約控制的資產提到L1，顯然會賦予合約owner以資產所有權，他可以隨時把這些資產提到L1上並跑路，這豈不是太可怕了？

所以到最後，該怎麼處置這些由Defi合約所支配的“公共財產”，是一個巨大的雷。如果走社會共識，在Layer1上重建一個映射了Layer2上defi合約的鏡像合約，似乎也可以，但這會引入相當巨大的麻煩，增加機會成本，由哪些人來投票決定鏡像合約的處置方式，也會是個大問題。這其實涉及到公權力分配的難題，此前響馬曾在訪談《高性能公鏈難出新事，智慧合約涉及權力分配》中談到過這點。

當然，Vitalik在最近的文章“Exit games for EVM validiums: the return of Plasma”中也指出了這一點，並強調這是Plasma對智慧合約不友好的因素之一。過往的知名Plasma變體如Plasma MVP和Plasma Cash等，採用了UTXO或類似的模型來替代以太坊的賬戶地址模型，並且不支持智慧合約，這樣可以避免上面談及的“資產所有權分配”問題，每個UTXO的所有權固然歸屬於用戶自己，但UTXO本身也有諸多缺陷，且對智慧合約不友好。所以Plasma方案最適合簡單的支付或訂單簿式交易所。

到後來，隨著ZK Rollup的走紅，Plasma本身也退出了歷史舞臺，因為Rollup不存在Plasma的數據扣留問題。假如ZK Rollup的排序器發動數據扣留攻擊，只往ETH鏈上提交Stateroot但沒有DA數據，這樣的root會判定為無效，直接被L1上的Verifier合約拒絕。所以，ZK Rollup的合法Stateroot對應的DA數據，在ETH鏈上必定可查。這樣就不存在“只發布區塊頭或merkle root，卻不發佈對應的區塊體”，也就是可以解決數據可用性問題/數據扣留攻擊。

同時，Rollup的過往DA數據在以太坊上可查，任何人都可以通過ETH鏈上的歷史記錄來啟動Layer2節點，這將去中心化乃至無需許可的排序器方案難度大幅降低。相比之下，Plasma對DA沒有嚴格要求，實現去中心化排序器的難度也更大（要實現可替換的去中心化排序器，首先要保證所有的L2節點都認可相同的block，這就對DA實現方式提出了要求）。

此外，如果ZK Rollup的排序器嘗試把無效交易包含進Layer2區塊，也無法成功，這是由有效性證明的原理來保障的。

歸根結底，ZK Rollup排序器的作惡空間與Plasma相比要狹小許多——它最多能讓Stateroot的更新停滯，在UX層面相當於停機，或者拒絕某些用戶的請求，俗稱交易審查。同時，Rollup方案中如果排序器故障了，其他節點要替代它也會更容易。理想狀態下的Rollup，可以將Plasma中Exit game模式的觸發概率降至0（ZK Rollup中叫逃生艙）。

（L2BEAT上的Proposer Failure一欄，展示了各個L2方案如何應對排序器故障問題，Self Propose往往指其他節點可以替代當前處於停機狀態的排序器）

時至今日，以太坊生態內幾乎沒有團隊還在堅持Plasma路線了，幾乎所有的Plasma專案都胎死腹中。

（Vitalik解釋為何ZK Rollup比Plasma更優越，其中有提到無需許可的排序器運行和DA問題）

Redstone是個啥：它不是Plasma，而是Optimium的變體

上文我們簡單闡述了Plasma以及其被Rollup替代的簡要因素，而至於Redstone，想必大家也看到了它和Plasma的不同：Redstone可以解決數據扣留攻擊問題，比如它不會立刻發佈新的stateroot，而是先在ETH鏈下發布原始的DA數據，然後把DA數據的datahash作為一個關聯的憑證commitment，發佈到ETH鏈上，稱自己在鏈下已發佈這段datahash所對應的完整數據。

（Redstone官方對自己的防止數據扣留攻擊方案的解釋）

任何人都可以發起挑戰，稱Redstone的排序器沒有在鏈下發布這段datahash對應的原始數據。此時，排序器需要在鏈上發佈datahash對應的數據，以應對質疑者的挑戰。如果排序器被挑戰後，沒有及時在ETH鏈上發佈數據，則它之前發佈的datahash/commitment會被視為無效。

如果排序器及時回應了挑戰者的請求，那麼挑戰者就可以及時獲取到datahash對應的原始DA數據。最終，所有L2節點基本都可以獲取到所需的DA數據，以解決數據扣留攻擊問題。當然，挑戰者本身需要先支付一筆費用，這筆費用約等於排序器在ETH鏈上發佈原始DA數據的成本，這個舉措是為了防止惡意挑戰者無成本的挑戰排序器，致使後者蒙受損失。

最後，當針對datahash的挑戰期結束後，排序器將發佈對應的stateroot，也就是執行datahash對應的DA數據中 包含的交易序列後，得到的root。此時L2節點可以使用欺詐證明系統來挑戰那些無效的root。如果此前某個datahash在被挑戰後，排序器沒有及時發佈對應的原始DA數據，則排序器即便後面發佈了這個datahash對應的stateroot，也會被默認為無效。

由於Redstone是先發布DA數據，之後才發佈對應的有效Stateroot，直接解決了數據扣留攻擊問題（排序器只發布root而不發佈DA數據）。

顯然這種模式和普通的Optimium（不用以太坊實現DA的OP Rollup，比如Arbitrum Nova）不同，Optimium一般依賴於鏈下DAC委員會確保數據可用性，DAC每隔一段時間向鏈上提交一個多簽txn，Layer1上的Rollup合約收到多簽txn後，會默認排序器已在鏈下發布最新一批的DA數據。

（圖源：L2beat）

而像Metis和Arbitrum Nova等是同時提交Stateroot和datahash，如果有人認為排序器扣留了DA數據，便會嘗試發起挑戰，排序器會把datahash對應的DA數據發到鏈上。

所以，Redstone和Metis的關鍵區別在這一步：前者是先發布datahash，等DA挑戰期結束，才發佈stateroot；Metis卻是同時發佈stateroot和datahash，如果有人發起挑戰，則把DA數據上鏈。顯然Redstone的方案更安全些，因為Metis的方案下，如果排序器一直不回應挑戰者對DA數據的請求，則數據扣留攻擊問題無法快速解決，只能依靠緊急提款和社會共識，或是讓其他節點接替當前的排序器；

但換做Redstone，如果排序器搞數據扣留，則其發佈的stateroot直接被認作無效，所以stateroot和DA數據是綁定關係，這使得Redstone可以獲得和Rollup較接近的DA保證，本質上是比Arbitrum Nova和Metis更優越的Optimium變體。