覓新｜Arbitrum：極具前景的L2解決方案_以太坊

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本文翻譯已經得到VeradiVerdict授權。

2019年初，Pantera領投Offchain Labs的種子輪融資，該公司也是Arbitrum的開發者，Arbitrum是擴容解決方案，針對以太坊中使用optimistic rollups的去中心化應用。看來最近Mark Cuban又追加了一些投資!

上周五，Arbitrum正式向開發者開放，Uniswap社區提供了支持，在交易所中部署該解決方案。下文將介紹Arbitrum的運行原理，還會將其與以太坊上其他第2層解決方案進行比較。

l 目前以太坊大受歡迎，交易吞吐量大幅上升，導致了網絡低效問題越發突出，但是以太坊網絡本來就將安全性和信任置于效率之上。以太坊dapps加密用戶要面對糟糕用戶體驗的問題，通常必須支付高得離譜的交易費用，交易時間非常緩慢。因此，對以太坊中Layer2解決方案的需求不斷增長，通過這些解決方案，以太坊網絡能夠高效打包交易數據，定期將其發布到網絡中，解決許多低效問題。

l 最近Offchain Labs宣布部署了Arbitrum One，這是Layer2解決方案Arbitrum的主網測試版，由optimistic rollups提供支持。

Arbitrum基于Rollup鏈構建，該鏈負責執行提交到Arbitrum網絡的所有交易，并將數據記錄在以太坊inbox智能合約中。

為了在以太坊上反映這些交易，驗證節點可以將智能合約中多個交易數據聚合為一個簡潔摘要，稱為“斷言”，然后發布到以太坊主網。optimistic會假定這些都是有效的“斷言”數據，除非在設定的等待期間受到另一個驗證節點挑戰。如果節點發出不正確的“斷言”或挑戰，將受到懲罰，損失資金。

Stella已在Arbitrum主網上集成Chainlink價格信息:金色財經報道，DeFi協議Stella團隊宣布已在Arbitrum主網上集成Chainlink價格信息。Stella的初始集成涉及使用以下Chainlink價格源：ETH/USD、ARB/USD、USDT/USD、USDC/USD和BTC/USD。[2023/6/24 21:57:16]

在以太坊網絡中，這種機制有效減少了必須完全驗證的單個交易數量，通過Arbitrum，交易速度能夠得到明顯提升，交易成本也會降低。

Arbitrum操作對開發人員非常友好，與EVM完全兼容，給第三方工具提供原生支持，例如Etherscan、Hardhat和Truffle。另外在擴容性方面，Arbitrum進行了巨大改進，成為了非常具有潛力的候選解決方案，基于Arbitrum，開發人員能構建高吞吐量dapp。

兩種與Arbitrum競爭的技術是側鏈和ZK rollup，都能為Layer2協議提供支持。

Polygon使用的側鏈技術本質上是一個完全獨立的區塊鏈，通過將區塊頭信息發布到以太坊，定期地與以太坊進行狀態同步。這些側鏈只接收以太坊一小部分交易量，所以它們可以以低成本的方式提升速度。然而，側鏈完全獨立于底層區塊鏈運行，容易受到各種攻擊，開發人員不愿意在其基礎上進行開發。

ZK rollups類似于optimistic rollups，也在鏈下rollup鏈中執行交易，記錄所有交易數據，定期將聚合多個交易“斷言”發布到以太坊。然而，與optimistic rollups不同的是，ZK rollups不會假定“斷言”是有效的，在“斷言”中，驗證節點還必須提供數據有效性證明，即ZK-SNARK。不幸的是，ZK-SNARKs仍不成熟，不能應用于各種使用場景，并且運算和搭建速度都非常慢。盡管如此，基于強大安全性和最近在zk驗證者效率方面的進步，ZK-SNARK會成為以太坊擴容一個有前景的長期候選方案。

SafeDAO開放SAFE Token可交易性的提案將于11月10日結束投票:11月3日消息，數字資產管理平臺Safe（原GnosisSafe）官方社區SafeDAO關于開放Safe Token可交易性的提案SEP#2將于北京時間11月3日20:14開啟，并于北京時間11月10日20:14結束。[2022/11/3 12:12:38]

某種程度上，optimistic rollups結合了側鏈和ZK rollups的優點，提供成熟且方便使用的基礎設施，也能實現許多與ZK- starks相同的安全保障。

Arbitrum上線一周后，超過250個項目請求加入開發者主網測試版，這表明了對高擴容性基礎設施的巨大需求。在測試期間，Arbitrum團隊將在必要時保持暫停或升級網絡的能力，消除最后漏洞，解決效率問題。在所有項目都有能力在Arbitrum上構建和測試應用程序后，該協議計劃向終端用戶開放，開始向完全去中心化過渡。

最終，加密貨幣和DeFi慢慢將得到廣泛使用，開發人員希望在以太坊中構建穩定、方便使用的高效dapps，而Arbitrum將成為最有前景的擴容候選方案之一。

什么是Arbitrum？

上周，Offchain Labs在以太坊主網上部署了以太坊擴容解決方案Arbitrum。作為Layer2協議，通過optimistic rollups，Arbitrum能夠將智能合約執行數據壓縮后，高效打包上傳到以太坊，大大提高交易速度，降低交易成本。

什么是Layer2層解決方案？

以太坊無疑是當今最受歡迎的 DApp 區塊鏈之一，各種 DeFi 協議鎖定了近 650 億美元資產，以太坊 DApp 每天有超過100000名活躍用戶。以太坊網絡注重可驗證性和安全性，其次才是交易速度，所以無法面對每天近 150 萬筆大量交易，導致交易速度極其緩慢，且 Gas 費用高得離譜。另外，目前以太坊預計的用戶交易結算時間大約是 4 分鐘，平均 Gas 費用為 1 美元。對于更大規模的交易，比如Uniswap資產互換，Gas 費用可能接近 8-9 美元。

ETF目前挖礦平均網絡哈希率達8TH/S:9月17日消息，據EthereumFair(ETF)挖礦數據顯示，目前挖礦平均網絡哈希率達8TH/S，同比昨日算力上升至一倍。[2022/9/17 7:03:06]

過去一年以 Gwei 為計價單位的以太坊Gas費用

為了更好地處理Dapp和DeFi協議的大交易量，有幾個項目推出了Layer2解決方案，這些解決方案都是基于以太坊，即Layer1。Layer2協議找到了一種有效打包交易數據并定期將其發布到以太坊網絡的方法。當交易量大時，如果在以太坊上直接驗證每筆交易，Gas費用會大幅上升，而且效率慢如蝸牛。而 Layer2解決方案有效減少了每筆交易在區塊鏈網絡上的計算負載，能夠實現比原生以太坊更為巨大的性能改進。

Arbitrum如何提升以太坊的效率？

Arbitrum L2解決方案的關鍵是Optimistic rollup。在rollup中，交易驗證者通過在鏈下執行交易，將多個交易打包在一起，然后將“斷言”發布到 L1 區塊鏈中，“斷言”中包含交易數據和智能合約最終狀態。

Arbitrum專門使用Optimistic rollups，后者會假定發布到以太坊中的“斷言”是正確的，除非受到其他驗證者的挑戰。驗證者只要“斷言”發布到以太坊網絡，無需提供數據有效性證明。為了激勵誠實驗證，驗證者還必須在特定時間段內向以太坊交納保證金。在窗口期內，如果另一個驗證者對原始驗證者的“斷言”提出異議，可以在以太坊上對該“斷言”發起挑戰，并交納保證金。如果原始驗證者的“斷言”不正確，原始驗證者將失去保證金。如果發起的挑戰不正確，則挑戰者將失去保證金。 如果“斷言”沒有受到任何成功挑戰，度過了指定的窗口期，數據就會得到驗證并且接收，將與以太坊區塊鏈最終狀態合并。

距以太坊合并剩余不足1000個區塊，合并進度99.99%:金色財經報道，據OKLink多鏈瀏覽器“The Merge 倒計時”頁面顯示，距以太坊合并還剩不足1000個區塊，合并進度已達99.99%。當前區塊高度為15536369，按當前的區塊難度和實時算力計算，預計合并將在未來4小時內發生。

歐科云鏈官方表示，待以太坊合并完成后 OKLink 將第一時間提供以太坊共識層首個PoS區塊信息，后續還將支持上線 ETHW 瀏覽器，滿足用戶瀏覽相關鏈上數據動態的需求。[2022/9/15 6:57:16]

Arbitrum的“斷言”驗證和挑戰過程

通過將多個交易聚合為單個斷言，與以太坊進行單一交互，Arbitrum大大減少了以太坊必須處理的單個交易總數。從技術層面而言，所有這些交易仍然要通過“斷言”，發布到以太坊，但網絡無需獨立驗證每個交易，每個節點也不用完全執行交易的每個步驟。此外，“斷言”數據大小經過壓縮，通常在以太坊區塊鏈上占用更少空間，這有助于數據更快地打包進以太坊區塊中。總而言之，這些效率提升帶來了高交易速度，同時降低成本，讓DApp能更容易應對大量用戶和交易。

從架構角度來看，Arbitrum中的交易會提交到Arbitrum Rollup鏈，后者可以當做是側鏈，用于處理以太坊鏈下交易執行。這些交易數據都會得到記錄，然后發布到以太坊中的開放inbox智能合約。驗證者然后將智能合約中的交易數據聚合成“斷言”，然后發布到以太坊中，任何人都能成為驗證者，因為Arbitrum具有完全無需許可的性質。外部用戶通過簡單執行發布到智能合約中的交易，來恢復當前Arbitrum Rollup鏈的狀態。

Arbitrum經過優化，開發難度非常低，完全兼容EVM，能夠集成到Etherscan中，提供 Hardhat和Truffle等的原生支持，再加上高擴容性，對于想打造高吞吐量DApp開發者，Arbitrum會成為熱門候選解決方案。

鏈游Internet Game完成700萬美元種子輪融資:金色財經報道，鏈游Internet Game完成700萬美元種子輪融資，種子輪的投資者包括HQ Trivia聯合創始人Rus Yusupov、ParaFi Capital、Dragonfly Capital、Dephi Digital、Uniswap Ventures、Collab+Currency、Gmoney、Milk Road、Ready Player DAO和Magic Eden的聯合創始人Zedd。（the block）[2022/9/3 13:06:56]

Arbitrum與其他Layer2解決方案相比有何優劣？

以太坊目前非常火爆，一些項目已經推出了Layer2解決方案，以增強區塊鏈擴容性。除了 Optimistic Rollup 技術之外，另外兩種兩種高人氣的解決方案是zk-Rollups和側鏈。

Polygon（之前名為Matic Network）使用的側鏈本質上是一個完全獨立的區塊鏈，用于執行交易，偶爾會與Layer1區塊鏈交互。由于側鏈只處理 L1 網絡總交易量的一小部分，出現阻塞的可能性大大降低，因此交易費用更低，交易速度更快。側鏈會定期將區塊頭發布到L1鏈，確保兩條區塊鏈狀態一致。側鏈通過在以太坊之外執行交易，提高效率，減少以太坊整體計算負載。但是這樣會產生一個問題，那就是側鏈通常無法實現與 L1 區塊鏈相同的安全性能，因為從根本上說，L1 鏈不會自行驗證每個區塊內的交易。在這種情況下，無效狀態轉換攻擊可能會出現，即多數側鏈驗證者相互勾結，產生一個區塊，竊取交易參與者的資金，并將區塊頭發布到以太坊以完成攻擊。為了防止此類攻擊，Optimistic Rollups會將所有交易數據記錄到以太坊的inbox智能合約。任何人都可以在智能合約中執行交易，確認Rollup鏈狀態，驗證或挑戰驗證者的“斷言”。側鏈和Optimistic Rollups的主要區別在于，側鏈只會將自己數據的歷史快照發布到以太坊，而Optimistic Rollups將整個區塊鏈歷史記錄到以太坊。

在架構上，ZK-Rollups類似于Optimistic Rollups。兩者都在單獨Rollup 鏈中執行交易，定期通過“斷言”，將所有數據記錄到以太坊中，聚合交易驗證。兩者關鍵區別在于，在 zk-Rollups中，驗證者必須向以太坊發布數據有效性證明和“斷言”。與Optimistic Rollups 不同，zk-Rollups 協議不會假定這些“斷言”是有效數據。其前綴ZK代表了數據有效性證明是ZK-STARK。本文不會對ZK-STARK的具體技術細節進行討論，但簡單說，ZK-STARK是一種加密原語，用戶通過ZK-STARK，能夠證明掌握了某種事實，而證明本身沒有任何揭露該事實的信息。在擴容方面，ZK-STARK的主要優勢是其大小，能夠大幅提升驗證者將“斷言”和相關證明發布到以太坊的效率。這些證明也保證了Rollup鏈的狀態始終與以太坊同步。由于所有“斷言”都必須附帶有效性證明，因此不存在以太坊中的挑戰窗口期，在該期限內，沒有經過驗證的證明會儲存在以太坊中，這也是與Optimistic Rollups的差別。

盡管結構緊湊，安全性能強大，但在有效搭建和運算方面，ZK-STARK仍然不成熟，難以應用于高頻使用場景。 ZK Rollups大多數現有實例只能處理特定類型交易，例如代幣轉賬或原子資產轉換。此外其構建速度非常緩慢，以大約1000筆交易的一個區塊為例，在非專業硬件上搭建驗證架構可能需要近20分鐘。隨著專門針對 ZK-STARKS 的更專業硬件（例如GPU驗證器）和加密抽象開始出現，ZK Rollups 可能會成為最成功的L2擴容機制之一。 在這之前，該技術在效率和可用性方面仍然存在問題，那么在短期內，Optimistic Rollups會成為更有潛力的解決方案。

Arbitrum未來的目標是什么？

上周Arbitrum推出了其名為Arbitrum One的主網，將其明確作為Arbitrum技術提供支持的旗艦區塊鏈。隨著Arbitrum生態系統不斷發展和完善，其他Rollup鏈也會逐漸采用Arbitrum技術，而且會進行調整，以針對各種使用場景。

目前Arbitrum One處于主網測試階段，在必要情況下，Arbitrum團隊將有能力暫停和升級區塊鏈。在測試階段中，開發者可以感受Arbitrum的安全性和效率，檢查最后漏洞或問題，這樣才能保證區塊鏈實現高吞吐量。 目前Arbitrum One向所有請求訪問的開發者開放，已有超過 250 個項目進行了申請，一旦所有項目都能夠在該協議上構建和測試其Dapp，終端用戶就能公開使用Arbitrum。該團隊的目標是在今年夏天結束時過渡到完全去中心化。

總結

最近外界對加密領域興趣激增除了帶來新用戶和流動性，也會帶來以太坊嚴重的網絡堵塞，引起交易時間過長問題，Gas費用大幅上升。隨著以太坊在未來不斷得到普及，構建可持續基礎設施，高效安全地為吞吐量更大的DApp提供發展動力，顯得比以往任何時候都更加重要。

在L2擴容機制方面，Arbitrum為Optimistic Rollups提供了強大實例，大大提高了以太坊交易效率，降低成本，同時保留了幾個關鍵的安全性能。大量項目已經在Arbitrum開發者主網上進行搭建，證明了對可擴容基礎設施的巨大需求，以及對當前L2解決方案的失望，目前項目數量是250個，而且還會增多。隨著以太坊生態系統蓬勃發展，Arbitrum L2 解決方案催生出新一代高度擴容的高效DApp，顯著提升世界各地加密用戶體驗。

本文內容來自VeradiVerdict

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