简述 Arbitrum 的运营机制、特点、应用情况及与其他二层扩展方案差异

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由于Optimism的主网上线时间延期,这就给了同类项目Arbitrum一个先发契机,刚刚开放主网的Arbitrum如今已经优先于Optimism投入使用。

原文标题:《Arbitrum是Rollup方案最优解?》

5月28日,Arbitrum宣布向开发人员开放主网。次日,Uniswap社区以接近100%的支持率通过了「在Arbitrum上部署Uniswap v3」的提案。这些新进展再次将这个以太坊Layer2层的扩容解决方案推上了热门话题。 

以太坊网络拥堵和GAS费过高的问题由来已久,社区也提出了各种扩容方案,仅仅Layer2层扩容方案就有多种,包括状态通道、侧链和Plasma、Rollup等等方式,其中,Rollup备受推崇。 

Rollup扩容方案最大的特点是,智能合约的实际计算和存储在链下完成,交易数据通过一系列压缩技巧保存在以太坊主网上,安全性由以太坊区块链保障。以太坊创始人Vitalik Buterin多次在公开场合表示,Rollup是中短期内以太坊扩容的最好选择。 

由于Rollup类项目Optimism的主网上线时间由3月延期至7月,这就给了同类项目Arbitrum一个先发契机。刚刚开放主网的Arbitrum如今已经优先于Optimism投入使用。 

除开发者可以进入主网部署合约外,用户也可以通过钱包MetaMask更换RPC节点,进入Arbitrum测试网及应用,团队提供了Arbitrum资产桥Bridge arbitrum,可以将以太坊Layer1层 Kovan 测试网的资产与Arbitrum 测试网直接互转,目前已经支持ETH及ERC-20和ERC-721两个标准下的多种资产。 

Arbitrum Rollup是什么?运营机制又是怎样的?部署的应用有哪些?与Optimistic Rollup和ZK Rollup有什么区别?本期DeFi蜂窝将带来相关解读。

  • 简介

 

Arbitrum是OffchainLabs 团队开发的以太坊Layer2层扩容方案,可以实现高吞吐量,让开发者以低成本部署、运营智能合约,同时可以保持无需信任的安全性。 

Arbitrum原是在普林斯顿大学的科研项目,自2018年以太坊扩容技术Rollup概念被提及以来,团队致力于用Rollup技术扩容解决以太坊拥堵。 简单来讲,Arbitrum是一个由以太坊链上合约管理的链下协议,运用了Rollup技术。白话一点说,Rollup是以太坊扩容技术的方法论,Arbitrum将技术理论变成了现实。 

Rollup技术力求将所有交易数据记录在主链上,核心理念是将原本散布在区块中的大量交易数据,聚合压缩成一笔交易,发布到主链上;而合约的实际计算和存储在链下完成。这样就让主链的运算和存储压力降低,从而实现网络的高吞吐量。 

今年1月,OffchainLabs在Arbitrum测试网启动了DeFi生态系统的Demo产品,首批支持的应用包括去中心化交易协议Bancor,去中心化拍卖工具Bounce.finance,去中心化永续合约交易所MCDEX等应用。 

5月28日Offchain Labs团队宣布Arbitrum已部署以太坊主网测试版Arbitrum One,向开发者开放,有超过 250 个团队申请接入开发者测试网。(为了不混淆Arbitrum技术和以太坊Layer2链,团队将主网链命名为Arbitrum One,即Arbitrum One 是使用 Arbitrum 技术建立的主网以太坊Layer2链)。 

  • 运营机制

 

Rollup的主要特点是所有交易数据都记录在链上,也就是说,Arbitrum把关乎安全的部分放在以太坊链上,将实际计算和存储放在链下执行。 

比如,A用户在Arbitrum上产生一笔交易数据,这个数据会记录在以太坊链上,供所有人可查这笔交易。但这笔交易涉及的计算和存储都是在Arbitrum链上完成,即在以太坊链下进行。它用这样的方式实现扩容,减轻以太坊链的负载。 

用户在Arbitrum链上执行的所有交易,都需要提交给在以太坊上运行的 Inbox(收件箱)智能合约, Arbitrum定期通过聚合器,将多个交易打包,批量提交给以太坊的节点。比如,每5分钟或者10钟,向以太坊发送包含Arbitrum上发生的一切交易完整状态的哈希,这个哈希会被记录在以太坊链上,公开给所有人。 

由于所有 Arbitrum 的交易数据都会发布到以太坊上,那么每笔交易的成本以及 Arbitrum 每秒可以支持的交易数量,都会受到这段时间内允许发布到以太坊上的数据量限制。 

所以,Arbitrum会把交易进行优化压缩,比如通过聚合器聚合多个交易后,批量提交,这样就可以最大限度地减少需要在链上发布内容的次数,提高吞吐量;同时还均摊了每笔交易的成本,实现降低交易费用的效果。 

  • 特点

 

无信任安全 

由于交易数据都记录在以太坊上,也就是说Arbitrum安全根植于以太坊,安全性由以太坊区块链保障。 

与以太坊EVM完全兼容 

以太坊上及其它兼容EVM链上的应用无需任何修改,可以直接迁移,支持Solidity及多种EVM语言,开发者可轻松移植现有合约或开发新合约。 

免许可型合约部署 

无论你是谁,你都可以立即在 Arbitrum上部署合约,而且非常容易上手,就像更改你的RPC那样简单,遵循的原则就是Arbitrum 直接运行 EVM 代码,不需要任何自定义工具或转译器。 

可扩展性 

将合约的计算和存储移出以太坊主链,从而实现更高的吞吐量。 

最低成本 

通过聚合器批量提交交易,能够最大程度减少Layer1层的处理费用,最大限度地降低每笔交易的均摊成本。 

  • 应用

 

Uniswap(UNI)

社区关于UniswapV3部署到Arbitrum提案在5月29日投票结束,最终获得了压倒性支持,Uniswap 创始人 Hayden Adams发推表示,若投票通过,会将V3智能合约部署到Arbitrum,目前已开始部署计划。 

SushiSwap(SUSHI) 

5月30日官宣,SushiSwap已在Arbitrum上部署。 

去中心化交易平台DODO(DODO) 

6月1日官宣,DODO的V1 和 V2 智能合约已部署到Arbitrum主网。 

去中心化交易所 Bancor(BNT) 

1月底已在Arbitrum上开发部署,用户最早可以通过测试网进入应用。 

去中心化衍生品交易平台MonteCarloDEX

MCDEX原名MonteCarloDEX,首个采用 Arbitrum 扩容方案的项目,MCDEX 此前一直在 Arbitrum 测试网上运行,MCDEX V3将在5月28日部署到主网。 

Arbiswap 

Offchain Labs 团队在2020年11月采用Uniswap开源代码创建在 Arbitrum上的去中心化交易所,界面和Uniswap类似,唯一的差别是Arbiswap页面多了一个资产桥Arbitrum桥,用户用来实现L1和L2层的资产转移。用户可以用MestMask钱包更换Arbitrum测试网的RPC节点来体验Arbitrum上的交易速度及低费用。 

团队测试显示,以太坊Layer 1每秒最多只能处理7笔Uniswap交易,而Arbiswap即使在Arbitrum链满负荷的情况下,每秒最高可处理390笔,同时将Gas成本降低55倍。 

另外需要注意的是Arbitrum官方没有发行任何相关代币,在Arbitrum主网测试版中采用ETH作为燃料,所有费用使用ETH支付。  

  • Rollup不同方案的差异

 

俗话说,没有对比就没有伤害。早上线的Arbitrum已经有了先发优势,在技术上也比其他Rollup类扩容技术实践上展现出了差异化特性。 

Rollup技术目前由多个团队在拿来实践,形成了Arbitrum Rollup、Optimistic Rollup以及ZK Rollup方案,如同各种流派般,都有各自的支持方。 

Arbitrum Rollup、Optimistic Rollup在框架流程上近似,二者与ZK Rollup的差异在于最终交易结果的验证。前两者采用了欺诈证明方式,而ZK Rollup采用了零知识证明。 

所谓欺诈证明,就是假设所有提交交易者都是好人,除非被证明有罪。有人提出质疑,提出质疑的一方首先要质押一定的保证金,以防恶意攻击;如果链上证明无误,那么质疑方质押的保证金会被没收。 

比如,节点A提交了链上产生的某个交易数据,而B不同意,那么这笔交易该如何进行?网络如何继续运转?基本上有两种选择:证明欺诈或重新执行交易。Arbitrum Rollup和Optimistic Rollup都采用了欺诈证明的方式。

ZK Rollup方案 

用户可以主动证明交易结果,转账和提现都可以快速得到确认。 

比如,用户A在ZK Rollup类的链上交易,聚合器提交这笔交易数据到以太坊上,ZK Rollup可以立即验证聚合器提供交易数据是否有问题。这种方式在安全性和实现交易的最终性上,都比较有优势。 

但是,ZK Rollup在证明过程中,计算成本很高,只能用来实现过程比较简单的交易和转账,在部署和运营复杂的智能合约方面,会导致花费成本过高。此外,由于ZK Rollup开发语言级别过高,不兼容EVM,以太坊上的应用迁移也比较困难。尽管以太坊创始人Vitalik在公开场合认可过ZK Rollup方案,但以上这些问题在短时期内并不能得到解决。 

Arbitrum Rollup和Optimistic Rollup 

两者采用的欺诈证明具有延时性,预设情况是提交的链上数据都是无误的,Layer1层再来检查正确与否。 

Arbitrum Rollup和Optimistic Rollup二者最大区别就是在欺诈证明过程遇到分歧时,解决分歧的方式不同。也就是说,当执行一笔交易执行后,如果状态引起争议,该如何解决? 

Arbitrum 采用了多轮欺诈证明,Optimistic采用的是单轮欺诈证明。 

Arbitrum实行的是多轮欺诈证明,也就是将争议点层层拆解,找到最关键的争议点,然后通过以太坊合约来确定它是否正确。而Optimistic单轮欺诈证明,就需要把整个Layer 2交易搬到Layer1主链上,在主链上验证,这样就会增加主链上调用合约时的处理成本。 

除了欺诈证明的轮次外,能否完全兼容以太坊EVM也是Rollup解决方案的重点,毕竟,对Layer2网络的需求增加,主要是因为DeFi爆发后,以太坊网络的拥堵和高费用问题被凸显了出来。 

Arbitrum Rollup完全兼容EVM;相较之下,Optimistic Rollup也兼容EVM,但还没有做到100%。去中心化金融协议dForce 创始人杨民道对这一点很在意,(采用Optimistic Rollup技术的)Optimism没100%兼容EVM是重大战略误判,更别说市场推出时间延后,「这些人没搞明白,99.9% 兼容和100%不兼容其实是一回事。」

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