相比 Optimistic Rollup,Arbitrum 上鍊數據更少,對 EVM 的兼容性更好。

原文標題:《Fundamental Insights Weekly#56》
撰文:Eric

Arbitrum 是更好的 Optimistic Rollup 嗎?

兩個基礎概念

在瞭解 Arbitrum Rollup 之前,我們需要先理解兩個基本概念

斷言(Assertion)

斷言是計算機程序設計中的一階邏輯,即一個結果爲真或假的邏輯判別式。斷言可用來驗證程序的期望結果,程序運行到斷言所在位置時,如果斷言值爲真則表示程序符合預期,如果斷言值爲假,則程序中止運行,並拋出錯誤。

Rollup

Rollup 是針對開放式合約--即每個人都可以看到並與之交互的合約--的一般性擴展方法。

在 Rollup 中,交易本身作爲 calldata 記錄在 Ethereum 上,但合約的實際計算和存儲在鏈下完成。有驗證者,在鏈上發佈一個關於合約將做什麼的斷言(也被稱爲 Rollup 區塊)--合約所採取的行爲列表,比如支付的款項,以及合約執行了已經在鏈上發佈的調用後,其狀態的加密哈希。

Arbitrum Rollup 是什麼?

Arbitrum Rollup 鏈是一個超級擴展的 Layer-2 鏈。像所有的 Rollups 一樣,Arbitrum Rollup 鏈建立在 Ethereum 區塊鏈之上,並由 Ethereum 區塊鏈提供安全性保證,所有的交易數據都記錄在 Ethereum 上。從用戶和開發者的角度來看,與 Arbitrum 交互的就像與 Ethereum 交互一樣。Arbitrum 擁有與 Ethereum 相同的 RPC 接口,支持所有 EVM 語言,並且原生支持所有 Ethereum 工具 (Solidiy,Vyper,Truffle,Remix,Ethers.js 等)。

所有在 Arbitrum Rollup 鏈上執行的交易都會提交給一個運行在 Ethereum 上的 Inbox 智能合約。Rollup 鏈的執行完全基於 Inbox 合約提交的交易,因此任何監控 Inbox 的人只要執行該合約的交易,就可以知道 Arbitrum 鏈的正確狀態。

儘管在 Arbitrum 上執行交易需要以太坊交易,但 Arbitrum 交易與以太坊交易相比,只使用很小部分的 gas,因爲 Arbitrum 只將原始交易數據提交到以太坊,執行和合約存儲發生在鏈下。另外,ArbitrumRollup 還提供了一套壓縮工具,可以進一步減少需要記錄在以太坊區塊鏈上的數據量,從而減少 gas 的消耗。

Arbitrum Rollup 的安全機制

ArbitrumRollup 鏈由多輪交互式 Optimistic Rollup 協議進行保障。任何用戶都可以提交一個關於 Rollup 鏈執行的斷言。在該斷言提交給 Layer-1 的以太坊鏈後便進入挑戰期,任何其他用戶都可以對該斷言的正確性提出質疑。如果有人發起質疑,爭議將由以太坊進行調解,並保證誠實的用戶總是能贏得挑戰。爲了激勵誠信,挑戰者會放置保證金,一旦爭議失敗,他們的保證金將被沒收。

Arbitrum 提供了自己的虛擬機 ArbitrumVirtual Machine (AVM), 以在保持高效解決爭端的能力的同時,允許在樂觀的情況下快速,高效,低成本地執行計算。

Arbitrum Virtual Machine (AVM)

AVM 的狀態被組織成一個 Merkle 樹,因此可以計算出其狀態的加密哈希。在協議中的任何一點上,AVM 的某個狀態都是完全確認的和最終的,它的哈希值存儲在鏈上。任何參與者都可以在 AVM 狀態樹中放置可爭議的斷言(Disputable Assertion,DA), 用來聲明從某個狀態哈希開始,在一些技術前提條件下,AVM 可以執行指定數量的計算步驟,從而產生指定的新的狀態哈希。如下圖所示

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當然,這個 DA 可能爲真也可能爲假,如果 DA 爲真則系統進入到新狀態併產生一個對應的新的狀態哈希;如果 DA 爲假,AVM 會拒絕狀態遷移,返回先前狀態使得整個虛擬機的狀態樹保持不變。

在實際情況下,AVM 內的 DA 狀況要比上圖複雜得多,Arbitrum 協議支持多個流水線的 DA, 每個 AVM 內的狀態最多隻能有一個 DA 跟隨它。如果一個 DA 沒有後續狀態,那麼任何人都可以創建一個新的分支點。這樣新生成的狀態樹,代表了將來可能的狀態,如下圖所示。

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另外,任何人都可以在樹上的一個未來狀態(上圖中的方格)上進行質押。通過在一個未來狀態上質押,可以斷言這個狀態最終會被協議確認。換句話說,是在斷言從當前狀態到所質押的狀態的路徑上的每個 DA 上採取了正確的分支。如果斷言失敗,那麼也將失去質押。質押行爲不能撤銷但可以將它向右移動(狀態樹的增長方向),並且可以在每個分支點選擇上行或下行,但不能向左移動,因爲這相當於撤銷之前的質押,並重新質押到已經完成的狀態。

爭議解決的過程

Arbitrum 的爭議解決協議通過兩個階段進行。首先,參與者使用鏈上二分協議縮小他們的分歧,直到他們對虛擬機計算的一個特定步驟有不同意見。然後,斷言者向 EthBridge (連通 Layger1 和 Layer2 的基礎設)發送一個微小的一步證明,這個證明的內容只是執行一條虛擬機指令的正確性證明,並由 EthBridge 來進行檢查。

爭議解決的過程中,用來縮小分歧範圍直至單個計算步驟的二分協議至關重要。它使得狀態樹中的任意不同分支都可以有效地進行驗證。這個二分協議的過程如下圖所示:

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二分協議開始時,斷言者宣稱從狀態哈希值 X 開始的虛擬機可以執行 N 條指令得到狀態哈希值 Y,而挑戰者回應說這是錯誤的。斷言者需要將自己的斷言分成 M 個斷言,每個斷言都涉及到 N/M 條指令的執行,這些指令合在一起就得到了初始斷言。然後,挑戰者從這 M 個較小的斷言中選擇一個進行挑戰。如果任何一方未能在以區塊數衡量的指定時限內採取行動,他們就輸了。經過一輪 M 路分割後,爭議的大小已被縮小爲 N/M 步。

繼續進行以上的分割方式,經過對數次的分割(執行的指令數的對數)後,爭議的範圍縮小到一個計算步驟,然後通過一個微小的一步計算證明來解決爭議。

Arbitrum 的應用生態

目前在基礎設施方面也有一批工作和項目支持或集成了 Arbitrum。對於 Arbitrum 開發者熟悉的工具 The Graph、Truffle、Hardhat、ethers.js、web3.js 和 Brownie 等都可以直接使用。

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Offchain Labs 團隊推出了 Arbiswap 這一基於 Arbitrum Rollup 的 Uniswap。功能類似 UniSwap 但多了「L1/L2 Bridge」用以將 Arbitrum Rollup 的資產轉移到以太坊,另外還提供了 Arbitrum 代幣橋,可以在以太坊 Kovan 測試網和 Arbitrum 測試網直接互轉資產,讓用戶方便地在 Layer1 和 Layer2 之間轉換 ETH 和 ERC-20 代幣。

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Aributrum 也積極吸納 DeFi 生態中得合作項目,包括去中心化交易協議 Bancor , 去中心化拍賣協議 Bounce、AMM 做市商 Burgerswap、Hop 等。

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Arbitrum 的優勢

對於 Layer 2 的解決方案,長遠看,zkRollup 是更理想的技術方案。但是最終產品還要等挺久時間,技術成熟度和進展,還不能滿足當前衆多應用的生產性要求。Optimistic Rollup 和 Arbitrum Rollup 兩者的去中心化程度相當,都是不錯的方案。不過從上鍊成本、技術成熟度(文檔、代碼、評估用的測試網)、開發者友好程度、以及序列模型等方面,Arbitrum 方案要優於 Optimistic Rollup。

相比 Optimistic,Arbitrum 上鍊數據更少,對 EVM 的兼容性也更好,Optimistic 的虛擬機對某些 EVM 操作碼進行了改造或剔除,因此在執行智能合約前需要先進行有效性驗證。OptimisticRollup 不是主動保證交易的有效性 , 每次提交一個狀態更新都要設置挑戰期,而且挑戰期的時間較長,爲一週左右。另外,發起挑戰時需要將所有和挑戰交易相關的數據發送到 Layer1,並在 Layer1 執行該交易,而 Arbitrum 則最終執行的只是微小的單個步驟來解決爭議。

總結

@FL:Arbitrum 在測試網上展現的一系列特性都非常棒,同時我們也看到 , 許多基礎設施供應生正在加入 Arbitrum 生態。從以太坊的重要入口 MetaMask 到世界級的預言機 Chainlink,從開發工具 The Graph、Truffle、Hardhat、ethers.js、web3.js 和 Brownie d 等到 DeFi 應用 Bancor、Bounce、Burgerswap、Hop、MCDEX (首個遷移到 Arbitrum 上的項目)和 Swapr。

Arbitrum 自身的進展也十分喜人,主網候選版本已經發布,作爲 Layer2 的明星解決方案,投入到生產系統也只是一步之遙了。這必將引領以太坊上 Layer2 項目一波熱潮,同時也會激發出 DeFi 項目新的活力和創意。而最近 ETH 價格再創歷史新高,似乎也預示着以太生態將再次掀起新的投資風暴,其中 Layer2 和 DeFi 將是 FL 持續關注的焦點賽道。

本週市場動向

#3 月 31 日,據 Coindesk 報道,NBATopShot 數據站 Evaluate.market 完成 160 萬美元募資,CastleIslandVenture、NotationCapital、DraftKings、techVC、Drive,以及 ChristianDittmeier 參投。Evaluate.market 爲 NFT 價值計算器,用戶可爲其 NFT 添加價格標籤。

#4 月 2 日,波卡 DeFi 平臺 Acala 官方宣佈已獲得 CoinbaseVentures 投資,此次投資還支持 Acala 團隊開發的 KusamaDeFi 中心 Karura。

#4 月 2 日,去中心化金融借貸協議 Greenwood 宣佈完成 200 萬美元的種子輪融資,此輪融資由 Polychain Capital 領投,參投方包括 BlockchainCapital、Robot Ventures 和 Divergence Ventures,此外,此輪融資參與方還有個人投資者,包括加密貨幣交易公司 Altonomy 聯合創始人 Ricky Li 和 DeFi 借貸協議 Aave 的創始人兼首席執行官 Stani Kulechov。

#4 月 2 日,閃電貸平臺 Equalizer Finance 宣佈,通過出售 2750 萬枚 EQZ 代幣完成私募輪融資。該私募輪融資於 2021 年 3 月 1 日-3 月 15 日進行。投資方包括 NGC Ventures、LD Capital、RareStone Capital、MoonWhale Capital、Magnus Capital、Master Ventures、Genblock Capital、Validation Capital、ExNetwork Capital、Orion Capital、Blocksync Ventures、AU21 Capital、VYSYN Capital。

#4 月 3 日,基於區塊鏈的電子商務平臺未來金融科技(Future FinTech)宣佈和 Nanjing Ribensi ElectronicTechnology Co., Ltd. 簽署收購框架協議。後者目前運營一個比特幣礦場,可運作 3 萬臺礦機。根據框架協議,未來金融科技將支付 6000 萬元人民幣(約 910 萬美元)用以收購 Nanjing Ribensi。

#4 月 4 日,加密交易平臺 INX 在多倫多證券交易所(TSX)完成 3960 萬加元(約 3200 萬美元)融資。此次發行通過與一家特殊目的收購公司(SPAC) Valdy Investments 合併進行,該公司市值爲 2.2 億加元。獲得所有監管部門的批准後,該公司的股票將開始在 TSX 上交易。據此前報道,加密交易所 INX 計劃在多倫多證券交易所創業板(TSXV)上市,額外募集近 2000 萬美元資金。

應用治理與最新動向

#3 月 31 日,SushiSwap 官方發佈 Q2 路線圖,預計將於 4 月推出限價訂單與 Kashiv2,將於 5 月推出 AMM v2 以及 Onsen v2。

#3 月 31 日,去中心化穩定幣項目 Fei Protocol 正式啓動,募集的以太坊達 58,957 枚,PRE-SWAPPED 的以太坊爲 29,585 枚。創世啓動將持續 3 天,募集到的以太坊將進入 Fei 協議儲備金池,用戶將在創世啓動結束後根據投入的以太坊獲得相應數量的穩定幣 FEI 和 TRIBE 代幣空投。所有人獲得兌換比率相同。Fei Protocol 聯合創始人 Sebastian Delgado 發佈推特稱,創世啓動開啓前幾個小時,就已經募集到足夠數量的 ETH,實現了 FEI 1 億發行量的目標規模。

#4 月 1 日,據 Dune Analytics 數據顯示,NFT 交易平臺 OpenSea 3 月總交易額達 1.47 億美元,用戶數量突破 8.8 萬人,3 月 31 日單日交易額達 1135.92 萬美元,均創歷史新高。

# 4 月 1 日,據 Tokenview 區塊瀏覽器數據顯示:三月 USDT 新印鈔 67 億枚,新銷燬 1305 枚,共計淨印鈔 67 億枚。其中以太坊上印鈔數量約 24 億,波場鏈上印鈔約 43 億,新增印鈔共計流入 5 家交易所,按流入量排名分別爲 Bitfinex-7.5 億枚、Nexo-3.25 億枚、Binance-1.57 億枚、Huobi-1231 萬枚、HitBTC 319 萬枚。當前 USDT 總市值已超過 414 億美元。

#4 月 2 日,根據 CB Insights 的數據,今年第一季度,專注於區塊鏈技術的 129 家初創企業融資約 26 億美元,超過了 2020 年全年總和,當時 341 筆交易共融資 23 億美元。加密貸款機構 BlockFi、遊戲開發商 Dapper Labs 和加密錢包提供商 Blockchain.com 等初創公司的幾輪大型融資,推動了該增長。

#4 月 4 日,Fei Labs 官方表示,FEI 創世啓動已經完成 , 共計有來自 1.7 萬個以太坊地址的 63.9 萬枚 ETH 參與,鑄造了 13 億枚 FEI,目前 FEI-ETH 流動性達 25.2 億美元,成爲 Uniswap 流動性最高的交易對,同時 FEI-ETH 的加入使 Uniswap 總流動性達到 77.9 億美元。

安全隱私及基礎設施底層

#4 月 2 日,近日,HECO 白帽安全聯盟正式宣告成立。該聯盟是由全球知名審計機構、安全機構聯合發起的第三方安全組織,聯盟成員將針對 HECO 項目安全審計、安全監督、安全追蹤進行有效協作,共建安全健康的 HECO 生態鏈。目前,慢霧科技、成都鏈安、靈蹤安全、Certik、Armors 等安全機構已作爲首批發起單位加入 HECO 白帽安全聯盟,該聯盟將採用去中心化 DAO 治理模式。

#4 月 3 日,去中心化域名服務項目 Handshake (HNS)披露已修復關於「可能會致使 HNS 的供應量超出設計上限」的漏洞。Handshake 表示,該漏洞未被利用,用戶的 HNS 代幣、域名和 HNS 根區域數據不會受到威脅。Handshake 建議礦工和礦池儘快升級其完整節點,其他用戶可升級至 hsdV2.4.0 和 Bob Wallet V0.7.0。

#4 月 5 日,DeFi 量化對沖基金 Force DAO 發佈此前遭受攻擊事件的總結,ForceDAO 表示對此前遭受攻擊負責,並已實施程序以確保在將來避免任何此類事件再次發生。據瞭解,此次攻擊共耗盡並清算總計總計價值 183 ETH (約 36.7 萬美元)的 FORCE 代幣。Force DAO 表示將進行快照併發行新代幣。Force DAO 已經開始內部重組,並將在未來幾天宣佈一項計劃,以彌補受影響的 FORCE 持有人和 LP。

投後項目新聞

#3 月 31 日, Filecoin 關於允許 V1 證明扇區最多擴展到 540 天的改進提案 FIP-0014 已獲得通過,將於 4 月 13 日 6:00 實施。本次提案投票共有 200 多名礦工進行參與,其中 1.19 EiB (98%)的礦工批准,以壓倒性多數投票通過。FIP-0014 提案允許 V1 扇區可擴展至 540 天,2020 年 11 月 27 日之前封裝的扇區(網絡升級前使用 V1 證明密封的扇區),扇區的生命週期可延期爲 540 天,包括已經運行的天數。

#4 月 1 日,Web3 隱私產品 Mask Network (MASK)獲幣安 Binance 戰略投資,將加速 Mask Network 的多鏈開發,以期爲用戶提供更加友好的優質產品,並進一步升級用戶的使用體驗。另外,雙方已在多鏈構建方面達成共識,旨在創建一個包括 Binance Smart Chain 在內的 Web 3.0 的多鏈元宇宙。

#4 月 2 日,Coinbase 已官宣確切上市日期爲 4 月 14 日。根據 Coinbase 發佈的官方文章,美國 SEC 已宣佈 Coinbase 的 S-1 註冊聲明生效,Coinbase 預計其 A 類普通股將於 4 月 14 日在納斯達克全球精選市場上開始交易,股票代碼爲「COIN」。

#4 月 2 日,隱私計算網絡和分佈式經濟體基礎設施 PlatON Network 宣佈伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校計算機科學教授 Grigore Rosu 出任 PlatON 技術顧問,Grigore Rosu 將在協議建模和智能合約的形式化驗證等領域爲 PlatON 提供技術幫助。

#4 月 2 日,Dora Factory 官方推特宣佈和 Apron Network 建立戰略合作關係。Apron Network 將爲 Dora Factory 提供 parachain 的節點服務 , 數據索引服務。Apron Network 將利用 Dora Factory 工具(如 HackerLink 賞金和二次元資金補助)爲社區開發者提供激勵。並與 DoraHacks 全球黑客馬拉松系列賽 2021 年合作,向開發者社區推廣。

#4 月 3 日,據波卡官方消息,基於 Polkadot(DOT) Substrate 框架的平行鏈在可以簡單模塊的形式集成 Chainlink 價格預言機數據。開發人員表示,這爲跨 Polkadot 生態系統的團隊提供了一個標準化的、易於集成的預言機解決方案,以支持他們的 DeFi 應用程序。這項新服務以 Substrate 區塊鏈框架的模塊(或「pallet」)形式啓動,其中包括 Polkadot、Kusama 和其他基於其構建的獨立區塊鏈。各種平行鏈現在可以使用一個簡單的庫集成 Chainlink 喂價,平行鏈開發人員可以根據情況選擇是否集成預言機數據。