RUM:金色觀察｜簡析Arbitrum Rollup虛擬機的設計原理_TRU

Arbitrum和Optimism是以太坊Layer2擴容的主要項目，因為兩者是以Rollup為技術核心實現的二層擴容，符合以太坊未來發展方向。

但面對未來豐富的生態應用預期，需要一個虛擬機來實現可編輯能力。因為Rollp的技術核心，卻讓這個方向成為一個實現略難的技術需求，目前兩者也限于虛擬機并不成熟。使得在這一層的可編輯能力有所限制。

今天本文中，我們將摘錄資料來了解Arbitrum網絡的虛擬機設計原理。

AVM設計的起點是基于以太坊虛擬機 (EVM)，因為Arbitrum目標是高效地執行為EVM編寫或編譯的程序，所以Arbitrum并未更改EVM設計的絕大部分。例如，AVM采用EVM的數據類型以及對EVM整數進行的操作指令等。

分析 | 金色盤面：EOS15分鐘底背離反彈中:金色盤面分析：EOS過去24小時跌幅超過10%，目前看15分鐘處在一個底背離反彈過程，但是大級別的底部型號尚未產生，而日線三重底能否形成也需觀察，短線反彈之后注意獲利回吐的壓力。提醒投資者理性看待市場波動，做好風險控制。[2018/9/18]

這樣看來，AVM和EVM之間的差異源于Arbitrum的layer2需求和Arbitrum的多輪挑戰協議。

執行與證明

與EVM架構不同，Arbitrum需要支持本地執行和受信證明。基于EVM的系統通過重新執行有爭議的代碼來解決爭議，而Arbitrum依賴于形成最終證明的挑戰協議解決爭議。

金色財經現場報道，Justin Chow：監管的出現更多的是保護投資者鼓勵行業健康發展:在2018年世界數字資產峰會（WDAS）暨FBG年會上，來自Cumberland公司的Justin Chow表示，在監管方面，加密貨幣領域非常復雜，監管更多的是為了保護投資者，也會篩選出很多優質的項目并鼓勵行業健康的發展，而監管的存在會讓更多的投資機構進入這個市場，甚至銀行也在關注這個領域。[2018/5/3]

Arbitrum希望在本地可信環境中針對速度做優化執行，因為本地執行是常見情況。系統很少需要證明，但需要一直保持準備證明的狀態。

金色財經獨家分析 區塊鏈能扎扎實實溯源，已經是對防偽最大的誠意:一直以來，區塊鏈溯源與防偽的概念廣受議論，有人覺得溯源一個標簽不等于溯源一件商品，而有人則說區塊鏈根本就不能防偽。客觀的說，區塊鏈能夠做到確定某一標簽或二維碼來源，已經在防偽上做了十分大的貢獻，再多要求未免有些極端。要知道，在你需要鑒別一個需要防偽的商品時，區塊鏈技術下的標簽的價值就已經可以和商品價值劃等號了。假設你要買一個包包，但是包包上并沒有你想要的區塊鏈標簽，你完全可以認為這個包包不是真的。一個區塊鏈標簽就像一個比特幣一樣，是不能更改的，數量固定的，與商品一一對應的。這與一般的鑒定證書不同，鑒定證書可以偽造，區塊鏈的標簽不可偽造。日前京東商城已經將區塊鏈技術用于海淘消費防偽，并有自信為可能的利益受損者賠償。金色財經認為，區塊鏈在防偽上已經實現了重大的提升，我們的當務之急應該是讓更多的人了解并隨之相信區塊鏈的工作原理和實際作用，讓技術得到應有認可。[2018/4/16]

操作系統

Arbitrum使用2層操作系統ArbOS。ArbOS控制單獨合約的執行，以將它們彼此隔離并跟蹤它們的資源使用情況。

此外，上面這些功能是執行在2層的可信軟件中，而不是像以太坊那樣將可信添加到的1層網絡搭建的強制規則中，這樣參與者都會從2層較低的計算和存儲成本中受益，而不是必須將這些資源成本作為1層EthBridge合約的一部分進行管理，增加成本。

Merkleize

任何依賴斷言和爭議解決（至少包括所有匯總協議）的2層協議都必須定義一個規則，用于對虛擬機的完整狀態進行Merkle哈希。該規則必須是架構定義的一部分，因為它依賴于解決爭議。

維護的Merkle哈希在需要重新計算時也需要保持有效。這會帶來一些構建內存的影響。任何大型且可變的存儲結構對于Merkleize來說都是較貴的，并且Merkleize的算法必須是架構規范的一部分。

AVM架構通過只有大小有限、不可變的內存對象（“元組”）來應對這一需求，這些對象可以通過引用包含其他元組。元組不能就地修改，但有一條指令可以復制帶有修改的元組。這允許構建樹結構，其行為類似于大型平面存儲器。通過訪問在內部使用元組的庫，應用程序可以使用諸如大型平面數組、鍵值存儲等功能。

元組的語義使得創建元組的循環結構變得不可能，因此 AVM 實現可以通過使用引用計數的、不可變的結構來安全地管理元組。每個元組值的哈希只需要計算一次，因為內容是不可變的。

代碼點

代碼的常規組織是存儲指令的線性陣列，并需要保持指向下一條指令的程序計數器。使用這種傳統方法，證明執行指令需要對數時間和空間，因為必須提供Merkle證明來證明當前PC下的指令。

AVM使用這種傳統的執行方法，但它增加了一個功能，使證明和證明檢查需要恒定的時間和空間。出于證明目的，“程序計數器”被替換為“當前代碼點哈希”值，它是機器狀態的一部分。

在正常執行中（當不需要證明時），實現通常只使用傳統架構上的 PC 值。但是，當需要證明時，證明者可以使用查找表來獲取與任何相關 PC 對應的代碼點哈希值。

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