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ARB:簡單理解以太坊Layer 2新方案Arbitrum_RUM

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最近Uniswap和Sushiswap都在計劃使用Arbitrum的L2方案,這使得Arbitrum成為人們關注的以太坊L2方案。那么,如何簡單理解Arbitrum?

Arbitrum也是rollups系列的L2方案

以太坊Layer2方案有不少,其中最受關注的還是Rollups系列。

Arbitrum也是Rollups系列的解決方案。這些方案基本上是將安全放在以太坊鏈上,而將計算和存儲放在鏈下執行。簡單來說,參與者將其交易數據提交到以太坊鏈上,用戶可以查看交易,不過交易的計算和存儲在鏈外進行。Arbitrum會定期向以太坊發送包含Arbitrum上發生的完整狀態哈希,這個哈希作為結果放在鏈上,實現不可篡改和最終性。

相對來說,Arbitrum跟OptimisticRollups在框架思路上近似,在結果驗證方面,都屬于欺詐證明范疇,而ZKRollups則屬于加密有效性證明范疇。

在前提假設上,欺詐證明類Rollups假定提交鏈上的結果是可用的,而任何人都可以對Layer1的交易數據進行提取和執行,通過比較狀態,來檢查合約執行正確與否。加密證明類Rollups采用的是數學方法,通過零知識證明實現有效性,它本質上無法作假。由此,加密有效性證明屬于主動證明,而欺詐證明則屬于被動證明,當人們不同意結果時會出現爭議,需要仲裁。

聲音 | BB: EOS的底層治理簡單、一致并且穩健:Block.one CEO Brendan Blumer昨晚發推談EOS治理,要點如下:1. 2020年, EOS的治理和性能將會有巨大的改進,我很有信心,對EOS的發展非常樂觀和激動。2. 我個人認為EOS不需要做根本上的改變去迎合不斷成熟和發展的治理,但事情總是變得更好。EOS的底層治理是簡單的、一致的、穩健的。在現有的狀態下,我們可以做成太多事情了。[2019/12/12]

從整體上看,ZKRollups的安全性更高,且實現最終性更快,這意味著其提取時間更快,它更適合轉賬等場景。而OptimisticRollup和Arbitrum的方案都有挑戰期,需要挑戰期結束,才能最終確認,才能提幣,這是它的不足。不過,ZKRollups要生成加密有效性證明,其計算成本很高,很昂貴,且落地成熟還需要一定的時間。

從長期看,ZKRollpus有可能是最終的解決方案,但是ZKRollups成熟和落地需要更長時間,而以太坊的擴展需求更為緊急,從這次智能鏈的崛起也能看出來。ZKRollups的落地較慢,給予OptimisticRollups和Arbitrum機會。

因此,從中短期落地來看,欺詐證明類Rollups有更快的落地機會。欺詐證明本身是“樂觀派”,預設所有提交者都是好人,除非被證明有罪。只要有一位驗證者存在,就可以提交欺詐證明,就是安全的。因此,存在一位誠實的驗證者這個假設就變很重要。只需要一位驗證者即可提交在線欺詐證明,有長達一周的欺詐證明時間窗口,這也導致最終確認時間緩慢,提款時間過長。

聲音 | 長鋏:磁力合約最簡單的兩個匹配規則是價差的配平以及資產的配平:巴比特、比原鏈創始人長鋏今日在火幣行業火伴大會上發表題為《下一代公鏈的落地方向》的主題演講。長鋏表示,交易及轉賬是區塊鏈一個非常重要思想。但光有交易及轉賬還不夠,為此比原鏈提出了一個新的概念,即磁力合約。在同一時空可能有無數的訂單,交易所叫訂單,鏈上叫智能合約。磁力合約是一種匹配策略,讓智能合約自動匹配,就像有磁力一樣,尋找和它匹配的訂單,然后成交。磁力合約最簡單的兩個匹配規則就是價差的配平以及資產的配平。他還認為,鏈最大的價值就在于降低交易成本,凡是以降低交易成本為核心的鏈,都是有可能會成功的。[2019/9/21]

總的來說,欺詐證明和加密有效性證明類的Rollups各有優缺點。ZKRollups是非交互式的,通過數學的方法來解決問題,而OptimisticRollups和ArbitrumRollups都是交互式的。從這個意義上,OptimisticRollups和ArbitrumRollups是類似的,不過它們在具體路徑上也存在差別。

Arbitrum是多輪交互式的Rollups方案

從上述來看,Arbitrum和Optimistic同為欺詐證明范疇的Rollups方案,兩個方案的核心問題都是:如何驗證結果的正確性?會不會有人發送惡意的證明?因此,兩者都有挑戰機制。驗證人可以向鏈上發送斷言,提出爭議。如果斷言為假,則會失去其質押的保證金資產。

聲音 | 賽迪區塊鏈研究院:絕大多數區塊鏈產業園區盈利模式較為簡單且單一:8月7日據澎湃新聞報道,自2016年11月,全國首個應用區塊鏈孵化基地在上海寶山區成立之后,在各地相關政策扶持之下,近3年來全國各地區已相繼成立了20多家主流的區塊鏈產業園。根據賽迪區塊鏈研究院發布的《2019中國區塊鏈產業園發展報告》(下稱“《報告》”),截至2019年5月,全國已成立(含在建)的區塊鏈產業園區數量共有22家,80%的成立時間不超過2年。從盈利模式來看,目前絕大多數區塊鏈產業園區盈利模式較為簡單且單一,主要盈利來源包括政府補貼、租金、物業管理和股權投資,尤其是前期對政府補貼的依賴比較嚴重。[2019/8/8]

Arbitrum和Optimistic之間的主要不同在于解決分歧的方式。當有驗證者向L1提交rollup區塊,有人認為不正確,這個時候怎么辦?

Arbitrum采用的是多輪互動協議來解決爭議,將規模大的爭議細分成小的爭議,直到找到最關鍵的那一步,然后再通過以太坊合約來確定它是否正確。通過拆分爭議,Arbitrum試圖實現更高效的解決方案。

Arbitrum中的參與者可以質押保證金,斷言某個狀態最終會被確認。如果斷言錯誤,用戶的質押保證金會罰沒。兩個用戶質押在不同的方塊上,這意味著只能其中一個是真的。為了防止有人攻擊,爭議的斷言者需要質押保證金資產,防止其作惡。

分析 | 簡單粗暴的金字塔游戲DailyRoi上演絕地大逃亡:據獵豹旗下大數據數據評級機構RatingToken提示:FOMO3D的第二輪結束了,第三輪看來也涼了,但是FOMO3D的山寨從來沒有停歇,你方唱罷我方登臺,花樣百出。玩家的耐心越來越低,胃口也越來越大,號稱每天100%的收益DailyRoi就在這個時候出現了。DailyRoi總共發生了 4400多筆交易,總共流入近900ETH。 研究DailyRoi的智能合約發現,DailyRoi的收益以分鐘記,每分鐘的收益1/1440。我們知道一天是1440分鐘,所以這也就是為什么宣傳會講每天收益100%。如此高的收益是從哪里來的呢?高收益的外表下是金字塔游戲。從智能合約中可以看出,玩家的收益由后進入的玩家買單。在游戲開始40個小時后,先期進入的玩家已經收回成本并盈利,一部分玩家開始瘋狂取現,羊群效應顯現,其他玩家跟風,很快,合約里的ETH被搶一空。很多后知后覺的玩家再想取現時,發現合約中已無ETH。所以我們可以看到100多筆交易取出0 ETH,這是很多后知后覺的玩家的無謂掙扎。RatingToken團隊提醒大家不要被高回報誘惑也不要有僥幸心理,遠離金字塔游戲。詳情見原文鏈接。[2018/9/28]

在剛開始的設計中,Arbitrum協議采用了一次處理一個爭議斷言的做法。由某個參與者提出爭議斷言,爭議斷言存在挑戰期,在這個期間任何人都可以挑戰該爭議斷言。如果沒有人挑戰,那么,該爭議斷言將被視為有效。

阿里巴巴曾鳴:當前智能合約的應用還非常簡單:近日,阿里巴巴學術委員會主席曾鳴在公開演講中表示,區塊鏈要創造價值必須跨過的四個坎:1.現在區塊鏈能實現的,只是“記賬”的可信,還只是人對機器的相信,而不是人對人的相信;2.信任的問題是讓市場繁榮的關鍵,如何用去中心化的方式解決信任問題,是個必須跨過去的坎;3.以太坊一直在強調“智能合約”,但其實也只實現了一種非常簡單的應用即眾籌,而真正的合約,制定和執行過程都是非常復雜的, 很依靠人的智能;4.區塊鏈的本質是實現大規模的社會化協同,目前除比特幣外,目前還沒有看到更好的機制設計。[2018/5/12]

不過這種單線推進模式存在瓶頸。一次激活一個爭議斷言,效率低下,VM進程受限。同時,作惡者可以故意通過挑戰爭議斷言來延緩VM。即便需要付出質押資金,但也可以拖延。

因此,在新的設計中,Arbitrum可以同時處理多個爭議斷言,不是線性進行。作惡者減緩進程的實現難度更高。目前Arbitrum采用多個爭議斷言同時處理的方法,一個質押者一次一個斷言,不同的質押者則可以同時處理多個斷言。

隨著斷言被確認為有效,其VM的狀態也不斷向前推進。通常來說,人們會選擇誠實行為,因為這樣可以確保其質押保證金不會被罰沒。除非有惡意攻擊理由,人們沒有必要將其資產質押在錯誤的分支上。

為了實現無須信任的特性,在Arbitrum的設計中,任何一個誠實參與者可以推進VM正確性和進展。如果一個參與者總是在正確的分支上質押,TA會贏得所有的爭議斷言。如果其他人不同意,只會失去其質押保證金。只有誠實參與者一起,才能免遭懲罰。

如果上圖中的Alice斷言證明為正確,那么Bob質押的保證金資產會失去,而Alice則獲益。

在單輪互動的Rollups中,斷言包括每個調用結果,挑戰者指向斷言中具有錯誤結果的特定調用。鏈上合約模擬被挑戰的調用并檢查是否有錯。如果有錯,則整個斷言被取消,其斷言者失去質押的保證金。如果挑戰窗口期過后,沒有成功的挑戰,則斷言被接受,并具有最終性。

而在多輪互動的Rollups中,也有挑戰時間窗口期,斷言者和挑戰者之間存在多輪交互,鏈上合約作為裁判,由它來決定誰是錯誤。多輪交互設計的主要考慮在于,盡可能減少解決爭議的鏈上工作。通過在挑戰者和斷言者之間的多輪交互最大程度減少鏈上的工作量。

單輪交互和多輪交互本質上是對鏈上成本和解決爭議時間的平衡。單輪和多輪交互式Rollups都需要寫入所有對合約的調用及其數據上鏈,不同的地方在于它們需要將什么作為斷言一部分提交到鏈上。單輪交互模式要求模擬鏈上的完整調用,從成本上考慮的話,它會更加貴一些。而多輪交互可以通過細分,可以將爭議范圍縮小,且向鏈上寫入的數據相對更少些,使得其在鏈上執行成本更低。不過,它也并非沒有缺點,它的確定增加了輪次,增加了時間。

此外,Arbitrum多輪交互模式可能會面臨延遲攻擊。由于系統是無須信任的。惡意攻擊者可以延緩進程,當然,他們這么做也有代價,就是其質押保證金會被罰沒。還需要注意的是,惡意行為者無法阻止誠實的參與者持續構建誠實的分支,也無法阻止誠實參與者在誠實分支上獲得最終的確認。他們能做的事是通過在錯誤分支上進行質押保證金,并延緩鏈上對誠實分支的確認。他們可以制造多個爭議斷言,如果誠實參與者足夠多,它們可以同時應對這些爭議斷言,并捕獲攻擊者的質押保證金。也就是說,誠實參與者越多,攻擊者就需要越多的質押資產來進行延緩攻擊,攻擊的難度就越大。

此外,在多輪交互的Rollups中,可以實現有效的“斷言”會成為“無須信任的最終性”,任何人可以確信其最終確認是不可避免的。為了確保自己的最終確認,用戶可以參與到協議中來捍衛斷言,即便是單獨行動,也可以推動其最終確認的發生。

如果沒有挑戰,多輪和單輪交互的確認速度類似,如果有人挑戰,多輪爭議耗費的時間會更長一些。在這個方面,單輪交互有優勢。單輪交互不會允許確認延緩攻擊,而多輪交互的好處在于更小的鏈上數據,可以處理突破以太坊gaslimit的合約。

欺詐證明類的Rollups在最終確認方面存在一定的時間周期。因此,通過Arbitrum的轉賬沒有辦法像ZKRollps方案一樣達成快速的最終性。其可能的解決方案是,通過第三方的介入。第三方可以將其資金立即轉給用戶,但用戶也需要支付一筆提前提取費用。一般而言,第三方認為未確定的轉賬一定會實現,第三方會在誠實的結果上進行保證金質押。由于任何人都可以將資金轉給需要快速提取的用戶。那么,這樣也存在一個市場,會導致費用處于均衡,不會過高或過低。

Arbitrum的EVM兼容性

Arbitrum試圖跟以太坊完全兼容,兼容EVM,無須重寫程序。跟以太坊完全兼容,這個在智能鏈上我們看到了威力。這是它能夠順利嵌入以太坊當前生態的最重要的舉措。

dApp開發者使用Solidity語言編寫其智能合約,這些智能合約編譯成ArbitrumVM,可以在ArbitrumRollups上運行。

Arbitrum的進展

Arbitrum技術目前推出ArbitrumOne。Arbitrum合約在以太坊主網上部署,已經開始接納項目,目前處于主網測試階段。按照Arbitrum的說法,目前有超過250個團隊申請進入,它向所有開發者開放。接下來的幾周時間,可以看到越來越多的DeFi項目會進入Arbitrum生態。

目前一些以太坊生態的重要參與者,例如Etherscan等也在支持ArbitrumOne鏈。

以太坊與L2的落地

有意思的是,Arbitrum沒有原生代幣,采用ETH作為燃料,所有費用使用ETH支付,這對于ETH來說,也是好事,暫且不說未來它對ETH有多大需求。

就目前來說,以太坊的可擴展需要長短期結合的打法,來滿足其快速成長的需求,尤其是DeFi和NFT爆發性增長的需求。從長期看,L2可能是ZKRollups獲勝,但由于其高昂的成本和落地的滯后,可能需要較長時間來消化。而Arbitrum和OptimisticRollups可能更早落地,雖然其提取時間長,但并非無解。此外,在實踐中成長,也可能會誕生新靈感。

除了L2的逐步落地,隨著EIP-1559在今年7月份的可能推出,以及年底可能的PoS,2021年的以太坊注定是不尋常的一年。

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