加密货币行业一周洞察:Arbitrum 是更好的 Optimistic Rollup 吗?

相比 Optimistic Rollup,Arbitrum 上链数据更少,对 EVM 的兼容性更好。

原文标题:《Fundamental Insights Weekly#56》
撰文:Eric

Arbitrum 是更好的 Optimistic Rollup 吗?

两个基础概念

在了解 Arbitrum Rollup 之前,我们需要先理解两个基本概念

断言(Assertion)

断言是计算机程序设计中的一阶逻辑,即一个结果为真或假的逻辑判别式。断言可用来验证程序的期望结果,程序运行到断言所在位置时,如果断言值为真则表示程序符合预期,如果断言值为假,则程序中止运行,并抛出错误。

Rollup

Rollup 是针对开放式合约–即每个人都可以看到并与之交互的合约–的一般性扩展方法。

在 Rollup 中,交易本身作为 calldata 记录在 Ethereum 上,但合约的实际计算和存储在链下完成。有验证者,在链上发布一个关于合约将做什么的断言(也被称为 Rollup 区块)–合约所采取的行为列表,比如支付的款项,以及合约执行了已经在链上发布的调用后,其状态的加密哈希。

Arbitrum Rollup 是什么?

Arbitrum Rollup 链是一个超级扩展的 Layer-2 链。像所有的 Rollups 一样,Arbitrum Rollup 链建立在 Ethereum 区块链之上,并由 Ethereum 区块链提供安全性保证,所有的交易数据都记录在 Ethereum 上。从用户和开发者的角度来看,与 Arbitrum 交互的就像与 Ethereum 交互一样。Arbitrum 拥有与 Ethereum 相同的 RPC 接口,支持所有 EVM 语言,并且原生支持所有 Ethereum 工具 (Solidiy,Vyper,Truffle,Remix,Ethers.js 等)。

所有在 Arbitrum Rollup 链上执行的交易都会提交给一个运行在 Ethereum 上的 Inbox 智能合约。Rollup 链的执行完全基于 Inbox 合约提交的交易,因此任何监控 Inbox 的人只要执行该合约的交易,就可以知道 Arbitrum 链的正确状态。

尽管在 Arbitrum 上执行交易需要以太坊交易,但 Arbitrum 交易与以太坊交易相比,只使用很小部分的 gas,因为 Arbitrum 只将原始交易数据提交到以太坊,执行和合约存储发生在链下。另外,ArbitrumRollup 还提供了一套压缩工具,可以进一步减少需要记录在以太坊区块链上的数据量,从而减少 gas 的消耗。

Arbitrum Rollup 的安全机制

ArbitrumRollup 链由多轮交互式 Optimistic Rollup 协议进行保障。任何用户都可以提交一个关于 Rollup 链执行的断言。在该断言提交给 Layer-1 的以太坊链后便进入挑战期,任何其他用户都可以对该断言的正确性提出质疑。如果有人发起质疑,争议将由以太坊进行调解,并保证诚实的用户总是能赢得挑战。为了激励诚信,挑战者会放置保证金,一旦争议失败,他们的保证金将被没收。

Arbitrum 提供了自己的虚拟机 ArbitrumVirtual Machine (AVM), 以在保持高效解决争端的能力的同时,允许在乐观的情况下快速,高效,低成本地执行计算。

Arbitrum Virtual Machine (AVM)

AVM 的状态被组织成一个 Merkle 树,因此可以计算出其状态的加密哈希。在协议中的任何一点上,AVM 的某个状态都是完全确认的和最终的,它的哈希值存储在链上。任何参与者都可以在 AVM 状态树中放置可争议的断言(Disputable Assertion,DA), 用来声明从某个状态哈希开始,在一些技术前提条件下,AVM 可以执行指定数量的计算步骤,从而产生指定的新的状态哈希。如下图所示

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当然,这个 DA 可能为真也可能为假,如果 DA 为真则系统进入到新状态并产生一个对应的新的状态哈希;如果 DA 为假,AVM 会拒绝状态迁移,返回先前状态使得整个虚拟机的状态树保持不变。

在实际情况下,AVM 内的 DA 状况要比上图复杂得多,Arbitrum 协议支持多个流水线的 DA, 每个 AVM 内的状态最多只能有一个 DA 跟随它。如果一个 DA 没有后续状态,那么任何人都可以创建一个新的分支点。这样新生成的状态树,代表了将来可能的状态,如下图所示。

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另外,任何人都可以在树上的一个未来状态(上图中的方格)上进行质押。通过在一个未来状态上质押,可以断言这个状态最终会被协议确认。换句话说,是在断言从当前状态到所质押的状态的路径上的每个 DA 上采取了正确的分支。如果断言失败,那么也将失去质押。质押行为不能撤销但可以将它向右移动(状态树的增长方向),并且可以在每个分支点选择上行或下行,但不能向左移动,因为这相当于撤销之前的质押,并重新质押到已经完成的状态。

争议解决的过程

Arbitrum 的争议解决协议通过两个阶段进行。首先,参与者使用链上二分协议缩小他们的分歧,直到他们对虚拟机计算的一个特定步骤有不同意见。然后,断言者向 EthBridge (连通 Layger1 和 Layer2 的基础设)发送一个微小的一步证明,这个证明的内容只是执行一条虚拟机指令的正确性证明,并由 EthBridge 来进行检查。

争议解决的过程中,用来缩小分歧范围直至单个计算步骤的二分协议至关重要。它使得状态树中的任意不同分支都可以有效地进行验证。这个二分协议的过程如下图所示:

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二分协议开始时,断言者宣称从状态哈希值 X 开始的虚拟机可以执行 N 条指令得到状态哈希值 Y,而挑战者回应说这是错误的。断言者需要将自己的断言分成 M 个断言,每个断言都涉及到 N/M 条指令的执行,这些指令合在一起就得到了初始断言。然后,挑战者从这 M 个较小的断言中选择一个进行挑战。如果任何一方未能在以区块数衡量的指定时限内采取行动,他们就输了。经过一轮 M 路分割后,争议的大小已被缩小为 N/M 步。

继续进行以上的分割方式,经过对数次的分割(执行的指令数的对数)后,争议的范围缩小到一个计算步骤,然后通过一个微小的一步计算证明来解决争议。

Arbitrum 的应用生态

目前在基础设施方面也有一批工作和项目支持或集成了 Arbitrum。对于 Arbitrum 开发者熟悉的工具 The Graph、Truffle、Hardhat、ethers.js、web3.js 和 Brownie 等都可以直接使用。

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Offchain Labs 团队推出了 Arbiswap 这一基于 Arbitrum Rollup 的 Uniswap。功能类似 UniSwap 但多了「L1/L2 Bridge」用以将 Arbitrum Rollup 的资产转移到以太坊,另外还提供了 Arbitrum 代币桥,可以在以太坊 Kovan 测试网和 Arbitrum 测试网直接互转资产,让用户方便地在 Layer1 和 Layer2 之间转换 ETH 和 ERC-20 代币。

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Aributrum 也积极吸纳 DeFi 生态中得合作项目,包括去中心化交易协议 Bancor , 去中心化拍卖协议 Bounce、AMM 做市商 Burgerswap、Hop 等。

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Arbitrum 的优势

对于 Layer 2 的解决方案,长远看,zkRollup 是更理想的技术方案。但是最终产品还要等挺久时间,技术成熟度和进展,还不能满足当前众多应用的生产性要求。Optimistic Rollup 和 Arbitrum Rollup 两者的去中心化程度相当,都是不错的方案。不过从上链成本、技术成熟度(文档、代码、评估用的测试网)、开发者友好程度、以及序列模型等方面,Arbitrum 方案要优于 Optimistic Rollup。

相比 Optimistic,Arbitrum 上链数据更少,对 EVM 的兼容性也更好,Optimistic 的虚拟机对某些 EVM 操作码进行了改造或剔除,因此在执行智能合约前需要先进行有效性验证。OptimisticRollup 不是主动保证交易的有效性 , 每次提交一个状态更新都要设置挑战期,而且挑战期的时间较长,为一周左右。另外,发起挑战时需要将所有和挑战交易相关的数据发送到 Layer1,并在 Layer1 执行该交易,而 Arbitrum 则最终执行的只是微小的单个步骤来解决争议。

总结

@FL:Arbitrum 在测试网上展现的一系列特性都非常棒,同时我们也看到 , 许多基础设施供应生正在加入 Arbitrum 生态。从以太坊的重要入口 MetaMask 到世界级的预言机 Chainlink,从开发工具 The Graph、Truffle、Hardhat、ethers.js、web3.js 和 Brownie d 等到 DeFi 应用 Bancor、Bounce、Burgerswap、Hop、MCDEX (首个迁移到 Arbitrum 上的项目)和 Swapr。

Arbitrum 自身的进展也十分喜人,主网候选版本已经发布,作为 Layer2 的明星解决方案,投入到生产系统也只是一步之遥了。这必将引领以太坊上 Layer2 项目一波热潮,同时也会激发出 DeFi 项目新的活力和创意。而最近 ETH 价格再创历史新高,似乎也预示着以太生态将再次掀起新的投资风暴,其中 Layer2 和 DeFi 将是 FL 持续关注的焦点赛道。

本周市场动向

#3 月 31 日,据 Coindesk 报道,NBATopShot 数据站 Evaluate.market 完成 160 万美元募资,CastleIslandVenture、NotationCapital、DraftKings、techVC、Drive,以及 ChristianDittmeier 参投。Evaluate.market 为 NFT 价值计算器,用户可为其 NFT 添加价格标签。

#4 月 2 日,波卡 DeFi 平台 Acala 官方宣布已获得 CoinbaseVentures 投资,此次投资还支持 Acala 团队开发的 KusamaDeFi 中心 Karura。

#4 月 2 日,去中心化金融借贷协议 Greenwood 宣布完成 200 万美元的种子轮融资,此轮融资由 Polychain Capital 领投,参投方包括 BlockchainCapital、Robot Ventures 和 Divergence Ventures,此外,此轮融资参与方还有个人投资者,包括加密货币交易公司 Altonomy 联合创始人 Ricky Li 和 DeFi 借贷协议 Aave 的创始人兼首席执行官 Stani Kulechov。

#4 月 2 日,闪电贷平台 Equalizer Finance 宣布,通过出售 2750 万枚 EQZ 代币完成私募轮融资。该私募轮融资于 2021 年 3 月 1 日-3 月 15 日进行。投资方包括 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,基于区块链的电子商务平台未来金融科技(Future FinTech)宣布和 Nanjing Ribensi ElectronicTechnology Co., Ltd. 签署收购框架协议。后者目前运营一个比特币矿场,可运作 3 万台矿机。根据框架协议,未来金融科技将支付 6000 万元人民币(约 910 万美元)用以收购 Nanjing Ribensi。

#4 月 4 日,加密交易平台 INX 在多伦多证券交易所(TSX)完成 3960 万加元(约 3200 万美元)融资。此次发行通过与一家特殊目的收购公司(SPAC) Valdy Investments 合并进行,该公司市值为 2.2 亿加元。获得所有监管部门的批准后,该公司的股票将开始在 TSX 上交易。据此前报道,加密交易所 INX 计划在多伦多证券交易所创业板(TSXV)上市,额外募集近 2000 万美元资金。

应用治理与最新动向

#3 月 31 日,SushiSwap 官方发布 Q2 路线图,预计将于 4 月推出限价订单与 Kashiv2,将于 5 月推出 AMM v2 以及 Onsen v2。

#3 月 31 日,去中心化稳定币项目 Fei Protocol 正式启动,募集的以太坊达 58,957 枚,PRE-SWAPPED 的以太坊为 29,585 枚。创世启动将持续 3 天,募集到的以太坊将进入 Fei 协议储备金池,用户将在创世启动结束后根据投入的以太坊获得相应数量的稳定币 FEI 和 TRIBE 代币空投。所有人获得兑换比率相同。Fei Protocol 联合创始人 Sebastian Delgado 发布推特称,创世启动开启前几个小时,就已经募集到足够数量的 ETH,实现了 FEI 1 亿发行量的目标规模。

#4 月 1 日,据 Dune Analytics 数据显示,NFT 交易平台 OpenSea 3 月总交易额达 1.47 亿美元,用户数量突破 8.8 万人,3 月 31 日单日交易额达 1135.92 万美元,均创历史新高。

# 4 月 1 日,据 Tokenview 区块浏览器数据显示:三月 USDT 新印钞 67 亿枚,新销毁 1305 枚,共计净印钞 67 亿枚。其中以太坊上印钞数量约 24 亿,波场链上印钞约 43 亿,新增印钞共计流入 5 家交易所,按流入量排名分别为 Bitfinex-7.5 亿枚、Nexo-3.25 亿枚、Binance-1.57 亿枚、Huobi-1231 万枚、HitBTC 319 万枚。当前 USDT 总市值已超过 414 亿美元。

#4 月 2 日,根据 CB Insights 的数据,今年第一季度,专注于区块链技术的 129 家初创企业融资约 26 亿美元,超过了 2020 年全年总和,当时 341 笔交易共融资 23 亿美元。加密贷款机构 BlockFi、游戏开发商 Dapper Labs 和加密钱包提供商 Blockchain.com 等初创公司的几轮大型融资,推动了该增长。

#4 月 4 日,Fei Labs 官方表示,FEI 创世启动已经完成 , 共计有来自 1.7 万个以太坊地址的 63.9 万枚 ETH 参与,铸造了 13 亿枚 FEI,目前 FEI-ETH 流动性达 25.2 亿美元,成为 Uniswap 流动性最高的交易对,同时 FEI-ETH 的加入使 Uniswap 总流动性达到 77.9 亿美元。

安全隐私及基础设施底层

#4 月 2 日,近日,HECO 白帽安全联盟正式宣告成立。该联盟是由全球知名审计机构、安全机构联合发起的第三方安全组织,联盟成员将针对 HECO 项目安全审计、安全监督、安全追踪进行有效协作,共建安全健康的 HECO 生态链。目前,慢雾科技、成都链安、灵踪安全、Certik、Armors 等安全机构已作为首批发起单位加入 HECO 白帽安全联盟,该联盟将采用去中心化 DAO 治理模式。

#4 月 3 日,去中心化域名服务项目 Handshake (HNS)披露已修复关于「可能会致使 HNS 的供应量超出设计上限」的漏洞。Handshake 表示,该漏洞未被利用,用户的 HNS 代币、域名和 HNS 根区域数据不会受到威胁。Handshake 建议矿工和矿池尽快升级其完整节点,其他用户可升级至 hsdV2.4.0 和 Bob Wallet V0.7.0。

#4 月 5 日,DeFi 量化对冲基金 Force DAO 发布此前遭受攻击事件的总结,ForceDAO 表示对此前遭受攻击负责,并已实施程序以确保在将来避免任何此类事件再次发生。据了解,此次攻击共耗尽并清算总计总计价值 183 ETH (约 36.7 万美元)的 FORCE 代币。Force DAO 表示将进行快照并发行新代币。Force DAO 已经开始内部重组,并将在未来几天宣布一项计划,以弥补受影响的 FORCE 持有人和 LP。

投后项目新闻

#3 月 31 日, Filecoin 关于允许 V1 证明扇区最多扩展到 540 天的改进提案 FIP-0014 已获得通过,将于 4 月 13 日 6:00 实施。本次提案投票共有 200 多名矿工进行参与,其中 1.19 EiB (98%)的矿工批准,以压倒性多数投票通过。FIP-0014 提案允许 V1 扇区可扩展至 540 天,2020 年 11 月 27 日之前封装的扇区(网络升级前使用 V1 证明密封的扇区),扇区的生命周期可延期为 540 天,包括已经运行的天数。

#4 月 1 日,Web3 隐私产品 Mask Network (MASK)获币安 Binance 战略投资,将加速 Mask Network 的多链开发,以期为用户提供更加友好的优质产品,并进一步升级用户的使用体验。另外,双方已在多链构建方面达成共识,旨在创建一个包括 Binance Smart Chain 在内的 Web 3.0 的多链元宇宙。

#4 月 2 日,Coinbase 已官宣确切上市日期为 4 月 14 日。根据 Coinbase 发布的官方文章,美国 SEC 已宣布 Coinbase 的 S-1 注册声明生效,Coinbase 预计其 A 类普通股将于 4 月 14 日在纳斯达克全球精选市场上开始交易,股票代码为「COIN」。

#4 月 2 日,隐私计算网络和分布式经济体基础设施 PlatON Network 宣布伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校计算机科学教授 Grigore Rosu 出任 PlatON 技术顾问,Grigore Rosu 将在协议建模和智能合约的形式化验证等领域为 PlatON 提供技术帮助。

#4 月 2 日,Dora Factory 官方推特宣布和 Apron Network 建立战略合作关系。Apron Network 将为 Dora Factory 提供 parachain 的节点服务 , 数据索引服务。Apron Network 将利用 Dora Factory 工具(如 HackerLink 赏金和二次元资金补助)为社区开发者提供激励。并与 DoraHacks 全球黑客马拉松系列赛 2021 年合作,向开发者社区推广。

#4 月 3 日,据波卡官方消息,基于 Polkadot(DOT) Substrate 框架的平行链在可以简单模块的形式集成 Chainlink 价格预言机数据。开发人员表示,这为跨 Polkadot 生态系统的团队提供了一个标准化的、易于集成的预言机解决方案,以支持他们的 DeFi 应用程序。这项新服务以 Substrate 区块链框架的模块(或「pallet」)形式启动,其中包括 Polkadot、Kusama 和其他基于其构建的独立区块链。各种平行链现在可以使用一个简单的库集成 Chainlink 喂价,平行链开发人员可以根据情况选择是否集成预言机数据。

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