Arbitrum 是 Rollup 方案最優解?

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5月28日,Arbitrum宣佈向開發人員開放主網。次日,Uniswap社羣以接近100%的支援率透過了「在Arbitrum上部署Uniswap v3」的提案。這些新進展再次將這個以太坊Layer2層的擴容解決方案推上了熱門話題。

以太坊網路擁堵和GAS費過高的問題由來已久,社羣也提出了各種擴容方案,僅僅Layer2層擴容方案就有多種,包括狀態通道、側鏈和Plasma、Rollup等等方式,其中,Rollup備受推崇。

Rollup擴容方案最大的特點是,智慧合約的實際計算和儲存在鏈下完成,交易資料透過一系列壓縮技巧儲存在以太坊主網上,安全性由以太坊區塊鏈保障。以太坊創始人Vitalik Buterin多次在公開場合表示,Rollup是中短期內以太坊擴容的最好選擇。

由於Rollup類專案Optimism的主網上線時間由3月延期至7月,這就給了同類專案Arbitrum一個先發契機。剛剛開放主網的Arbitrum如今已經優先於Optimism投入使用。

除開發者可以進入主網部署合約外,使用者也可以透過錢包MetaMask更換RPC節點,進入Arbitrum測試網及應用,團隊提供了Arbitrum資產橋Bridge arbitrum,可以將以太坊Layer1層 Kovan 測試網的資產與Arbitrum 測試網直接互轉,目前已經支援ETH及ERC-20和ERC-721兩個標準下的多種資產。

Arbitrum Rollup是什麼?運營機制又是怎樣的?部署的應用有哪些?與Optimistic Rollup和ZK Rollup有什麼區別?本期DeFi蜂窩將帶來相關解讀。

簡介

Arbitrum是OffchainLabs 團隊開發的以太坊Layer2層擴容方案,可以實現高吞吐量,讓開發者以低成本部署、運營智慧合約,同時可以保持無需信任的安全性。

Arbitrum原是在普林斯頓大學的科研專案,自2018年以太坊擴容技術Rollup概念被提及以來,團隊致力於用Rollup技術擴容解決以太坊擁堵。

簡單來講,Arbitrum是一個由以太坊鏈上合約管理的鏈下協議,運用了Rollup技術。白話一點說,Rollup是以太坊擴容技術的方法論,Arbitrum將技術理論變成了現實。

Rollup技術力求將所有交易資料記錄在主鏈上,核心理念是將原本散佈在區塊中的大量交易資料,聚合壓縮成一筆交易,釋出到主鏈上;而合約的實際計算和儲存在鏈下完成。這樣就讓主鏈的運算和儲存壓力降低,從而實現網路的高吞吐量。

今年1月,OffchainLabs在Arbitrum測試網啟動了DeFi生態系統的Demo產品,首批支援的應用包括去中心化交易協議Bancor,去中心化拍賣工具Bounce.finance,去中心化永續合約交易所MCDEX等應用。

5月28日Offchain Labs團隊宣佈Arbitrum已部署以太坊主網測試版Arbitrum One,向開發者開放,有超過 250 個團隊申請接入開發者測試網。(為了不混淆Arbitrum技術和以太坊Layer2鏈,團隊將主網鏈命名為Arbitrum One,即Arbitrum One 是使用 Arbitrum 技術建立的主網以太坊Layer2鏈)。

運營機制

Rollup的主要特點是所有交易資料都記錄在鏈上,也就是說,Arbitrum把關乎安全的部分放在以太坊鏈上,將實際計算和儲存放在鏈下執行。

比如,A使用者在Arbitrum上產生一筆交易資料,這個資料會記錄在以太坊鏈上,供所有人可查這筆交易。但這筆交易涉及的計算和儲存都是在Arbitrum鏈上完成,即在以太坊鏈下進行。它用這樣的方式實現擴容,減輕以太坊鏈的負載。

使用者在Arbitrum鏈上執行的所有交易,都需要提交給在以太坊上執行的 Inbox(收件箱)智慧合約, Arbitrum定期透過聚合器,將多個交易打包,批次提交給以太坊的節點。比如,每5分鐘或者10鍾,向以太坊傳送包含Arbitrum上發生的一切交易完整狀態的雜湊,這個雜湊會被記錄在以太坊鏈上,公開給所有人。

由於所有 Arbitrum 的交易資料都會發布到以太坊上,那麼每筆交易的成本以及 Arbitrum 每秒可以支援的交易數量,都會受到這段時間內允許釋出到以太坊上的資料量限制。

所以,Arbitrum會把交易進行最佳化壓縮,比如透過聚合器聚合多個交易後,批次提交,這樣就可以最大限度地減少需要在鏈上釋出內容的次數,提高吞吐量;同時還均攤了每筆交易的成本,實現降低交易費用的效果。

特點

無信任安全

由於交易資料都記錄在以太坊上,也就是說Arbitrum安全根植於以太坊,安全性由以太坊區塊鏈保障。

與以太坊EVM完全相容

以太坊上及其它相容EVM鏈上的應用無需任何修改,可以直接遷移,支援Solidity及多種EVM語言,開發者可輕鬆移植現有合約或開發新合約。

免許可型合約部署

無論你是誰,你都可以立即在 Arbitrum上部署合約,而且非常容易上手,就像更改你的RPC那樣簡單,遵循的原則就是Arbitrum 直接執行 EVM 程式碼,不需要任何自定義工具或轉譯器。

可擴充套件性

將合約的計算和儲存移出以太坊主鏈,從而實現更高的吞吐量。

最低成本

透過聚合器批次提交交易,能夠最大程度減少Layer1層的處理費用,最大限度地降低每筆交易的均攤成本。

應用

Uniswap(UNI)

社羣關於UniswapV3部署到Arbitrum提案在5月29日投票結束,最終獲得了壓倒性支援,Uniswap 創始人 Hayden Adams發推表示,若投票透過,會將V3智慧合約部署到Arbitrum,目前已開始部署計劃。

SushiSwap(SUSHI

5月30日官宣,SushiSwap已在Arbitrum上部署。

去中心化交易平臺DODO(DODO)

6月1日官宣,DODO的V1 和 V2 智慧合約已部署到Arbitrum主網。

去中心化交易所 Bancor(BNT)

1月底已在Arbitrum上開發部署,使用者最早可以透過測試網進入應用。

去中心化衍生品交易平臺MonteCarloDEX

MCDEX原名MonteCarloDEX,首個採用 Arbitrum 擴容方案的專案,MCDEX 此前一直在 Arbitrum 測試網上執行,MCDEX V3將在5月28日部署到主網。

Arbiswap

Offchain Labs 團隊在2020年11月採用Uniswap開原始碼建立在 Arbitrum上的去中心化交易所,介面和Uniswap類似,唯一的差別是Arbiswap頁面多了一個資產橋Arbitrum橋,使用者用來實現L1和L2層的資產轉移。使用者可以用MestMask錢包更換Arbitrum測試網的RPC節點來體驗Arbitrum上的交易速度及低費用。

團隊測試顯示,以太坊Layer 1每秒最多隻能處理7筆Uniswap交易,而Arbiswap即使在Arbitrum鏈滿負荷的情況下,每秒最高可處理390筆,同時將Gas成本降低55倍。

另外需要注意的是Arbitrum官方沒有發行任何相關代幣,在Arbitrum主網測試版中採用ETH作為燃料,所有費用使用ETH支付。

Rollup不同方案的差異

俗話說,沒有對比就沒有傷害。早上線的Arbitrum已經有了先發優勢,在技術上也比其他Rollup類擴容技術實踐上展現出了差異化特性。

Rollup技術目前由多個團隊在拿來實踐,形成了Arbitrum Rollup、Optimistic Rollup以及ZK Rollup方案,如同各種流派般,都有各自的支援方。

Arbitrum Rollup、Optimistic Rollup在框架流程上近似,二者與ZK Rollup的差異在於最終交易結果的驗證。前兩者採用了欺詐證明方式,而ZK Rollup採用了零知識證明。

所謂欺詐證明,就是假設所有提交交易者都是好人,除非被證明有罪。有人提出質疑,提出質疑的一方首先要質押一定的保證金,以防惡意攻擊;如果鏈上證明無誤,那麼質疑方質押的保證金會被沒收。

比如,節點A提交了鏈上產生的某個交易資料,而B不同意,那麼這筆交易該如何進行?網路如何繼續運轉?基本上有兩種選擇:證明欺詐或重新執行交易。Arbitrum Rollup和Optimistic Rollup都採用了欺詐證明的方式。

ZK Rollup方案

使用者可以主動證明交易結果,轉賬和提現都可以快速得到確認。

比如,使用者A在ZK Rollup類的鏈上交易,聚合器提交這筆交易資料到以太坊上,ZK Rollup可以立即驗證聚合器提供交易資料是否有問題。這種方式在安全性和實現交易的最終性上,都比較有優勢。

但是,ZK Rollup在證明過程中,計算成本很高,只能用來實現過程比較簡單的交易和轉賬,在部署和運營複雜的智慧合約方面,會導致花費成本過高。此外,由於ZK Rollup開發語言級別過高,不相容EVM,以太坊上的應用遷移也比較困難。儘管以太坊創始人Vitalik在公開場合認可過ZK Rollup方案,但以上這些問題在短時期內並不能得到解決。

Arbitrum Rollup和Optimistic Rollup

兩者採用的欺詐證明具有延時性,預設情況是提交的鏈上資料都是無誤的,Layer1層再來檢查正確與否。

Arbitrum Rollup和Optimistic Rollup二者最大區別就是在欺詐證明過程遇到分歧時,解決分歧的方式不同。也就是說,當執行一筆交易執行後,如果狀態引起爭議,該如何解決?

Arbitrum 採用了多輪欺詐證明,Optimistic採用的是單輪欺詐證明。

Arbitrum實行的是多輪欺詐證明,也就是將爭議點層層拆解,找到最關鍵的爭議點,然後透過以太坊合約來確定它是否正確。而Optimistic單輪欺詐證明,就需要把整個Layer 2交易搬到Layer1主鏈上,在主鏈上驗證,這樣就會增加主鏈上呼叫合約時的處理成本。

除了欺詐證明的輪次外,能否完全相容以太坊EVM也是Rollup解決方案的重點,畢竟,對Layer2網路的需求增加,主要是因為DeFi爆發後,以太坊網路的擁堵和高費用問題被凸顯了出來。

Arbitrum Rollup完全相容EVM;相較之下,Optimistic Rollup也相容EVM,但還沒有做到100%。去中心化金融協議dForce 創始人楊民道對這一點很在意,(採用Optimistic Rollup技術的)Optimism沒100%相容EVM是重大戰略誤判,更別說市場推出時間延後,「這些人沒搞明白,99.9% 相容和100%不相容其實是一回事。」

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