作为Layer2赛道的领跑者，如何理解 Arbitrum？

上周我们介绍了以太坊L2扩展解决方案Optimism，本周我们继续介绍另一个L2解决方案——Arbitrum。Arbitrum 是以太坊的一个 Optimistic Rollup L2 可扩展性解决方案。

Part.1

什么是Arbitrum？

Arbitrum 是一个构建在以太坊之上的区块链网络。你可以使用 Arbitrum 链来做任何在以太坊上做的事情——使用 Web3 应用程序、部署智能合约等，但交易会更便宜、更快。Arbitrum Rollup——是一种 Optimistic rollup 协议，它继承了以太坊级别的安全性。

以太坊区块链每秒只允许大约 20-40 笔交易（TPS）（这是所有以太坊用户的总数）；当达到限制时，用户将被迫相互竞争，以便将他们的交易包括在内，这会导致费用上涨。Arbitrum Rollup 解决了以太坊低TPS的问题。

Part.2

Arbitrum Rollup

Arbitrum Rollup 基本思想是这样的：Arbitrum Rollup 链作为以太坊中的一种子模块运行。与常规的Layer 1（“L1”）以太坊交易不同，我们不需要以太坊节点来处理每个 Arbitrum 交易；相反，以太坊对 Arbitrum 采取“无罪直到被证明有罪”的态度。Layer 1最初“乐观地假设”Arbitrum 上的活动遵循适当的规则。如果发生违规（即有人声称“现在我拥有你所有的钱”） ，可以在 L1 上提出争议；欺诈将被证明，无效索赔将被忽略，恶意方将受到经济处罚。

这种在 L1 上裁定和证明欺诈的能力是 Arbitrum 的关键、基本特征，也是该系统如何以及为何继承以太坊的安全性。所以我们可以使用以太坊来证明Arbitrum上的欺诈行为。

Part.3

证明欺诈行为

那么如果存在欺诈行为，Arbitrum又是如何能够证明这一点？这也就是“rollup”部分的用武之地。输入 Arbitrum Rollup 链的数据（即用户的交易数据）直接发布在以太坊上。因此，只要以太坊本身安全运行，任何感兴趣的人都可以看到 Arbitrum 中发生的事情，并有能力检测和证明欺诈行为。

在 L1 上将 Arbitrum 链状态向前移动的各方（即对链的状态进行声明、对其他人的声明提出异议等）被称为验证者。成为 Arbitrum 验证者不需要特殊许可，只需要用户运行开源验证器软件（并在/如果他们需要采取行动时抵押 ETH）。此外，只要只有一个诚实的验证者，链就会保持安全；也就是说，只需要一个非恶意的欺诈证明者就可以抓住任意数量的恶意麻烦制造者。这些属性共同使系统“无需信任”；用户不依赖任何特殊的指定方来保证他们的资金安全。

Part.4

Arbitrum L1&L2

Arbitrum 用户的交易唯一感到延迟的是“withdrawing”过程——即将他们的资金从 Arbitrum 转移回以太坊；如果用户直接从 Arbitrum 取款到以太坊，他们通常必须等待 1 周才能在 L1 上收到资金。（这是由于 Optimistic Rollups 假设了交易数据是正确的，而不是直接证明其正确性，因此 Optimistic Rollups 存在一个「挑战期」，在此期间，可疑的欺诈性交易数据可以被发现并使交易恢复。）

但是，如果用户使用快速桥接应用程序，他们可以完全绕过这个延迟时间（可能需要支付少量费用）。用户所做的任何其他事情——例如，将资金从以太坊存入 Arbitrum，或使用部署在 Arbitrum 链上的 dapp——不会导致此延迟期。

其实Arbitrum 还可以通过许多其他方式减轻 L1 的负担，所有这些都可以转化为降低最终用户的交易成本。一是Arbitrum交易在L1上批量提交；通常，一个批次（在单个 L1 交易中提交）将包含数百个 L2 交易。批次处理分摊了与 L1 交互的开销成本，这样就大大节省了一次提交单个交易的费用。此外，交易数据以压缩形式发布在 L1 上（并且仅在 L2 环境中解压缩），进一步最小化交易的 L1 足迹。

Part.5

以太坊兼容

Arbitrum的使用体验和以太坊很相似。不同的Layer 2协议针对不同的东西强调和优化；Arbitrum 的创建将以太坊兼容性作为首要任务。这意味着用户可以在所有喜欢的以太坊钱包中使用Arbitrum ；开发人员可以使用他们喜欢的所有以太坊库和工具来构建和部署合约；事实上，大多数时候，使用 Arbitrum 的体验与使用以太坊的体验相同（重要的例外是它更便宜、更快）。

为了实现这种级别的以太坊兼容性，进行了大量开发工作。但其核心是：Arbitrum 本身使用 Geth 的一个分支并进行了修改以将其转换为无需信任的Layer 2。这意味着 Arbitrum 中运行的大部分代码与以太坊中运行的代码相同。这种前沿方法称为 Nitro。

Arbitrum Rollup 的设计主要是为了避免引入任何中心化或信任假设，因此对于以太坊生态系统来说，这是一个明确、严格的净赢。然而，去中心化是有价格的（字面上的意思），并不是所有的应用程序和用户都一定想要或需要支付这个价格。对于具有不同安全考虑的 dapp 用例，Arbitrum 套件中合适的工具为Arbitrum AnyTrust 链！

Arbitrum AnyTrust 链不具有与 Rollup 链相同的去中心化/免信任/无需许可的安全保证，因此可以提供更低的费用。Rollup 和 AnyTrust 在很多方面都很相似，但有一个关键区别：在 Rollup 中，所有数据都发布在 L1 上（允许任何人以验证者身份无需许可地加入），而在 AnyTrust 中，数据是在链下管理的。在遇到挑战的情况下，AnyTrust 链恢复到“rollup 模式”；这里的安全假设是至少有 2 名委员会成员是诚实的（即，他们会在必要时提供数据）。在快乐/常见的情况下，保持数据离线意味着系统可以向用户收取更低的费用。对于需要高交易吞吐量且不需要汇总提供的完全去中心化的应用程序，AnyTrust可能是一个明智的折衷方案。

所以以太坊上不止一个 Arbitrum 链。多条链可以并行运行的事实是链下扩展技术的一个重要优势。目前，在以太坊主网上，有 2 条 Arbitrum 链：一条 Arbitrum Rollup 链，称为“Arbitrum One”，和一条 AnyTrust 链，称为“Nova”；用户和开发人员可以选择适合他们的安全/交易成本需求的任何东西。

写在最后

以太坊Layer2扩容解决方案有不少，其中最受关注的是Rollups系列。本期我们详细介绍了Arbitrum是如何工作的。在上一期我们了解了Optimism 采用的是Rollups技术；同样，Arbitrum也是Rollups系列的扩展解决方案。相对来说，Arbitrum跟Optimistic Rollups在框架思路上近似，在结果验证方面，都属于欺诈证明范畴。

更多区块链知识与干货，关注Tokenview.io 。