利用Arbitrum和公允排序服务大幅提升DeFi生态的可扩展性,并消除MEV

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利用Arbitrum和公允排序服务大幅提升DeFi生态的可扩展性,并消除MEV

仅在几年的时间内,智能合约经济就发展成了一个规模巨大的去中心化应用生态,出现了去中心化金融 (DeFi)、非同质化通证 (NFTs)以及边玩边赚(play-to-earn)类游戏等各种独具创新的市场。然而,如果智能合约经济要继续吸引几十亿新用户,成为主流的合约系统,就必须提升其交易处理能力,并在最大程度上降低矿工可提取价值(MEV)的负面影响,以维持较高的信任水平。本文将探讨Chainlink为以太坊智能合约扩容推荐的解决方案,以及Arbitrum和Chainlink正联手开发的解决方案,以消除Arbitrum上的MEV,并打造更加公平的智能合约。

目前存在许多不同类型的扩容方案,L2解决方案采用了一种名为“rollup”的技术。rollup目前逐渐成为了以太坊主要的扩容方案。这主要是因为rollup可以扩大当前智能合约处理的交易量,兼容其他用Solidity语言开发的去中心化应用,并且通过底层以太坊网络提供安全保障。

尽管如此,rollup仍无法完全解决L1存在的MEV问题,因此区块链的可靠性仍会打折扣。MEV问题之所以会出现,是因为矿工/交易排序者有权决定他们区块中的交易排序,因此就有能力操纵交易排序,通过抢跑交易和三明治交易等方式损害他人利益,从而谋取私利。MEV使得交易无法严格按照时间顺序排序,严重影响了智能合约的可靠性并阻碍了区块链行业得到广泛应用。

为了尽可能解决MEV问题,Chainlink团队一直致力于开发公允排序服务 (FSS)。FSS是一个去中心化的交易排序服务,可以严格按照时间顺序为交易排序,所有用户都可以公平参与,并可预测排序结果。因此,智能合约经济不仅可以通过Arbitrum等顶尖的L2 rollup方案实现扩容,还可以在L2应用FSS,解决MEV导致的信任问题。

接下来,我们将简单介绍rollup技术及其核心优势,聚焦应用范围最广的optimistic rollup方案以及Arbitrum。Arbitrum是Chainlink为以太坊智能合约扩容推荐的解决方案。之后,我们将探讨Arbitrum将如何集成FSS,在最大程度上降低MEV,并重新恢复公平的交易排序。

什么是rollup?rollup方案有哪些核心价值?

总的来说,rollup就是将执行用户交易所需的计算从L1转移到链下的L2网络中,并以较低的成本执行。Rollup将交易数据和链下计算的简要证明发送到L1进行验证或处理纠纷,因此可以享受L1的安全保障。

如果要解释得更具体一点,那就是:将上百笔独立的用户交易打包至一笔rollup交易中,然后发布到L1上。负责rollup的节点会生成一个新的根哈希(state root),即:网络当前状态的加密哈希值,这个根哈希也会被发布到L1网络,以证明节点所做的工作。这个证明会通过有效性证明(注:生成一个零知识证明)或欺诈证明(注:回溯性证明根哈希是错误的)来进行验证。zkRollup采用的是有效性证明,而optimistic rollup采用的则是欺诈证明。

在optimistic rollup中,当生成证明后,会启动一个“争议时间窗口”(注:通常为期一周)。在这段时间内,任何人如果认为根哈希是错误的,都可以发布一份欺诈证明。如果在这段时间内没人发布欺诈证明,那么交易就会被默认是有效的,因此这个方案得名为“optimistic”(注:乐观的)。然而,如果有人发布了欺诈证明,那么这笔交易就会在L1网络中全部或部分执行,目的是为了查看计算结果与断言是否一致。如果链上执行的结果与断言(即根哈希)不一致,那么根哈希与所有后续的断言都会被撤销,而发布这个断言的人会被没收保证金。如果断言被验证是正确的,那么发起挑战的人会被没收保证金。

由于Optimistic rollup的所有交易数据都直接储存在L1上,因此任何rollup节点都可以生成rollup链的最新状态,并在有需要时发布欺诈证明。在这个机制下,只需要有一个诚实节点查看整个optimistic rollup网络的状态,就可以保障用户资金安全。用户也可以选择亲自验证,无需通过任何外部方来为他们保障资金安全。另外,用户还可以随时强制取款至L1,也就是说,用户资金不会卡在L2取不出来。

将大部分计算工作转移至链下,只在L1储存一小部分数据,这意味着L2 rollup既可以充分保障安全性,又可以大幅降低成本。正因如此,rollup成为了以太坊等区块链的首选扩容方案。而之后,随着应用的使用成本不断降低,并且几乎可以实时运行,这将推动区块链实现大规模应用。

Arbitrum的optimistic rollup协议

Arbitrum无论在实际效果、社区规模还是锁仓量方面,都属于顶尖的L2 rollup方案。Arbitrum之所以受到广大加密货币社区的追捧,是因为它是rollup技术的先驱者之一,其团队也笼络了大批行业中的佼佼者。Offchain Labs是Arbitrum背后的开发团队,其中不乏来自加密学和区块链技术领域顶尖的计算机科学家,包括前任白宫首席技术官Ed Felten、普林斯顿大学博士Steven Goldfeder以及Harry Kalodner。

部署在Arbitrum上的开发团队可以完全与EVM兼容,也就是说Arbitrum可以运行未经修改的Solidity智能合约,并使用现有工具和技术架构像以太坊一样执行交易。Arbitrum采用了optimistic rollup方案,将智能合约的计算和状态储存都放到链下,因此具有非常高的可扩展性,并同时在最大程度上降低了交易成本。

Arbitrum rollup采用了创新的交互式欺诈证明机制,以高效且低成本的方式在L1上证明欺诈行为。Arbitrum的交互式欺诈证明机制包含一个交互式协议,协议由L1上的智能合约进行仲裁。合约会将争议分解至单步计算指令,并在以太坊上执行。这样一来就不用在L1上花很高的成本重新执行整笔交易。Arbitrum的机制具有一些非常强大的功能,比如每笔交易的gas费上限远低于以太坊,以及智能合约的大小没有上限。

值得一提的是,在实现这些扩容功能的同时,由于Arbitrum的安全是由以太坊保障的,因此所有人都可以参与验证L2的结果是否正确,并实现信任最小化。智能合约生态既可以扩容,又可以保障与L1同样的安全水平,因此将实现更多更高级的应用。详情请查看Arbitrum协议深度报告。除了Chainlink Price Feeds之外,还有许多领先的DeFi项目已在Arbitrum One网络上线。Arbitrum One的去中心化应用生态正在不断扩张,大家可以通过Arbitrum Portal查看生态中的应用。

通过公允排序服务消除MEV

随着Offchain Labs和Chainlink Labs不断深入合作,双方正共同探索公允排序服务(FSS)的应用,以在最大程度上消除MEV。FSS是一个去中心化的交易排序解决方案,有助于解决MEV问题。FSS利用去中心化的预言机网络,网络中的Chainlink节点会在链下搜集用户交易,生成去中心化的共识为交易排序,并利用Arbitrum协议,以去中心化的方式提交排序过的交易。我们非常高兴能够与Offchain Labs合作探索如何利用FSS为Arbitrum实现去中心化的交易排序,并将MEV降至最低。

Chainlink Labs的首席科学家Ari Juels最近在2021年SmartCon的演讲中提到,FSS计划将分成两个阶段部署。第一阶段重点是“安全的因果排序”(注:原子广播)。用户交易先由用户加密,隐藏交易细节,再由去中心化的预言机网络排序,然后再解密,并由Arbitrum协议执行。节点在排序前无法查看到交易payload,因此也无法抢跑交易。

第二阶段是与Arbitrum合作的重点。FSS中将采用Aequitas排序(共识)协议(注:联合作者包括Chainlink Labs的Ari Juels和Arbitrum的Steven Goldfeder),基于绝大多数节点收到的时间为交易排序。因此,将建立一个“先来先得”(first-in,first-out)的排序机制。这个机制会与第一阶段的交易加密机制整合在一起,为用户交易的公允排序实现深度防御机制。Chainlink 2.0白皮书在第五章中详细介绍了这个FSS技术。

最终,将FSS与Arbitrum协议结合在一起,将更好地为用户保障交易排序不被操控。随着Arbitrum One上部署的应用数量以及网络的总锁仓量不断上涨,公允的排序服务将变得尤为重要。另外,FSS还将创建去中心化的排序机制,在最大程度上消除节点下线风险,这将提升Arbitrum协议的可靠性。Arbitrum顶尖的L2 rollup能力与FSS的交易公平性相结合,将使Arbitrum成为最理想的以太坊扩容方案,并覆盖全世界几十亿用户以及各个类型的去中心化应用。

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集成了FSS的Arbitrum协议

Offchain Labs的联合创始人Steven Goldfeder表示:“我们一直以来的目标都是为Arbitrum协议建立去中心化的排序机制,以增强信任最小化,并尽可能为用户消除MEV。我们很高兴能够与Chainlink Labs建立长期合作关系,共同探索如何在Arbitrum上实现FSS。Chainlink Labs团队经验丰富,重视学术研究,而且成功地为高价值智能合约提供了安全可靠的预言机解决方案。”

Chainlink的联合创始人Sergey Nazarov表示:“我们非常高兴见证Arbitrum One的发布,这为以太坊生态提供了非常重要的扩容方案,不仅易于集成,而且还有以太坊提供安全保障。Chainlink Labs一直以来都非常欣赏Offchain Labs的技术实力和对学术研究的态度,因此双方展开了长期合作,探索如何将FSS集成至Arbitrum。我们很高兴能够为去中心化的公允交易排序建立新的行业标准,帮助开发者为智能合约实现可扩展性并消除MEV。”

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本文是全系列中第84 / 230篇:行业技术

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