Arbitrum是Rollup方案最優解？

2021-06-04 21:06:01

5月28日，Arbitrum宣布向开發人員开放主網。次日，Uniswap社區以接近100%的支持率通過了「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。

以太坊網絡擁堵和GAS費過高的問題由來已久，社區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，智能合約的實際計算和存儲在鏈下完成，交易數據通過一系列壓縮技巧保存在以太坊主網上，安全性由以太坊區塊鏈保障。以太坊創始人Vitalik Buterin多次在公开場合表示，Rollup是中短期內以太坊擴容的最好選擇。

由於Rollup類項目Optimism的主網上线時間由3月延期至7月，這就給了同類項目Arbitrum一個先發契機。剛剛开放主網的Arbitrum如今已經優先於Optimism投入使用。

除开發者可以進入主網部署合約外，用戶也可以通過錢包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，目前已經支持ETH及ERC-20和ERC-721兩個標准下的多種資產。

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

簡介

Arbitrum是OffchainLabs 團隊开發的以太坊Layer2層擴容方案，可以實現高吞吐量，讓开發者以低成本部署、運營智能合約，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項目，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數據記錄在主鏈上，核心理念是將原本散布在區塊中的大量交易數據，聚合壓縮成一筆交易，發布到主鏈上；而合約的實際計算和存儲在鏈下完成。這樣就讓主鏈的運算和存儲壓力降低，從而實現網絡的高吞吐量。

今年1月，OffchainLabs在Arbitrum測試網啓動了DeFi生態系統的Demo產品，首批支持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團隊宣布Arbitrum已部署以太坊主網測試版Arbitrum One，向开發者开放，有超過 250 個團隊申請接入开發者測試網。（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數據都記錄在鏈上，也就是說，Arbitrum把關乎安全的部分放在以太坊鏈上，將實際計算和存儲放在鏈下執行。

比如，A用戶在Arbitrum上產生一筆交易數據，這個數據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存儲都是在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。

用戶在Arbitrum鏈上執行的所有交易，都需要提交給在以太坊上運行的 Inbox（收件箱）智能合約， Arbitrum定期通過聚合器，將多個交易打包，批量提交給以太坊的節點。比如，每5分鐘或者10鐘，向以太坊發送包含Arbitrum上發生的一切交易完整狀態的哈希，這個哈希會被記錄在以太坊鏈上，公开給所有人。

由於所有 Arbitrum 的交易數據都會發布到以太坊上，那么每筆交易的成本以及 Arbitrum 每秒可以支持的交易數量，都會受到這段時間內允許發布到以太坊上的數據量限制。

所以，Arbitrum會把交易進行優化壓縮，比如通過聚合器聚合多個交易後，批量提交，這樣就可以最大限度地減少需要在鏈上發布內容的次數，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

由於交易數據都記錄在以太坊上，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完全兼容

以太坊上及其它兼容EVM鏈上的應用無需任何修改，可以直接遷移，支持Solidity及多種EVM語言，开發者可輕松移植現有合約或开發新合約。

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 直接運行 EVM 代碼，不需要任何自定義工具或轉譯器。

可擴展性

將合約的計算和存儲移出以太坊主鏈，從而實現更高的吞吐量。

最低成本

通過聚合器批量提交交易，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）

社區關於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持，Uniswap 創始人 Hayden Adams發推表示，若投票通過，會將V3智能合約部署到Arbitrum，目前已开始部署計劃。

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 智能合約已部署到Arbitrum主網。

去中心化交易所 Bancor（BNT）

1月底已在Arbitrum上开發部署，用戶最早可以通過測試網進入應用。

去中心化衍生品交易平臺MonteCarloDEX

MCDEX原名MonteCarloDEX，首個採用 Arbitrum 擴容方案的項目，MCDEX 此前一直在 Arbitrum 測試網上運行，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开源代碼創建在 Arbitrum上的去中心化交易所，界面和Uniswap類似，唯一的差別是Arbiswap頁面多了一個資產橋Arbitrum橋，用戶用來實現L1和L2層的資產轉移。用戶可以用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每秒最多只能處理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。早上线的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，都有各自的支持方。

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，那么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數據，而B不同意，那么這筆交易該如何進行?網絡如何繼續運轉？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

用戶可以主動證明交易結果，轉账和提現都可以快速得到確認。

比如，用戶A在ZK Rollup類的鏈上交易，聚合器提交這筆交易數據到以太坊上，ZK Rollup可以立即驗證聚合器提供交易數據是否有問題。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账，在部署和運營復雜的智能合約方面，會導致花費成本過高。此外，由於ZK Rollup开發語言級別過高，不兼容EVM，以太坊上的應用遷移也比較困難。盡管以太坊創始人Vitalik在公开場合認可過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數據都是無誤的，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，然後通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調用合約時的處理成本。

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

Arbitrum Rollup完全兼容EVM；相較之下，Optimistic Rollup也兼容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%兼容EVM是重大战略誤判，更別說市場推出時間延後，「這些人沒搞明白，99.9% 兼容和100%不兼容其實是一回事。」