虫洞跨链之 — Arbitrum

Nov 29, 2022

欢迎来到最新的【虫洞跨链】系列篇章，我们会为大家介绍虫洞网络最新集成的公链。这一期的主角是Arbitrum！

1. Arbitrum简介

Arbitrum 是以太坊的Layer 2 扩容方案。用户们可以在Arbitrum上以更便宜更快的方式进行所有相应的以太坊交互，如使用dApps，部署智能合约，进行ERC20交易等等。

Arbitrum的旗舰产品—Arbitrum Rollup是一种采用Optimistic Rollup技术的协议。它继承了以太坊的安全性，又能最大限度地减少了链上使用的数据量。Arbitrum使用与以太坊相同的Solidity编程语言和众多集成选项，打造了标准的以太坊匹配前端工具，极其容易上手。

2. Arbitrum的特点是？如何与以太坊取长补短？

以太坊是目前市场上最成功的L1公链之一，但其区块链的每秒交易量（TPS）只限于10–20笔交易。一旦达到每秒交易量限制，用户们将被迫互竞争以抢在其他人之前完成他们的交易而交易费用上涨。在使用率非常时期，如火红的NFT铸造活动，交易费用可高达惊人的数百美元。

这种设计是以太坊创建时为最大限度地提高安全性而设下的。为了区块链验证达成共识，所有参与节点都必须处理以太坊历史上至今的每一笔交易，并将它们的副本保存在它们的区块链账本中。

以太坊作为一个开放式的，去中心化，点对点的系统，其原则之一是让任何人都能以合理的成本来运行以太坊节点并验证交易。若参与过程的成本变得过于昂贵，就会导致运行网络的实体越来越集中（落在少数富有运营商手中），这将与去中心化的理念的互相矛盾。

目前以太坊的交易吞吐量受到这两个因素的限制：每个节点都必须参与每笔交易验证和合理的节点运行成本，而且上限相当的低。

这些因素便是Arbitrum扩容方案发挥作用的地方，专注于提高吞吐量（每秒交易数）和降低运行成本。

3. Arbitrum的工作原理

要了解Arbitrum的工作原理，需首先了解Rollup的工作原理：

近年来，Rollup已成为区块链应用程序中最受欢迎的合约式（contract-based）的扩容方案之一。Rollup是一种智能合约，将交易“汇总”成一个批次并在链下验证它们来扩展主链。通过汇总和压缩数据，这方案可将最少量的数据发送回主网络，实现更高的吞吐量和TPS），更快度以及更低的交易成本。

目前主要有两种Rollup技术：ZK（零知识）和Optimistic Rollup：

A）ZK-Rollup

ZK Rollup主要采用称为ZK-STARKs的加密证明来验证数据并执行链下计算，从而免去对验证器的信任，又还能提高交易吞吐量。

ZK零知识证明能发挥强大的安全性。它代表可公开验证的证据以证明某事件是真实的，但又无需透露除已验证的信息外的任何其他资讯。

做一个简单的比喻：

试想象一下，您有一把已上锁的组合锁，想向某人证明您知道打开它的正确组合。您可以通过解锁它而无需显示组合本身达成目的。您只是证明您知道某些信息（在本例中为解锁组合），而没有透露这些信息。

将此技术运用在区块链上肯定是需要更复杂的架构，可参考这文档来了解ZK Rollup是如何运作的。

B）Optimistic Rollup

Optimistic Rollup假定发送到主链的所有L2交易都是有效的，除非有参与节点怀疑其中交易发生欺诈或无效。通过仅在怀疑有欺诈行为时才执行有效性证明的设计，Optimistic Rollup大大提高了交易速度和吞吐量。更多详细信息可以阅读这里。

Arbitrum Rollups的工作原理

Arbitrum Rollup是一种更先进的Optimistic Rollup协议，它只需在链上存储非常少的数据便能实现更优化的可扩展性。

以下是Arbitrum文档的一段解说：

与常规的以太坊L1验证交易方式不同的是，Arbitrum不需要以太坊节点来验证每个Arbitrum交易。反之，以太坊对Arbitrum采取了一种“無罪推定”（innocent until proven guilty）的态度。L1最初“乐观地假设”Arbitrum上的交易活动完全遵循正确的规则。如果发生违规欺诈事件，如”有人宣称（索赔）他拥有你正当拥有的资产”，便可以在L1上对这提出异议。该索赔可以在L1上被反驳；欺诈行为将被证明，索赔将无效化，恶意欺诈方将受到经济处罚。