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2019年头，Pantera领投Offchain Labs的种子轮融资，该公司也是Arbitrum的开发者，Arbitrum是扩容解决方案，针对以太坊中使用optimistic rollups的去中央化应用。看来最近Mark Cuban又追加了一些投资!

上周五，Arbitrum正式向开发者开放，Uniswap社区提供了支持，在生意所中部署该解决方案。下文将先容Arbitrum的运行原理，还会将其与以太坊上其他第2层解决方案举行对照。

Arbitrum基于Rollup链构建，该链认真执行提交到Arbitrum网络的所有生意，并将数据纪录在以太坊inbox智能合约中。

为了在以太坊上反映这些生意，验证节点可以将智能合约中多个生意数据聚合为一个精练摘要，称为“断言”，然后宣布到以太坊主网。optimistic会假定这些都是有用的“断言”数据，除非在设定的守候时代受到另一个验证节点挑战。若是节点发出不准确的“断言”或挑战，将受到责罚，损失资金。

在以太坊网络中，这种机制有用削减了必须完全验证的单个生意数目，通过Arbitrum，生意速率能够获得显著提升，生意成本也会降低。

Arbitrum操作对开发职员异常友好，与EVM完全兼容，给第三方工具提供原生支持，例如Etherscan、Hardhat和Truffle。另外在扩容性方面，Arbitrum举行了伟大改善，成为了异常具有潜力的候选解决方案，基于Arbitrum，开发职员能构建高吞吐量dapp。

两种与Arbitrum竞争的手艺是侧链和ZK rollup，都能为Layer2协议提供支持。

Polygon使用的侧链手艺本质上是一个完全自力的区块链，通过将区块头信息宣布到以太坊，定期地与以太坊举行状态同步。这些侧链只吸收以太坊一小部门生意量，以是它们可以以低成本的方式提升速率。然而，侧链完全自力于底层区块链运行，容易受到种种攻击，开发职员不愿意在其基础上举行开发。

ZK rollups类似于optimistic rollups，也在链下rollup链中执行生意，纪录所有生意数据，定期将聚合多个生意“断言”宣布到以太坊。然而，与optimistic rollups差其余是，ZK rollups不会假定“断言”是有用的，在“断言”中，验证节点还必须提供数据有用性证实，即ZK-SNARK。不幸的是，ZK-SNARKs仍不成熟，不能应用于种种使用场景，而且运算和搭建速率都异常慢。只管云云，基于壮大平安性和最近在zk验证者效率方面的提高，ZK-SNARK会成为以太坊扩容一个有远景的耐久候选方案。

某种水平上，optimistic rollups连系了侧链和ZK rollups的优点，提供成熟且利便使用的基础设施，也能实现许多与ZK- starks相同的平安保障。

Arbitrum上线一周后，跨越250个项目请求加入开发者主网测试版，这解释晰对高扩容性基础设施的伟大需求。在测试时代，Arbitrum团队将在需要时保持暂停或升级网络的能力，消除最后破绽，解决效率问题。在所有项目都有能力在Arbitrum上构建和测试应用程序后，该协议设计向终端用户开放，最先向完全去中央化过渡。

最终，加密钱币和DeFi逐步将获得普遍使用，开发职员希望在以太坊中构建稳固、利便使用的高效dapps，而Arbitrum将成为最有远景的扩容候选方案之一。

什么是Arbitrum？

上周，Offchain Labs在以太坊主网上部署了以太坊扩容解决方案Arbitrum。作为Layer2协议，通过optimistic rollups，Arbitrum能够将智能合约执行数据压缩后，高效打包上传到以太坊，大大提高生意速率，降低生意成本。

什么是Layer2层解决方案？

以太坊无疑是当今最受迎接的 DApp 区块链之一，种种 DeFi 协议锁定了近 650 亿美元资产，以太坊 DApp 天天有跨越100000名活跃用户。以太坊网络注重可验证性和平安性，其次才是生意速率，以是无法面临天天近 150 万笔大量生意，导致生意速率极其缓慢，且 Gas 用度高得离谱。另外，现在以太坊预计的用户生意结算时间约莫是 4 分钟，平均 Gas 用度为 1 美元。对于更大规模的生意，好比Uniswap资产交流，Gas 用度可能靠近 8-9 美元。

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已往一年以 Gwei 为计价单元的以太坊Gas用度

为了更好地处置Dapp和DeFi协议的大生意量，有几个项目推出了Layer2解决方案，这些解决方案都是基于以太坊，即Layer1。Layer2协议找到了一种有用打包生意数据并定期将其宣布到以太坊网络的方式。当生意量大时，若是在以太坊上直接验证每笔生意，Gas用度会大幅上升，而且效率慢如蜗牛。而 Layer2解决方案有用削减了每笔生意在区块链网络上的盘算负载，能够实现比原生以太坊更为伟大的性能改善。

Arbitrum若何提升以太坊的效率？

Arbitrum L2解决方案的要害是Optimistic rollup。在rollup中，生意验证者通过在链下执行生意，将多个生意打包在一起，然后将“断言”宣布到 L1 区块链中，“断言”中包罗生意数据和智能合约最终状态。

Arbitrum专门使用Optimistic rollups，后者会假定宣布到以太坊中的“断言”是准确的，除非受到其他验证者的挑战。验证者只要“断言”宣布到以太坊网络，无需提供数据有用性证实。为了激励忠实验证，验证者还必须在特准时间段内向以太坊交纳保证金。在窗口期内，若是另一个验证者对原始验证者的“断言”提出异议，可以在以太坊上对该“断言”提议挑战，并交纳保证金。若是原始验证者的“断言”不准确，原始验证者将失去保证金。若是提议的挑战不准确，则挑战者将失去保证金。 若是“断言”没有受到任何乐成挑战，渡过了指定的窗口期，数据就会获得验证而且吸收，将与以太坊区块链最终状态合并。

Arbitrum的“断言”验证和挑战历程

通过将多个生意聚合为单个断言，与以太坊举行单一交互，Arbitrum大大削减了以太坊必须处置的单个生意总数。从手艺层面而言，所有这些生意仍然要通过“断言”，宣布到以太坊，但网络无需自力验证每个生意，每个节点也不用完全执行生意的每个步骤。此外，“断言”数据巨细经由压缩，通常在以太坊区块链上占用更少空间，这有助于数据更快地打包进以太坊区块中。总而言之，这些效率提升带来了高生意速率，同时降低成本，让DApp能更容易应对大量用户和生意。

从架构角度来看，Arbitrum中的生意会提交到Arbitrum Rollup链，后者可以当做是侧链，用于处置以太坊链下生意执行。这些生意数据都市获得纪录，然后宣布到以太坊中的开放inbox智能合约。验证者然后将智能合约中的生意数据聚合成“断言”，然后宣布到以太坊中，任何人都能成为验证者，由于Arbitrum具有完全无需允许的性子。外部用户通过简朴执行宣布到智能合约中的生意，来恢复当前Arbitrum Rollup链的状态。

Arbitrum经由优化，开举事度异常低，完全兼容EVM，能够集成到Etherscan中，提供 Hardhat和Truffle等的原生支持，再加上高扩容性，对于想打造高吞吐量DApp开发者，Arbitrum会成为热门候选解决方案。

Arbitrum与其他Layer2解决方案相比有何优劣？

以太坊现在异常火爆，一些项目已经推出了Layer2解决方案，以增强区块链扩容性。除了 Optimistic Rollup 手艺之外，另外两种两种高人气的解决方案是zk-Rollups和侧链。

Polygon（之前名为Matic Network）使用的侧链本质上是一个完全自力的区块链，用于执行生意，偶然会与Layer1区块链交互。由于侧链只处置 L1 网络总生意量的一小部门，泛起壅闭的可能性大大降低，因今生意用度更低，生意速率更快。侧链会定期将区块头宣布到L1链，确保两条区块链状态一致。侧链通过在以太坊之外执行生意，提高效率，削减以太坊整体盘算负载。然则这样会发生一个问题，那就是侧链通常无法实现与 L1 区块链相同的平安性能，由于从基本上说，L1 链不会自行验证每个区块内的生意。在这种情形下，无效状态转换攻击可能会泛起，即多数侧链验证者相互勾通，发生一个区块，窃取生意介入者的资金，并将区块头宣布到以太坊以完成攻击。为了防止此类攻击，Optimistic Rollups会将所有生意数据纪录到以太坊的inbox智能合约。任何人都可以在智能合约中执行生意，确认Rollup链状态，验证或挑战验证者的“断言”。侧链和Optimistic Rollups的主要区别在于，侧链只会将自己数据的历史快照宣布到以太坊，而Optimistic Rollups将整个区块链历史纪录到以太坊。

在架构上，ZK-Rollups类似于Optimistic Rollups。两者都在单独Rollup 链中执行生意，定期通过“断言”，将所有数据纪录到以太坊中，聚合生意验证。两者要害区别在于，在 zk-Rollups中，验证者必须向以太坊宣布数据有用性证实和“断言”。与Optimistic Rollups 差异，zk-Rollups 协议不会假定这些“断言”是有用数据。其前缀ZK代表了数据有用性证实是ZK-STARK。本文不会对ZK-STARK的详细手艺细节举行讨论，但简朴说，ZK-STARK是一种加密原语，用户通过ZK-STARK，能够证实掌握了某种事实，而证实自己没有任何揭破该事实的信息。在扩容方面，ZK-STARK的主要优势是其巨细，能够大幅提升验证者将“断言”和相关证实宣布到以太坊的效率。这些证实也保证了Rollup链的状态始终与以太坊同步。由于所有“断言”都必须附带有用性证实，因此不存在以太坊中的挑战窗口期，在该限期内，没有经由验证的证实会储存在以太坊中，这也是与Optimistic Rollups的差异。

只管结构紧凑，平安性能壮大，但在有用搭建和运算方面，ZK-STARK仍然不成熟，难以应用于高频使用场景。 ZK Rollups大多数现有实例只能处置特定类型生意，例如代币转账或原子资产转换。此外其构建速率异常缓慢，以约莫1000笔生意的一个区块为例，在非专业硬件上搭建验证架构可能需要近20分钟。随着专门针对 ZK-STARKS 的更专业硬件（例如GPU验证器）和加密抽象最先泛起，ZK Rollups 可能会成为最乐成的L2扩容机制之一。 在这之前，该手艺在效率和可用性方面仍然存在问题，那么在短期内，Optimistic Rollups会成为更有潜力的解决方案。

Arbitrum未来的目的是什么？

上周Arbitrum推出了其名为Arbitrum One的主网，将其明确作为Arbitrum手艺提供支持的旗舰区块链。随着Arbitrum生态系统不停生长和完善，其他Rollup链也会逐渐接纳Arbitrum手艺，而且会举行调整，以针对种种使用场景。

现在Arbitrum One处于主网测试阶段，在需要情形下，Arbitrum团队将有能力暂停和升级区块链。在测试阶段中，开发者可以感受Arbitrum的平安性和效率，检查最后破绽或问题，这样才气保证区块链实现高吞吐量。 现在Arbitrum One向所有请求接见的开发者开放，已有跨越 250 个项目举行了申请，一旦所有项目都能够在该协议上构建和测试其Dapp，终端用户就能公然使用Arbitrum。该团队的目的是在今年炎天竣事时过渡到完全去中央化。

总结

最近外界对加密领域兴趣激增除了带来新用户和流动性，也会带来以太坊严重的网络堵塞，引起生意时间过长问题，Gas用度大幅上升。随着以太坊在未来不停获得普及，构建可连续基础设施，高效平安地为吞吐量更大的DApp提供生长动力，显得比以往任何时刻都加倍主要。

在L2扩容机制方面，Arbitrum为Optimistic Rollups提供了壮大实例，大大提高了以太坊生意效率，降低成本，同时保留了几个要害的平安性能。大量项目已经在Arbitrum开发者主网上举行搭建，证实晰对可扩容基础设施的伟大需求，以及对当前L2解决方案的失望，现在项目数目是250个，而且还会增多。随着以太坊生态系统蓬勃生长，Arbitrum L2 解决方案催生出新一代高度扩容的高效DApp，显著提升天下各地加密用户体验。

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