ARBI:如何通俗理解Arbitrum的Nitro技术升级?4个关键机制

撰文:Chloe

Arbitrum是把原本在以太坊上进行的计算工程转移到Layer2进行,然后不需要进行任何验证就假设这些计算结果是正确的,并将数据发布回以太坊。但是为了避免有人作恶,设置了7天的挑战期来缓冲。

Arbitrum在去年8月31日推出了升级版的Nitro,它的费用更低、以太坊兼容性更好以及zk证明更简洁,总之是一次全面的升级。不过由于它没有重新发新链,而是从ArbitrumOne无缝升级,所以还是叫ArbitrumOne。

支撑Nitro的关键创新可以概括为四点:证明程序、以Geth为核心、实现执行与证明分开、交互式欺诈证明的OptimisticRollup。

经济日报:区块链的价值和前途取决于如何运用:4月20日,经济日报刊文“加密资产走热带来什么价值”。文章表示,加密资产市场正在见证投机与人性的疯狂。从技术进步的维度看,部分加密资产由于运用了区块链技术,的确为创作者乃至知识产权保护带来益处。事实上,无论如何炒作,区块链作为技术本身是中立的,其价值和前途取决于如何运用。目前,区块链技术还存在性能不足、普及尚浅、未获权威认可等问题。如果抛开加密资产市场的噱头与炒作,更多看到以NFT等为代表的确权体系对知识产权保护、重塑数字娱乐等产业的作用,进一步完善区块链建设,发挥出其更大的潜力,造福于人,可能会给这一轮热情烙印上更深远的意义。[2021/4/20 20:38:16]

不需要共识机制的证明程序

直播 | 玉竹 > 经济下行时如何踩到新浪潮:金色财经 · 直播主办的《 币圈 “后浪” 仙女直播周》第4期今晚20:00准时开始,本期“后浪”仙女区块链行业资深从业者玉竹将在直播间聊聊 “合经济下行时如何踩到新浪潮?”,感兴趣的朋友扫码移步收听![2020/6/8]

Nitro使用两阶段执行交易。

第一阶段:在Layer2自行处理

用户创建了一笔交易,经过钱包签名确认后,会发送给Nitro的Sequencer。

Sequencer收到信息,通过「状态转移函数」过滤掉无效交易,并把剩下的交易公平地进行排队。

然后不需要任何额外的链上确认,就直接无条件地让节点在本地执行,并向客户提供交易收据,这个过程通常只需要一两秒钟。

动态 | V神阐述如何进行ETH委托挖矿:V神回复网友提问“1.可以通过合约合租一个validator(平民化参与,共享投票身份)吗?2.一个客户端可以跑多个valifator (共享机器)吗?”表示,“你开一个validator,需要设置两个公钥:签名的公钥和取款的公钥。Phase 2后,不一定需要设置取款公钥,也可以设置取款合约。签名的私钥能withdraw,withdraw完成后validator里面的资金都给取款合约的地址。所以你开新的validator到时候,可以先发比如1以太币,设置取款合约,这个合约的规则是,谁deposit多少谁按照比例withdraw多少。一段时间后,你发withdraw的交易。现在因为奖励这个validator的balance是33.6以太币(加 5%),33.6以太币给合约,合约的规则分配1.05给你,8.4, 10.5和13.65 给其他的参与者。签名的私钥是你的,谁能withdraw多少的规则是合约定的。别人能看一个还未activated的validator的withdraw合约的规则,如果他们觉得是合理的,则他们能发他们的币给这个validator,这个是委托的方法。”[2019/10/22]

但此时的交易还没有向L1以太坊提交,有更改的余地,所以称作「软确认」,不过对用户来说,到这一步就已经完事儿,其实后面还有很多步骤来确保安全性。

BM:对代理如何运作和“dApp开发者”如何计费的理解可能需要调整:北京时间今日凌晨,BM在开发者群发表对代理如何运作和“dApp开发者”如何计费的理解:

??1)所有CPU/带宽都是“执行操作的用户”;

??2)所有存储都按照dApp的选择向用户或dApp付费;

??3)dApp开发人员希望授权用户将带宽委托给用户;

??4)授权带宽理论上可以用于任何dApp。

现在想象一下,你是一个社交媒体公司,希望为用户提供免费账户。用户在您的网站上注册,您为他们创建一个区块链账户,然后将一些带宽委托给他们。您的应用可以选择为每个授权用户支付有限的存储空间,这使他们能够在他们需要携带自己的存储空间之前,拥有N份杰出的帖子和V张投票。如果您的应用不想为用户支付存储费用,则该应用可能完全是BYOS(注:Bring your own storage,使用你自己的存储)和BYOB(注:Bring your own Bandwith,使用你自己的带宽)应用。如果用户不继续他们的订阅或停止使用您的服务,那么您可以将带宽重新分配给其他用户。[2018/4/30]

第二阶段

Sequencer向以太坊发布排队序列,并最终确认,也就是「硬终结」。

一种发送方式是在给每笔交易排序时,都向所有订阅者发布即时通知。另一种方式是汇总起来在L1以太坊上按批次发布。

需要强调的是,Sequencer在第一阶段的「状态转移函数」操作是公开的,任何人都可以根据自己已知的交易顺序去计算状态转移函数,所有诚实方得到的是相同的结果。

因此,Nitro的节点不需要共识机制,只需要获取交易序列,并自行在本地运行就可以了,所以会显著降低成本。

用Go语言重写的节点软件Geth

Geth即go-ethereum,顾名思义,是用Go语言编写的以太坊节点软件,让矿工去执行交易,这是Nitro最核心的部分。

Arbitrum的旧方案方案是通过定制的Arbitrum虚拟机来模拟EVM,它的一些内部逻辑在EVM不一致,所以仅限于低级指令。

而Geth则基本完全支持以太坊的数据结构、格式和虚拟机,所以可以实现以太坊高度兼容。

值得一提的是,Geth是抛弃了旧方案积累的堆栈,直接另起炉灶用Go语言编写的,大部分开发工作都是借鉴了现有的开箱即用的代码,而且整体上也更精简。

执行与证明分别两套代码

Layer2的任务有两个——执行和证明,这是两个侧重点,无法兼顾,因此Nitro用不同的代码来实现。

不过都是同一套源代码,刚才提到的让矿工去执行交易的节点软件Geth用的是源代码,执行速度更快。

但是关于欺诈证明的代码,则编译为二进制的wasm格式,特点是可移植、体积小、加载快并且兼容Web。而且Nitro又对wasm格式进行了微调,让它更适合与链交互,称之为WAVM代码。

在WASM代码上进行Arbitrum的交互式欺诈证明,就取代了Arbitrum虚拟机的架构,直接以标准的语言和工具来构建和编译。

互相检举的交互式欺诈证明

Nitro采用的证明系统是他们首创的「交互式欺诈证明」。

简单来说,所有的交易完成后还要预留7天时间接受验证者的检查,如果确实有问题那就重新执行。

验证者相当于以检举为生的赏金猎人,但是为了避免有人通过诬告来扰乱秩序,还允许赏金猎人之间相互检举揭发,这样双方不断举证,直到一方不再跟进为止。

最后把检举的这笔交易提交到以太坊上执行并验证到底谁是错误的,并把诬告者的保证金分给挑战诬告者的赏金猎人。

这就是交互式欺诈证明,相当于用市场化的手段引入了外部监管者,是一种治理机制上的创新,可以极大地提高验证效率和准确性。

总结

作为Arbitrum的迭代版本,Nitro目前已协助启动数百个项目,积累数十万的独立用户,数百万笔的交易和数十亿美元的桥接资产,目前占市场优势地位。

除了使用Nitro这套技术升级了ArbitrumOne,Arbitrum团队还希望用它创建特定应用的Rollups,他们未来还想吸纳Solana和Cosmos生态的资源。

Arbitrum在生态孵化运营上的能力有目共睹,与此同时也攻克了大量技术上的瓶颈,充分展示了团队的创造力。相信从Layer2一路走来的他们,会走向更大的生态。

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