Arbitrum的秘密武器：交互式欺詐證明_ARB

Arbitrum One 已經在主網開放，我們計劃推出一系列的文章，講解 Arbitrum 的內部構件。本文摘自?Inside Arbitrum，該原文深入講解了 Arbitrum 的工作原理。??

圍繞?optimistic rollups，最主要的設計抉擇是，如何解決爭議。假設 Alice 斷言 Rollup 會的運行會產生某個結果，而 Bob 不同意，那協議該如何定奪，選擇誰提交的結果呢？

處理的方法基本可分兩類：交互式證明，或者重執行交易。Arbitrum 選擇了交互式證明，我們認為這種辦法效率更高，也更靈活。Arbitrum 的其它設計也基本上遵循這個原則。

從 2014 年以來，我們一直在開發交互式欺詐證明（和 Arbitrum）。基本的機制我們寫在了?2018 年出版的論文里，雖然現在我們又做了大量的升級。

Arbitrum Token ARB現已開放空投申領:3月23日消息，Arbitrum 代幣 ARB 已正式開放空投認領。根據 Arbitrum 文檔，代幣 ARB 于以太坊主網區塊高度 16890400 （預計為北京時間 3 月 23 日 21:00）開放空投認領，認領將于以太坊主網區塊高度 18208000（預計為北京時間 9 月 23 日）結束。ARB 不能在以太坊主網上鑄造或領取，只能在 Arbitrum One 上鑄造和領取。[2023/3/23 13:22:38]

交互式證明的思路是讓 Alice 和 Bob 參與一個由 L1 合約引導的回合制協議，使用任何 L1 合約所需的最小開銷來解決他們之間的分歧。

Arbitrum 的方法基于對爭議的剖析。如果 Alice 的斷言涉及了 N 個執行步驟，那就讓她曝光出兩個各涉及 N/2 個步驟的斷言，然后讓 Bob 選擇一個來挑戰。這樣一來，爭議的規模就縮小了一半。這個過程持續進行，每一回合都將爭議的規模縮小一半，直到爭議的范圍變成一個執行步驟。注意，直到此時為止，L1 引導合約都不必考慮實際上執行了什么。僅當爭議被縮小到單個執行步驟時，L1 引導合約才需要理解這一步要執行什么指令，以及 Alice 對該步的斷言是否為真，以此解決爭議。

數據研究員J.Hackworth：以太坊仍占據主導地位，空投投機者推動Arbitrum和Optimism增長:1月24日消息，數據研究員J.Hackworth發布了一個Dune儀表盤，對推動以太坊、Arbitrum和Optimism等發展的指標進行了解析，包括Layer2整體與以太坊的對比、錢包、參與度及推動增長的協議等。發現雖然Optimism和Arbitrum的交易組合產生了更多交易，但以太坊仍擁有5倍獨立用戶；過去一年內，93%的以太坊活躍地址從未離開過以太坊，而Optimism和Arbitrum地址中存在63%及59%的地址用戶是多鏈的；相較于Arbitrum，Optimism擁有更多的余額超50萬美元的錢包地址[2023/1/24 11:28:50]

交互式證明背后的關鍵原理是，如果 Alice 和 Bob 有所爭議，Alice 和 Bob 應盡可能做鏈下的工作來解決爭議，而不是讓 L1 合約承擔負擔。

Lido宣布支持以太坊二層網絡Optimism和Arbitrum:金色財經報道，Lido在社交媒體發文稱，已支持以太坊二層網絡Optimism和Arbitrum，在L2推出的第1階段將wstETH（包裝的stETH）直接橋接到Arbitrum和Optimism，在此過程中保留stETH的獨特屬性。選用wstETH是因為它易于在各種DeFi合作伙伴之間集成。[2022/10/7 18:41:18]

另一個方案是，讓一個 Rollup 區塊在區塊內每一筆交易后附帶一個狀態哈希值斷言。然后，在爭議情形中，L1 引導合約將模擬一整筆交易的執行，看結果是否與 Alice 的斷言一致。

我們堅決認為，交互式證明是個更好的方法，理由如下。

Arbitrum網絡每筆交易的Gas費達0.09美元:金色財經消息，L2Fees數據顯示，目前Arbitrum網絡進行每筆交易的平均Gas費用約為0.09美元。此外Arbitrum網絡發送ETH的Gas費用約為0.02美元。[2022/8/7 12:08:12]

在樂觀情形下，交互式證明效率更高。因為交互式證明可以解決大于一筆交易的爭議，因此，一個 rollup 區塊可以僅包含一個斷言，斷言整條鏈在這一個區塊的所有內容執行完之后的結果狀態。相反，重執行方法需要區塊內的每個交易后面都附帶一個狀態斷言。如果一個 rollup 區塊里面有成百上千筆交易，這兩種方法在對 L1 區塊的空間占用上將出現顯著的區別——而這種占用正是 rollup 成本的主要部分。

在悲觀情形下，交互式證明的效率也更高：如果出現了爭議，L1 引導合約只需檢查 Alice 和 Bob 的操作「在往正確的方向走」，比如 Alice 確實把 N 步驟的斷言拆成了兩個針對一半步驟的斷言。（引導合約無需去計算 Alice 斷言的正確性，Bob 會做，在鏈下做。）只需要重新執行一個指令。相反，在重執行交易模式下，L1 引導合約需要模擬一整筆交易的執行。

更高的交易級 gas limit：交互式證明可以擺脫以太坊對單筆交易 Gas Limit 的限制；即使一筆交易 gas 消耗量太大、無法放進以太坊區塊內，也仍有可能可以放進 Arbitrum 的區塊內。Rollup 的 Gas Limit 當然也不可能是無限的，但仍可以做到比以太坊主鏈所容許的大得多。

就以太坊而言，大 gas 容量的 Arbitrum 交易的唯一缺點是它可能需要運行更多的交互步驟（這個也僅僅是在有所爭議的情況下）。相反，重執行模式下的 rollup 交易，gas limit 必須小于以太坊的區塊 Gas Limit，否則就沒法在一筆以太坊交易內模擬執行完這筆交易了（而且模擬執行比起在以太坊中直接執行，gas 消耗量還要更大）。

合約大小沒有限制：交互式證明無需為每一個 L2 合約創建一個以太坊合約，所以也不要求合約符合以太坊合約的限制。對于 Arbitrum 的爭議合約來說，在 L2 上部署一個合約的操作也是一系列計算過程的組合，與別的操作沒有區別。相反，重執行模式下，L2 合約的大小比以太坊主鏈上所能容許的還要小，因為要模擬一個合約的執行需要能夠仿制（instrument）這個合約，而仿制的代碼必須能夠放進一個以太坊合約內。

更大的實現彈性。交互式證明允許實現上的更大靈活性，舉個例子，加入 EVM 中還不存在的指令。必要的功能無非是能在以太坊上驗證一個單步執行的證據。而重執行模式就嚴格受限于 EVM。

Arbitrum 的大部分設計都是由交互式證明方法所開啟的機會驅動的。如果你在學習 Arbitrum 的特性時疑惑于為什么這種它們要存在，這里有兩個簡單的思考方向：「這個特性是用來支持交互式證明的嗎？」以及「這個功能是是如何利用交互式證明得以實現的」？大部分關于 Arbitrum 的「為什么」都跟交互式證明有關。

原文來源： Offchain Labs Medium

原文作者： Offchain Labs

原文編譯：阿劍，以太坊愛好者

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