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 Layer 2 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(如果发现有人欺诈就扣保证金)。

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(而不是针对特定的问题)。不过由于它没有重新发新链,而是从 Arbitrum One 无缝升级,所以还是叫 Arbitrum One。

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 Optimistic Rollup。

不需要共识机制的证明程序

观点:英国加密监管的关键因素是如何处理零售问题:4月5日消息,在IFGS会议的第二天,金融服务行业集团Shearman & Sterling全球负责人Barnaby Reynolds在“Crypto重启:2021年及未来”的发言中,淡化了英国财政部日前关于英国稳定币使用的监管声明的重要性。Reynolds称:英国正在考虑如何监管加密货币,但昨天宣布将稳定币纳入支付体系的声明相对没有太大影响。就加密货币监管而言,伦敦和纽约是值得关注的两个重要市场,因为这两个市场是全球“脉搏”所在。Reynolds解释说,英国的关键因素是如何处理零售问题。英国对加密货币交易的禁令是争议所在,因为零售市场非常希望进入加密货币市场。

此前消息,英国财政部在官网宣布推出一系列举措,将把稳定币视为一种有效的支付方式,作为使英国成为全球加密资产技术和投资中心的计划的一部分。(Finextra)[2022/4/5 14:05:21]

Nitro 使用两阶段执行交易。

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]

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(序列器)。

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(如 L1 以太坊),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(包括提交了恶意或者错误信息的用户),这个过程通常只需要一两秒钟。

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。

动态 | 各国代表在FATF开会讨论如何监管虚拟资产和虚拟资产服务提供商:金色财经报道,据FATF官网消息,1月9日,各国主管开会讨论了如何监督和管理虚拟资产和虚拟资产服务提供商(VASP)。自金融行动特别工作组(FATF)在2019年6月敲定这些新措施以来,这次会议是主管们首次有机会讨论如何实施这些新措施。 论坛讨论了三个主要领域:1.迄今为止,从那些已经建立VASP监督制度并已经开始监督VASP的国家吸取的经验教训。2.起草VASP法律法规时的常见问题。3.管理者有效监管VASP所需的工具、技能、程序和技术。这次会议确定了需要采取进一步行动的若干领域。这些问题将在FATF全体会议和将于2020年5月举行的监督机构论坛的会议上进一步讨论。据此前报道,2019年6月22日,FATF官网发布《基于风险的角度:监管数字资产和数字资产服务商的章程指南》,该指南将帮助各国和虚拟资产服务提供商了解其反和反恐融资义务,并有效实施FATF适用于该行业的要求。[2020/1/11]

第二阶段

声音 | 肖磊:区块链监管如何“去糟粕而留精华”存在挑战:据腾讯科技报道,肖磊发表专栏文章称,虚拟币市场有其特殊性,这可能会给监管带来一定的挑战和困扰。由于虚拟币这个概念,实际上来自于其底层技术“区块链”,如果站在监管层的角度,其中一个考虑是,去糟粕而留精华,把炒作虚拟币这个糟粕去掉,而留下“区块链”这个精华,这个可能会存在很大的挑战。[2018/8/23]

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(间隔几分钟)。

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(即时提取和在以太坊上批次提取),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(AVM)来模拟 EVM,它的一些内部逻辑在 EVM 不一致(例如 Gas 的计算),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(用自己定制的语言 mini 来实现自定义逻辑),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(AVM)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(是否为欺诈或无效),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 Arbitrum One,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(尤其是开发者)。

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(尤其是以非区块链的方式来完美解决),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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