四大Layer2之首Arbitrum，如何探索新机遇？

文章作者：S17_Doris 

文章来源：S17 Labs  

以太坊苦高GAS久矣。

在区块链不断向前发展的洪流中，以太坊网络上的高GAS在这么多年来仿佛是一个无解的方案。所有消息都需要上链，网络生态越多，交易越多，需要上链的消息就越多，每一次上链都会产生GAS费，因为矿工把消息打包上链、确认区块是需要成本的，因此，GAS费是奖励给矿工的。

就像在高速公路上开车一般，当车辆越来越多，高速公路就会越来越堵，甚至寸步难行，如果你想要更快速，那你可以付费走VIP通道，但是，付费走VIP通道的人越多，VIP通道也会显得无比拥堵，并且VIP的价格就会越贵。

这就是困扰以太坊网络多年的难题。因为消息真的太多了、网络太堵了、效率太低了，大家都想要快点打包上链提升效率，所以很多人都选择支付更高的GAS以加速订单，选择加速的人多了，加速费就越来越高，同时，即使加速了，从提交到确定的整个时间周期也不会很短。

有问题就有机会，这些年来，针对以太坊网络的优化并不少，比如以太坊2.0的升级就是热度最高的方案，比如业内的专有名词Layer1和Layer2也是基于以太坊的优化方案，这些方案的目标是为了给开发人员提供更好的开发环境、给用户提供更好的体验，这些优化方案，在很大程度上推动了以太坊网络和整个区块链的发展。

我们在之前的文章中也分析过，Layer1其实是在抢夺以太坊的外溢资金，和以太坊呈现的是强竞争或者弱竞争关系，Layer2则是通过处理以太坊主网的交易来帮助扩展应用程序的解决方案，同时仍保持与以太坊主网相同的安全措施和去中心化。Layer2解决方案始允许可扩展性和增加吞吐量，同时仍然保持以太坊区块链的完整性，允许完全去中心化、透明度和安全性，同时还能够消耗更少的GAS，这在“碳足迹”大行其道的当下，支持率很高。

Layer2方案分为侧链、状态通道、Rollup、Plasma以及Validium等。

• 侧链的概念类似于主干道分叉的支路，是指在主链之外引入以不同共识机制独立运行的区块链，并在一定的时间将侧链状态同步回主链，达到减轻主链处理压力的目的。

• 状态通道简单来说就是把每一笔交易进行打包，主链只验证更新系列交易之后的资产变化净值。

• Plasma基本设计是将链下的状态证明上传主链，以防止Layer2链下出现的安全问题影响链上的资产安全。

• Validium的设计和zkRollup非常类似，唯一的区别在于zkRollup的交易数据存在链上，而Validium的交易数据存在链下。

• Rollup是最被业内看好的方案，包括Optimistic Rollup与zkRollup两类。Rollup的基本思路和Plasma一致，将链下状态传到主链保存以保证资产安全，Rollup将所有交易进行打包压缩，主链用户可以对信息进行解压查看交易细节并进行验证。两种Rollup方案之间的区别在于验证方式的不同。zkRollup基于零知识证明，即每次发送交易时需要发送对应的零知识证明，以确认交易的真实性。Optimistic Rollup则基于同Plasma类似的欺诈证明，发送交易的用户需要质押一定的资产，任何用户在交易发布后的一段时间内都可以提出欺诈证明，而被判定欺诈的交易者将会失去他的质押资产。

如下图，Optimistic Rollup是最为主流的Layer2方案，其中，使用Optimistic Rollup技术的Arbitrum 是市场占有率最高的 Layer 2，TVL (锁仓量）2.75B，市场占有率高达55.93%，即Arbitrum 凭借一己之力超越了其他Layer 2的TVL的总和。

在Optimism发布空投的“压力之下”，业界认为，稳坐Layer2龙椅的Arbitrum或将推出自己的生态通证，以完善生态并激励开发者，接下来，就让我们一起走进Arbitrum。

关于Arbitrum

Arbitrum是由Offchain Labs开发的基于Optimistic Rollup技术的Layer2方案，其目标是实现对以太坊网络的扩容。Arbitrum将安全放在以太坊链上，而将计算和存储放在链下执行。简单来说，参与者将其交易数据提交到以太坊链上，用户可以查看交易，但是，交易的计算和存储在链外进行。同时，Arbitrum会定期向以太坊发送包含Arbitrum上发生的完整状态哈希，这个哈希作为结果放在链上，实现不可篡改和最终性。

Offchain Labs 由奥巴马任职期间的前白宫技术官员、普林斯顿大学长期教授 Ed Felten 共同创立，另外两位联合创始人为 Steven Goldfeder 和 Harry Kalodner，三人在普林斯顿大学时正式创立 Offchain Labs。Ed Felten这样描述Arbitrum Rollup：“Arbitrum Rollup是一个受线上以太坊合约管理的链下协议。

Offchain Labs 在 2019 年 3 月完成由 Pantera Capital 领投的 370 万美元种子轮融资，2020年 4 月完成 2000 万美元 A 轮融资，同年 8 月又以 12 亿美元估值完成 1.2 亿美元融资，该轮融资由 Lightspeed Venture Partners 领投， Polychain Capital、Ribbit Capital、Redpoint Ventures、Pantera Capital、Alameda Research、Mark Cuban等投资机构参投。 

Arbitrum 不仅是最大的Layer2网络，同时也是第三大以太坊跨链网络，相比于其他以太坊网络扩展方案，Arbitrum能够在Layer2和跨链界持续领先，我们认为其主要有以下优点。

• 可扩展性：Arbitrum的链下虚拟机设计允许应用在执行过程中只在开始阶段和需要从主链提出或存入资金时同主链交互，合约的计算和存储都在链下进行，这种设计和“事事走链上”的以太坊网络并不相同，这降低了系列操作的执行成本，缓解了网络的拥堵，进而降低了GAS消耗，给到客户实实在在的“省钱”，同时，网络不拥堵了，其生态应用也拥有了更高的扩展性。

• 隐私性：我们都知道，以太坊是一个没有隐私的网络，所有应用的设计和状态都是公开的，任何用户都能够随意查看。在Arbitrum，区块链仅仅记录应用的状态哈希以及诸如接收资金、发送消息等公共操作，具体的执行代码和存储数据则只有验证者有权限查看。这保护了用户的隐私。

• 任一信任担保：类似于BTC的51%的攻击理论，大部分Layer2项目为了“防止作恶”，设置诚实的验证节点需要达到一半或者更多以保证交易的，虽然这种方法能够规避一定的风险，但降低了整个网络的处理效率，同时，并不是所有的网络都向BTC网络这么分散，对于其他网络，集合51%的节点并不困难，这意味着也具有一定的风险性。而在Arbitrum的运行模式下，只要任意一个验证节点是诚实的，交易的执行结果就是可信的。设想每一个用户都被赋予验证者的职能，那么用户在涉及自身的交易中，个人利益就永远不会因为其他验证者作弊而受到侵害。

• 互操作性：Arbitrum支持一切可以用在以太坊开发上的工具和语言，与以太坊的交互操作性极强，使得开发者在使用Arbitrum进行应用设计开发时不需要付出额外的时间成本来学习另一门编程语言，所需要做的只有使用以太坊开发者熟悉的Solidity进行合约编写、交由开源Arbitrum编译器生成可以直接运行在Arbitrum上的代码。

Arbitrum的秘诀之交互证明

在区块链中，“共识”是非常重要的。而正如前文所述，当交易发生时，Arbitrum并不采用验证节点达到一半及其以上来保证交易。那么，Arbitrum是如何保证全链上的共识一致的？

假设 Alice 声称该链会产生某种结果，而 Bob 不同意。那Arbitrum将如何决定接受哪个版本？解决争议基本上有两种选择：交互式证明或重新执行交易。Arbitrum 使用交互式证明，因为它更高效、更灵活。

Arbitrum的方法是基于对争议的剖析。如果 Alice 的声明涵盖了 N 个执行步骤，她发布了两个大小为 N/2 的声明，它们结合起来产生了她的初始 N 步声明，然后 Bob 选择 Alice 的 N/2 步声明中的一个来挑战。现在争议的规模已经减少了一半。这个过程继续进行，在每个阶段将争议减半，直到他们对执行的单个步骤产生分歧。

要知道，重新执行需要为汇总块中的每个事务发布状态声明，而每个汇总块有数百或数千个事务，这是非常占用空间的，同时也是非常消耗GAS的。相比于重新执行交易，交互式证明也可以解决交易的争议，它可以允许汇总块在该块覆盖的所有执行之后仅包含关于链的最终状态的单个声明，即当 Alice 和 Bob 发生争议，Alice 和 Bob 应该尽可能多地做链下工作来解决他们的争议，而不是把这些工作放到 Layer1网络上。

正是因为交互式证明具有极强的可行性，同时，作弊一方的押金会被没收，而正确的那一方会收取部分押金作为奖励。Arbitrum网络才能有底气采用任一信任担保模式，只需要任意一个验证节点是诚实的，交易的执行结果就是可信的。

这种简洁的方式，从根本上降低了GAS消耗，减轻了 Layer1网络的计算工作量，可以摆脱以太坊网络的高昂GAS支出，同时不需要为每个 Layer2合约创建一个以太坊合约，因此它不需要合约符合以太坊的合约大小限制。

这意味着交互式证明允许更大的灵活性，例如开发人员或者用户只需要具备能够在以太坊上验证的能力就能适应 Arbitrum，而不会受到EVM 的限制。

由上，当我们读懂了交互式证明对于Arbitrum 的重要性，我们就能读懂Arbitrum 的设计原理，因为Arbitrum 的大部分设计都是由交互式证明带来的机会驱动的。

Arbitrum结构

Arbitrum的整个应用结构分为链下和区块链部分，其中，区块链部分又分为Layer1和Layer2部分。

• 链下：链下部分也就是用户层。包括真实的用户、Arbitrum节点以及以太坊节点。用户和Arbitrum节点进行直接交互，Arbitrum节点与以太坊节点直接进行交互。借由Arbitrum节点这个中介，用户使用以太坊的成本大大降低，同时交易的可信度和隐私性仍然能够得到保证。

• 链上：链上部分即应用层。应用层以Arbitrum虚拟机层为界分为Layer1和Layer2。Arbitrum虚拟机层主要承担将Layer1传递的信息进行处理、进行程序运算处理输入并输出结果的任务，它也是Arbitrum降低交易手续费的根本所在。

• Layer1分为以太桥以及以太坊主链。

• Layer2层中，ArbOS是Arbitrum的操作系统。它提供EVM兼容性，即用户可以直接向ArbOS提交以太坊编写的合约，由ArbOS处理成可由Arbitrum直接运行的程序。同时，它也完成和Arbitrum虚拟机的各种交互活动。它完全脱离以太坊主链运行，因此避免了以太坊主链应用的高成本和低扩展性。

智能合约架构图  

Arbitrum网络生态

和optimism已经宣布了空投活动不同，Arbitrum还有其他的机会，这里所指的机会，不仅仅是Arbitrum自身的机会，还有基于Arbitrum生态的机会。

经不完全统计，Arbitrum 生态门户列出了200个左右的项目，这些项目涵盖了钱包、交易所、DeFi、NFT、DAO、跨链桥等类目，钱包方面，共有 BitKeep、Coinbase Wallet、MetaMask、DeBank、imToken、MathWallet、Trust Wallet、Zapper、Zerion 等20多个项目；交易所方面，Bitget、币安、Bybit、Crypto.com、FTX、火币、KuCoin、MEXC、OKX 等已经集成 Arbitrum One 主网，支持 ETH 或 USDT 的充提；跨链桥方面，Arbitrum One Bridge、Across Protocol、BoringDAO、Bungee、Multichain、Connext、Hop、LI.FI等热门项目已经支持Arbitrum。

根据DefiLlama实时消息，Arbitrum总锁仓量为 13.8亿美元，锁仓量超 1 亿美元的项目有 8 个，分别为 SushiSwap、GMX、Curve、Stargate、和 dForce。其中SushiSwap 占总锁仓量的超 20%，达到3.63亿美元，GMX 位列第二，为2.17 亿美元，Curve位居第三，为1.87 亿美元。

我们要如何选出其优质的生态项目呢？

不久前，Arbitrum联合Project Galaxy推出的The Arbitrum Odyssey活动，玩家可以通过参与各项活动和任务，收集17张Arbitrum主题的免费NFT。其中，经过投票，在Arbitrum上部署的56个明星协议将通过投票选举出了14位优胜者。下面我们简单来介绍其中的部分项目：

• iZUMi Finance：iZUMi Finance是Uniswap V3生态项目，为区块链项目提供基于UniV3的“可编程性流动性即服务”业务，用户可以抵押UniV3 LP NFT以参加流动性挖矿，获得iZUMi平台代币IZI以及其它合作项目代币的激励。

• ApeX Protocol：ApeX是一个去中心化、无需许可、非托管和抗审查的去中心化交易所平台，利用弹性自动做市商 (eAMM) 来为任意代币对创建永续合约市场，并提供了极高的资本利用效率，并吸引了许多用户。近期，ApeX已经宣布了其第一轮空投活动。

• TreasureDAO：TreasureDAO 最初是2021年8月基于以太坊推出的 Loot 项目衍生产品，但之后经过社区治理决定将生态转移至Arbitrum发展。TreasureDAO 在9月也推出了Magic 代币，目前用户可以凭借MAGIC代币在Treasure市场中买卖TreasureDAO元宇宙NFT，TreasureDAO也制定了一系列后续的元宇宙发展路线。

• YIN Finance：YIN Finance 是一个多策略 NFT 流动性管理平台，用户可以在合约中认购主动管理策略CHI，实现有效的高收益流动性管理，还拥有收益复投、聚合流动性挖矿等功能。YIN Finance 尝试在不同的公链/DEX 上提供主动的流动性管理服务。

如今整个区块链的仿佛由于前几天的下跌而进入了平静的状态。但是区块链从来不缺热点。那么，下一波热点在哪里？

在空投也能致富的大趋势之下，下一波狂热级别的空投或许即将来袭，这里面是否会有Arbitrum及其生态项目，我们认为在optimism已经宣布空投的背景下，Arbitrum还是非常有机会的，并且越早参与其机会可能会那么，下一篇，我们将分享如何在Arbitrum上交互，敬请期待。