最近我发表了一篇博文比较ArbitrumRollup和相互竞争的其他rollup系统。不过，那篇文章里面没有详细介绍ArbitrumRollup的工作原理，所以这一篇文章的任务就是填补这个空白。
一句话，ArbitrumRollup是一个由以太坊链上合约管理的链下协议。为使自己的应用能够在ArbitrumRollup上运行，dApp的开发者需要用Solidity编写一组合约，然后将这些合约编译成可以在Arbitrum虚拟机上运行的可执行代码。运行速度会更快，你我期待的就是这个。
Rollup基础知识
先从基础知识说起。我们使用默克尔树来组织虚拟机的状态，因而可以算出虚拟机状态的密码学哈希值。我们把这个哈希值存储在链上，因此在协议的任何一个时间点，都会有一些虚拟机的状态被完全确认和最终敲定。这些已经获得终局性的状态的哈希值，就存在链上。
协议的参与者，通过提出一个争议断言来推进该虚拟机的状态；该断言声明，从某些状态哈希开始，基于一些技术前提，虚拟机将会执行特定数量的计算步骤，生成新的状态哈希，并在执行期间完成相关的支付，生成相关的日志事件。争议断言可能是有效的，也可能是无效的。参与者在提出争议断言时需要为保证断言的有效性而上一笔押金。(更多关于押注及其工作原理的内容将在后面介绍。)
-争议断言会使协议产生一个决策点-
如上图所示，提出一个争议断言就会产生一个协议最终必须要解决的逻辑决策点。如果争议断言是有效的，则系统将进入图中右上角的新状态，包括由争议断言生成的新状态哈希值，以及其他附带效果。若争议断言是无效的，则进入右下角的分支，争议断言被系统拒绝，原来的状态不会发生变化。
超过100,000个地址正在帮助以太坊扩展:金色财经报道，为了扩展以太坊，研究人员提出了一项计划，使存储来自第2层汇总的数据成本更低。第一阶段需要将EIP-4844（称为proto-danksharding）引入以太坊主网，预计将在年底前与Dencun升级一起发生。但要做到这一点，他们需要一些熵，随机数据。EIP-4844将引入一种新的“blob-carrying交易”，种用于第2层将数据传递给以太坊主网验证器的临时数据存储机制。以太坊研究人员设计了一种方法，让任何拥有以太坊地址的人都可以参与，只要有使用该网络的一些历史就可以加入。4月17日向公众开放时，捐款仅限于具有大量交易历史记录的以太坊用户，以减少等待时间。但这些限制逐渐减少，以至于今天你只能贡献16笔交易。降低的门槛是总贡献数量不断上升的原因之一，最近超过了100,000个独立贡献。这并不一定意味着100,000个人，一个人可以拥有多个地址，但每个地址只允许一个贡献，并且每个人都为以太坊以汇总为中心的未来贡献一小部分安全措施。[2023/5/31 11:49:23]
旧的Arbitrum协议
最开始的Arbitrum协议每次只处理一个争议断言。当某些参与者提出一个争议断言后，会有一个挑战期，在此期间任何人都可以挑战这个争议断言。如果没有被挑战，则该争议断言将被系统接受；否则就会执行纠纷解决协议，撤销争议断言。
这样做很简单，但是有两个缺点。首先，因为每次只处理一个争议断言，所以虚拟机的处理速度很受限。在每个挑战期内，正常的处理流程基本上都将停滞。第二，恶意参与者通过故意挑战所有的争议断言可以彻底冻结虚拟机。攻击者需要付出一些押金作为代价，但是只要他们愿意，他们至少可以在某些特定场景下通过这种攻击长时间延误系统。
Justin Sun通过Lido再次质押8.8万枚以太坊，约合1.44亿美元:金色财经报道，Web3知识图谱协议0xscope在社交媒体上表示，由Justin Sun控制的0x611F开头地址通过Lido质押了8.8万枚以太坊（价值约1.44亿美元），该地址目前已成为stETH的第六大持有者。
金色财经此前报道，2月26日，Justin Sun在Lido新增质押1万枚ETH，2月25日，Justin Sun钱包地址在Lido质押超15万枚ETH，价值约2.4亿美元。[2023/2/27 12:31:58]
新的改进版本
在我这篇文章中介绍的新的ArbitrumRollup协议解决了上述的两个缺点。通过“流水线化”处理多个争议断言，验证节点模拟虚拟机的运算速度有多快，虚拟机的处理速度就有多快。第二，我们后面将会解释，恶意参与者无法延阻系统，他们只能暂时延误对最终结果的链上确认，但这些结果对诚实节点来说早已“无需信任地被敲定了”。
所以，到底怎么做到呢？那就要讲得再深一点了……
每个状态后面最多可以接一个争议断言。如果一个状态后面没有争议断言，那么任何人都可以生成一个争议断言接在后面，作为一个新的分叉点。结果就是产生了一棵平行未来之树。
-平行未来之树-
押注
协议的另外一个重要的部分是押注。任何人都可以在树上的某个方框后面下注。对某个方框押注，意味着你在断言该方框最终将被协议确认。换句话说，你在断言从当前状态到你押注的方框所在的这条分支是正确的分支。如果你错了，可以想见你的押金将被罚没。
外媒：芯片巨头AMD或将推出用于以太坊挖矿的显卡:传闻称芯片巨头AMD可能会推出用于以太坊挖矿的显卡。根据PC Gamer3月8日发布的报告，此前专门为苹果MacBook Pro推出的Navi 12 GPU可能会被改为用于挖掘以太坊。 该显卡的新版本没有视频输出，这意味着它不适用于游戏，这使以太坊挖矿成为其唯一可能的目的。此前2月份消息，英伟达已推出以太坊挖矿产品NVIDIA CMP。 （U.today）[2021/3/9 18:26:41]
押注行为不能被撤销。你可以将你的押注向右移动——可以在分叉点后向上或向下选择分支——但你不能向左移动押注，因为这相当于撤销你之前作出的押注承诺。
提出争议断言的参与者要在“认可其断言有效”的继任方框上押注。通常他们可以向右移动已存在的押注到满足条件的方框上。他们不能这样做，他们可以额外再押一注到需要的方框上。但是注意，他们将在相冲突的两条路径上押注，因此最终他们会损失至少一笔押金——通常自相矛盾不是明智的移动选择）。
关于押注还有一个细节：如果你押注的方框被确认成为被接受的历史的一部分，你可以选择收回押金。这意味着，如果你是正确的，你可以停止移动你的押注，直到系统“追上”你，然后你就可以收回你的押金。
-一棵更标准的状态树——由一连串的有效断言组成-
在这一点上，你可能会担心，平行未来之树会变得非常大，而且枝繁叶茂。这在现实中是不可能发生的，因为这需要多方押注不一致的结果。只要他们中有一个是诚实的，其他所有人都会损失他们的押金。更有可能的是，这棵树实际上是一个由有效DA串成的链，一个接一个，所有的押注都在同一条分支上。
Prysmatic Labs联合创始人：质押经济能够保障以太坊的安全性:金色财经报道，在今日OKEx矿池与以太坊中国社区主办的ETH 2.0 AMA中，Prysmatic Labs联合创始人Raul Jordan表示，质押经济能够保障以太坊的安全性。我们希望用最通俗的语言向大部分用户解释staking，包括那些想要在家运行节点的以太坊爱好者。如果只有少部分的中心化交易所能够参与质押，那么以太坊还是无法像我们所设想的那么安全，并且无法实现去信任化。而现在，大部分质押者都能通过参加其中一个公共测试网，参与eth2运行测试。[2020/6/17]
押注期限
我们需要系统在尽可能短的时间内对每个争议断言做出决定。所以当一个争议断言被添加上链、产生一个分叉点的时候，会有一个期限与之关联。这个期限足够长，任何人如果愿意，都有足够的时间检查这个争议断言是否有效，以及产生一笔押注交易上链。任何要押注的人都必须在期限结束之前完成操作。一旦期满，所有可以决定争议断言的押注都将可知。
纠纷
如果Alice和Bob押注不同的方框，那么以下两件事件中，必有一件为真。要么其中一个押注可以向右移动到另一个——意味着他们的断言是一致的——要么找不到这样的路径。如果没有一条向右移动的路径可以连接Alice和Bob的方框，则他们必然有分歧。他们之间一定可以找到一个唯一的分叉点——一个唯一的争议断言，某个人押注这个断言是有效的，而另一个押注其无效。
以太坊创始人提议将ETH总量设定在1.2亿左右:据媒体报道，昨日以太坊创始人Vitalik Buterin提出一项以太坊改进方案（EIP）；并向用户以及开发者提议，将以太币的最大供应量设定为120,204,432枚，或者是2014年首次公开发售时以太币销售数量的两倍。同时，Vitalik Buterin希望能把自己的想法进一步落实。他认为，如果自己的以太坊改进方案可以被采纳，将能够确保以太坊平台经济的可持续性。不过目前该项建议仍处于提案阶段，即使最终确定启动实施，也需要几个月甚至是几年的时间。而据Coinmarketcap数据显示，当前已经有98,558,862以太币发行。[2018/4/2]
-Alice和Bob之间存在争议-
当两个参与者之间出现纠纷时，系统可以启动一个交互式纠纷解决协议。我在这里没有足够的篇幅来描述这个纠纷解决协议——我只想说，这是一个类似我们在其他Arbitrum文档中描述过的二分法交互协议。
纠纷解决协议的结果是一个参与者将被发现是错误的。这个参与者的押金会被罚没。押注会从所在的方框上删除。部分押金会给到纠纷的另一方，剩下的被烧掉。
多个纠纷可以同时解决，但是每个押注者一次最多只能参与一个纠纷。因为输家的押注将被删除，每解决一个纠纷都会减少整个系统的分歧数量。损失押金的参与者可以继续押注，但是新的押注无法影响押注期限已过的争议断言。这样做的效果是，一个争议断言的押注窗口结束后，一切有关如何处理该断言的分歧都将被消除。
结果确认
某个争议断言的押注期限到期后，如果所有及时提交的押注，都存在于从该断言产生的同一条分支上，那么系统就可以肯定该断言的结果为真。争议断言要么被接受要么被拒绝，当前状态会移动到争议断言右边正确的方框上。如果争议断言被确认有效，则其附带效果，如支付等，也会在链上生效。虚拟机的状态就是这样向前移动的。
一般情况下，参与者都会诚实守矩，谁也不想因为押注错误而损失押金。只有有效的争议断言会被断言，构成一条链，没有人会在任何争议断言的无效分支上押注。在这种情况下，所有的争议断言都会在押注期限一过后立即被确认。
何以无需信任
ArbitrumRollup的一个重要性质就是无需信任——只要有一个诚实参与者就可以确保虚拟机状态正确向前推进。为什么呢，想象一下Alice总是在正确的分支上押注，如果没有争议断言，她就自己断言。
因为Alice总是在正确的分支上押注，所以她会赢下每一次纠纷。如果有任何人不同意Alice，他们要么(a)与一个无关的第三方产生纠纷并损失押金，或者(b)最终和Alice产生纠纷并输给Alice押金。无论哪种情况，所有与Alice不一致的人都将失去押金。只有同意Alice的押注才能存活下去，所以Alice在树上的路径最终会成为唯一一个有及时押注的分支——并且Alice的路径会被确认。
-只要Alice是诚实的，无论别人怎么做，绿色方框都会得到确认-
因为按这种方式系统是无需信任的，如果Alice押注某个方框，她一定知道到这个方框的路径是可信的，Alice可以确定这个方框最终一定会被确认。对于Alice来说，这条路径就跟被敲定了一样。
即使你没有押注某条路径，如果你看到有好几个人对它押注，只要你相信其中至少有一个诚实的人，你就可以肯定这条路径最终一定会被确认——对你来说，这条路径就跟被敲定了一样。
无需信任的终局性的好处
为什么说无需信任的终局性有价值？经典的例子来自于之前对其他rollup协议的讨论。假设一个虚拟机要向Alice进行支付。支付事件发生在诚实的路径上，但是包含这笔支付的方框还需要等待一些时间被链上确认。
无需信任的终局性让Alice可以立即拿到钱。如果Bob有余钱，可以立即付给Alice，以交换Alice尚未被确定的收款。Bob只有在他能确定Alice的这笔收款一定会发生，才会想和Alice交易。Bob可以通过押注诚实的结果来确保这一点——这样他对这笔支付最终一定会发生抱有无需信任的信心。不仅仅是Bob可以这样做。任何有点钱的人，都可以用这样的方式借钱给Alice或者有她这样需求的人，这些人通过提供更低的费用相互竞争，使Alice立即拿到钱的成本大大降低。
关键是，这种市场机制的可行性取决于无需信任的终局性。如果“每个人”都知道这件事最终会被确认，那么链上确认的延迟就不会带来那么多的不便。
不仅对于支付，虚拟机能做的其他事情也是如此。如果虚拟机要生成一个日志事件记录发生了什么事情，无需信任的终局性意味着任何人都可以肯定地采取行动，因为这个日志事件最终一定会被链上承认。
延迟攻击
因为这个系统是无需信任的，坏人无法强行制造错误的结果。他们能做的只能是延缓系统。这样做需要他们付出押金，如果押金数额巨大，则代价高昂。
想象一下，如果有人宁愿付出押金也要发动延迟攻击，他们能造成的最坏的情况是怎样的？
首先要注意的是，坏人无法阻止好人继续构筑诚实的分支。而且他们也无法阻止好人获得对“诚实的分支终将被确认”的无需信任的信心。
攻击者能做的只是在错误的分支上押注，以延迟诚实路径的链上确认。他们每次的押注都会产生一起和诚实参与者的纠纷，而诚实的参与者会从纠纷中拿走攻击者的一大部分押金。等到攻击者的全部押金被拿走了，链上确认还会继续向前推进。
如果攻击者多笔押注错误的结果会怎样？那么这些押金会在一个接一个的纠纷中被拿走。如果有多人押注诚实的结果，这些人都可以进入纠纷解决，并行拿走攻击者的押金。而且需要注意，所有人都很清楚发生了什么，很多人都想加入进来分一杯羹，押注正确的结果从攻击者手上抢夺押金。如果诚实方有K个人押注，则在一次纠纷延迟期内，就要消耗攻击者K份押金。如果攻击者下更多的押注，那很可能会吸引更多的诚实押注者。这对攻击者来说是个灾难。
优化
还可以做很多优化来降低操作协议所需的链上记账数据量，降低链上的gas消耗，让攻击者延迟攻击引发的喂养狂潮更容易上演。我不会再这里详述这些优化——这篇文章已经足够长了。
前进的道路
我们Offchain实验室正在开发这个协议。预计这个ArbitrumRollup协议很快就会被推送到我们的开源代码库中。我们很乐意回答你的任何问题。哦，顺便说一句，如果你想帮助我们一起构建这样的东西，我们正在招聘。
原文链接:
https://medium.com/offchainlabs/how-arbitrum-rollup-works-39788e1ed73f
作者:?EdFelten
翻译&校对:?戡乱?&阿剑
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