探究 Arbitrum：透過 Optimistic Rollup 實現無損擴容

隨着以太坊生態不斷壯大，應對用戶日益增長的需求已成為一項挑戰。目前，以太坊可支援近3,000 個 DApp，每天完成超過 200,000 筆交易，並擁有超 90,000 日活躍用戶。顯然，從長遠來看，即使是以太坊 2.0 的可擴展性可能也難以完全滿足用戶的需求。因此，以太坊擴容解決方案（如 Arbitrum）對於以太坊區塊鏈的長期成功至關重要。

Layer 2 解決方案，包括側鏈 (Sidechain)、通道 (Channel) 和 Rollup，為以太坊用戶和開發者提供了更快速、更安全的選項，而不會產生額外費用。本文將為加密貨幣新手和資深玩家深入解析 Arbitrum 如何將 Rollup 技術推向新高度。

Arbitrum 簡介及應用場景

Arbitrum 是一種先進的以太坊擴容解決方案，致力於提升區塊鏈網絡的交易吞吐量並降低交易成本。由於其原生支援現有的以太坊工具，DApp 開發者可以藉助 Arbitrum 在以太坊上快速、簡單、安全地部署應用程序。

Arbitrum 主要應用於增加交易吞吐量、預防欺詐並降低在以太坊區塊鏈網絡上的操作成本。透過為開發者提供一個限制鏈上數據量的基於以太坊的平台，這種以太坊擴容解決方案使 DApp 開發變得更加無縫、快速和安全。

什麼是以太坊擴容解決方案？

以太坊擴容解決方案旨在提高 Layer 1 區塊鏈網絡的交易速度，並大幅提高其交易吞吐能力。以太坊和比特幣都屬於 Layer 1 網絡協議。Layer 1 解決方案旨在改變區塊鏈網絡協議本身，而非添加額外的處理層。

相較之下，Arbitrum 是一種 Layer 2 解決方案，透過在鏈上構建智能合約來擴展 Layer 1。Arbitrum 為待處理交易創造了額外的空間。該解決方案在將交易結果報回主鏈之前，會在鏈下執行交易，從而提高交易速度、降低交易成本並維護 DeFi 網絡。

為了深入瞭解 Arbitrum 是什麼及其在區塊鏈網絡上的用途，下面我們將列舉不同類型的 Layer 2 以太坊擴容解決方案，並探索 Arbitrum 在其中的應用。

側鏈

側鏈是 Layer 1 擴容的起點。側鏈運行與 Layer 1 網絡并行的區塊鏈網絡，並在鏈下處理交易。側鏈本質上是獨立於 Layer 1 的區塊鏈網絡，它們不受 Layer 1 的直接保護，去中心化程度更低。但它們有被惡意驗證者操縱的風險，且不同鏈之間的安全標準可能會有所不同。

側鏈是開發者執行區塊鏈交易的新方式。相對於維護單一賬本，側鏈引入的是一個與主網集成的多層區塊鏈模型。

Plasma

Plasma 框架將交易執行卸載到側鏈，但確保了額外的可擴展性。透過使用智能合約和默克爾樹，Plasma 能夠創建和設計無限數量的側鏈或子鏈，使其以特定的方式運行來滿足主網的各種需求。

Plasma 還提供欺詐證明，確保資產的安全可靠轉移。這意味着任何用戶都可以將資金以其原生平台的幣種快速、低延遲地發送給另一個用戶。

通道

繼續深入探究區塊鏈擴容的問題，我們下面要講到狀態通道和支付通道。通道是允許用戶執行一定數量的鏈下交易的智能合約和開源協議，在通道的整個週期中，只有兩筆交易被提交到鏈上。

交易者在開啟新通道時必須創建一個以太坊交易並注資。當通道打開時，用戶可以進行鏈下交易。當用戶準備關閉通道時，需要再次支付交易手續費。

通道機制減少了在以太坊網絡上處理的交易量，且僅產生打開和關閉通道的礦工費。

更具體地說，支付通道用於用戶間轉移資金，而狀態通道則透過鎖定區塊鏈的一部分，在用戶之間創建一個無手續費通道。鑒於所有交易都發生在雙方間的側鏈通道內，因此這是一個高度安全的解決方案。但是，面對更高的交易吞吐量時，其可擴展性依然不足。

Rollup

Rollup 已經成為區塊鏈應用最受歡迎的基於合約的擴容解決方案之一。Rollup 透過將交易「打包」成批，並在鏈下驗證來擴展主鏈。透過壓縮數據，Rollup 能夠提高交易吞吐量、交易速度和降低交易成本。

Rollup 主要分為兩類：ZK（零知識）和 Optimistic Rollup。

ZK-Rollup

ZK-Rollup 使用名為 ZK-STARK 的有效性證明（即「零知識可擴展透明知識論證」）來驗證數據並在鏈下執行計算。每個數據包附帶一個有效性證明，而不限制其執行更多交易的能力。零知識證明具有極高的安全性，考慮到其公開可驗證性，用戶可證明聲明的真實性，而無需揭露聲明的具體狀態、內容及數量。

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup 僅在節點懷疑發生欺詐交易時執行確認證明，以此來限制鏈上計算。由此，Optimistic Rollup 進一步提高了交易速度和吞吐量。

Arbitrum Rollup

Arbitrum 是一種先進的 Optimistic Rollup，透過降低鏈上數據量實現最佳可擴展性。它建立在以太坊網絡上，每秒可執行高達 4,500 筆交易 (TPS)。這比以太坊 2.0 預期的 3,000 TPS 更快。Arbitrum 與所有以太坊開發者工具兼容，包括 EVM（以太坊虛擬機）智能合約。眾多集成選項為 Arbitrum 提供了標準的以太坊前端工具集，使其易於使用，並且構建和部署 Dapp 也變得更加簡單。

Arbitrum 的運作機制

Arbitrum 遵循由以太坊的鏈上合約管理的鏈下 Optimistic 協議。簡言之，它在鏈下驗證交易，然後將確認結果發回區塊鏈。開發人員可以使用 Solidity 創建智能合約，然後將它們編譯成在 Arbitrum 虛擬機上運行的代碼。

但具體如何運作呢？

Arbitrum 虛擬機

Arbitrum 虛擬機的狀態由默克爾樹組織，由此計算出加密哈希值。隨後哈希被提交到鏈上，以便狀態可以得到完全確認和最終敲定。鏈上只存儲獲得終局性狀態的哈希值。

當協議參與者提出一個爭議斷言 (DA) 時，虛擬機的狀態會推進。斷言聲明指出虛擬機將會執行特定數量的計算步驟。協議的每個參與者都需要為保證斷言的有效性質押一筆押金。

如果 DA 有效，系統將進入新狀態。如果 DA 無效，它將被 Arbitrum 拒絕，原來的狀態不會改變。

Arbitrum 虛擬機支援多個 DA 按流水線式排布，其處理速度將與驗證節點的模擬速度一樣。此外，惡意參與者不能像對其他協議那樣延阻系統。

無需信任

Arbitrum 的運作方式的一個核心特性是無需信任。只要協議中有一個誠實的參與者，那麼無論是否質押了正確的分支，Arbitrum 虛擬機都會正確向前推進。隨着參與者與 Arbitrum 執行有效交易，信任路徑會最終形成。

Arbitrum 如何克服以太坊限制

自 2015 年首次推出以來，以太坊發展迅速。但可擴展性一直是以太坊需要克服的障礙，否則，以太坊網絡難以達到最佳水平。當擴展受限時，開發者也將受制於網絡性能和交易吞吐量。從本質上講，區塊鏈技術在可擴展性方面遇到了技術瓶頸，Arbitrum 則可在這個方面助推以太坊向前發展。

區塊鏈三元悖論

什麼是區塊鏈三元悖論？簡單來說，「三元」指的是可擴展性、去中心化和安全性。在區塊鏈項目中，要使這三者之間達到平衡一直是一個難題。找到區塊鏈三元悖論的解決方案將有助於我們以全新的方式看待加密貨幣和區塊鏈技術。

目前，區塊鏈依賴像 Arbitrum 這樣的 Rollup 來完成這三重任務，創建一個安全、可擴展且去中心化的區塊鏈。下面，我們將探討 Arbitrum 如何克服以太坊的限制。

處理能力

以太坊每秒只能處理大約 10 筆交易，但 Arbitrum 每秒可以處理高達 40,000 筆交易。其速度是以太坊的 4,000 倍，而以太坊是目前世界上使用最廣泛的 L1 平台。

費用更低

對於以太坊和比特幣這樣的主流 Layer 1 網絡來說，高昂的礦工費是一個常見問題。透過線上交易所執行交易的手續費從 1.5% 到 2.3% 不等。Arbitrum 能以更低的礦工費完成大量交易，而這筆費用未來還將進一步降低。

與 EVM 兼容

Arbitrum 是與 EVM 兼容性最強的 Layer 2 解決方案之一。對開發者來說，它易於使用和理解，並且在以太坊區塊鏈上擁有充足的可擴展性。

開發者優勢

Arbitrum 為開發者提供了突出的優勢。它與 EVM 兼容，使用 Solidity 代碼，沒有編譯器或版本限制。此外，它也沒有燃料限制，能幫助智能合約開發者將項目提升到新高度。

儘管以太坊 2.0 的支援者確信待其完全推行後，Rollup 技術將被淘汰，但不可否認，Arbitrum Rollup 正在實現前所未有的可擴展性。部分 Layer 2 區塊鏈計畫發行自有代幣，但 Arbitrum 公司表示將專註於交易業務。

Arbitrum 與 Optimism 的比較

Arbitrum 和 Optimism 達成了 Polygon 未能實現的目標。儘管 Polygon 提供免費服務，但 Arbitrum 和 Optimism 擁有其他 Rollup 技術無法比擬的優勢。它們都直接構建在以太坊主鏈上，能提供最佳可見性和安全性。

儘管 Arbitrum 和 Optimism 有很多相似之處，但兩者之間也存在重大差異。我們將具體探討這些相似性和差異性，以便幫您明確哪種 Rollup 最能滿足您的需求。

Arbitrum 和 Optimism 的相似性

Arbitrum 和 Optimism 都被視為 Optimistic Rollup 解決方案。我們在前面關於 Layer 2 解決方案的部分進行了簡要介紹，下面我們將具體瞭解這對 Arbitrum 和 Optimism 的關係有何影響。

Arbitrum 和 Optimism 都能將多筆交易壓縮成一筆交易，然後在以太坊區塊鏈之外處理交易，再將數據傳回主鏈。

透過在以太坊主鏈之外處理交易，Optimistic Rollup（如 Optimism 和 Arbitrum）能夠顯著減少鏈上完成交易所需的時間。另外，它們都可以應用到現有的智能合約中。

Arbitrum 和 Optimism 有一個共同缺點，即任何可疑交易都可能會被阻滯一週。這是 Rollup 技術防止欺詐交易的一種方法，但如果要將加密資產轉回主鏈，可能會花費一些時間。

Arbitrum 和 Optimism 的差異性

乍看之下，Arbitrum 和 Optimism 似乎是完全相同的 Optimistic Rollup。但兩者之間存在一個主要區別，兩者處理欺詐交易的方式有所不同。

當 Optimism 在鏈下處理一筆欺詐交易時，該 Rollup 會將整個交易重新透過 EVM 發送。而當 Arbitrum 在鏈下處理一筆可疑交易時，它只會將交易的可疑部分重新透過 EVM 發送。

Arbitrum 區別於 Optimism 的重要一點就是防欺詐機制。由於所有可疑交易都在鏈下處理，Arbitrum 可以實現比 Optimism 更高的交易吞吐量。

表 1：Arbitrum 與 Optimism 的產品性能對比

對比優劣 — Arbitrum 還是 Optimism？

至此，判斷 Arbitrum 與 Optimism 哪種方案更為出色並非易事。隨着區塊鏈加速開發，我們或許能見證更為高速、安全的 Layer 2 解決方案的湧現。

就當前情況而言，Arbitrum 在安全性和防欺詐方面為用戶提供了更為堅實的保障。而從另一角度看，Optimism 的交易速度更快，對於渴望增加数字資產流動性的用戶而言頗具吸引力。

在必須做出選擇時（實際上我們確實做了選擇），我們傾向於選擇 Arbitrum。Arbitrum 透過提升可擴展性與交易速度來助力以太坊網絡上的 DeFi 與 DApp，同時不犧牲安全性，並保持較低的運營與交易成本。截至撰寫本文時，自去年主網推出以來，Arbitrum 已佔據了 Layer 2 網絡鎖定總價值的 60%。

展望未來，相比任何其他 Layer 2，Arbitrum 將為 DeFi 和區塊鏈社區提供更為廣泛的可能性。

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2. 選擇您要提現的鏈類型。

3. 選擇您的接收錢包地址，輸入金額，然後提現。

結語

在一個日益壯大且不斷尋求跨鏈互操作性的區塊鏈生態系統中，Arbitrum 的擴容解決方案為加密貨幣和區塊鏈的未來展現了一種可能性。憑藉無與倫比的處理速度、關鍵的內置安全協議和低運營成本，在 Arbitrum 的加持下，DeFi 用例正在逐漸凸顯。