Arbitrum Rollup的原理_数据来源

Arbitrum Rollup的原理

先前我发表一篇文章较为 Arbitrum Rollup 和别的 rollup 解决方法。可是沒有详说 Arbitrum Rollup 的原理，因此 文中将详解 Arbitrum。

Arbitrum Rollup 是一个由以太币链上合同管理方法的链下协议书。一个 dApp 开发人员用 Solidity 写了一组成约，将这种合同撰写进 Arbitrum vm虚拟机 (Virtual Machine, VM) 中，随后就可以在 Arbitrum Rollup 中运作合同了。那样运作速率可以快些。

使我们从基本谈起。vm虚拟机的情况以默克尔树的方式机构，因而就可以测算出该vm虚拟机情况的数据加密hach。在协议书的随意时间点，都是有一些vm虚拟机情况被彻底确定和谈妥。这种vm虚拟机情况的hach是存储在链上的。

协议书参加者能够明确提出一个“争议断言” (Disputable Assertion, DA)。该断言宣称，vm虚拟机从一些情况hach逐渐，根据一些技术性前提条件能够实行特殊总数的测算流程，进而转化成新的情况hach。并在预估期内进行特殊的付款及其转化成特殊的日志事情。该“争议断言”很有可能合理，很有可能失效。明确提出“争议断言”的一方必须根据断言的实效性质押一笔担保金。(大量有关质押以及运行基本原理将在下文详细介绍)

图：一个争议断言在协议书中造成了一个管理决策点

如圖左边所显示，一个争议断言造成了一个协议书最后务必处理的逻辑性管理决策点。假如该断言合理，系统软件会进到一个新情况 (右上方)，依据特殊的断言造成新的情况hach和别的例如付款和日志的附加实际效果。不然便会进到另一个分支 (右下方)，该断言便会被拒绝，情况维持不会改变。

最初的 Arbitrum 协议书每一次解决一个“争议断言”。当某方明确提出一个断言时，挑戰期便逐渐，在这段时间所有人都能够对该断言进行挑戰。假如没有人进行挑戰，该断言便会被确定；不然争议协议书便会运作以撤销争议断言 (防止提议者和挑战者勾结起來中药炮制争议結果)。

这一设计方案非常简单，但有两个缺陷。最先，因为每一次仅解决一个争议断言，造成 vm虚拟机的解决速度比较有限。因而，每一个挑戰期期内，解决过程大部分停滞不前出来。第二，作恶者能够根据对某vm虚拟机全部的争议断言进行挑戰来锁定该vm虚拟机。网络攻击会因此投入一定的成本 (质押金)，可是假如她们不在意这种损害，最少在一些情景下她们能够导致系统软件的解决过程耽误较长一段时间。

新版本 Arbitrum Rollup 协议书解决了上边2个难题。将好几个争议断言按生产流水线式排列，那样设计方案下，vm虚拟机响应速度就可以和认证连接点仿真模拟vm虚拟机计算的速率一样快了。第二，正如下图所显示，作恶者没法减缓过程，她们只有临时耽误对結果的链上确定，而针对诚信连接点而言，这种結果早已是“不用信赖的被谈妥了”。

其原理是啥？我需要更进一步地详细介绍这一新的协议书....

每一个情况数最多有一个争议断言跟在之后。假如某一情况后沒有争议断言，那麼所有人都能够在之后建立一个争议断言，做为一个新的分支点。进而造成一颗多种多样很有可能的将来之树。

图：一颗多种多样很有可能的将来之树

Arbitrum 的另一个关键一部分便是质押 (staking)。所有人都能够往那颗树中的框架里质押一定额度。根据质押，客户则押注了某一框架最后将被协议书确定。也就是说，该客户觉得其押注的框架是当今情况的恰当分支。假如客户押错注了，其押金便会遭受罚没款。

质押个人行为不能撤消。客户能够将押金往右边挪动 (在每一个分支点挑选往右边上/右下方挪动)，可是不能往左边挪动，由于这等同于客户撤消其先前的质押实际操作。

明确提出争议断言的一方必须押注其明确提出的争议断言合理。一般状况下她们都可以达到这一规定 —— 将其现有的押金向右挪动并押注在规定的框架上。(极个别状况下她们没法那样实际操作时，她们能够将附加的资产押注在规定的框架上。可是一定要注意，那样做很可能会在2个发生冲突的分支上质押，这会造成 损害最少一个分支上的质押金。因而作出郑人买履的实际操作是自视甚高的。)

有关质押还有一个关键点：假如客户押注的框架被确定且被纪录在协议书到了，客户能够挑选取回来押金。这代表着，客户假如押对注了，便能够挑选不会再挪动押金，留到原来地方直至被系统软件追上，随后就可以取回来其押金了。

图：更为典型性的情况树 — 由一系列恰当的断言构成

在这里一点上大伙儿很有可能会担忧那颗填满各种各样很有可能的树会越来越十分巨大、花繁叶茂。这结合实际不大可能产生，由于这必须多方面对不一致的結果押注。在其中仅有一方是恰当的，别人则会损害押金。那麼結果最有可能是那样的：它是一颗由“合理的争议断言”所构成的链，一个接一个，全部质押者都具备一样結果的分支上。

大家必须系统软件尽量快地对每一个争议断言作出决策。因此 当新的争议断言被加上上弦且发生一个分支点时，便会造成一个与该争议断言关联的限期。这一限期充足长以致于所有人都能够在期内分辨该争议断言是不是合理，随后必须在限期以前挑选是不是押注。(限期之后，质押买卖仍能在链上开展，但她们不可以参加决策某争议断言是不是恰当。) 一旦限期满了，全部参加决策争议断言的押注都将得知。

假如 Alice 和 Bob 在不一样的框架上开展押注，会出现二种状况产生：要不在其中一位往右边挪动到另一个人的押注上 (即她们2个的押注結果相一致)；要不找不着那样的途径。假如 Alice 和 Bob 中间沒有一条能够联接她们的往右边的途径，则她们必然相分歧。那麼在她们中间一定能够寻找一个唯一的分岔点—— 这一点将她们2个分岔，各押注了相分歧的分支框架。

图：Alice 和 Bob 中间存有争议

当双方中间发生争议时，系统软件会在她们中间运行一个互动式的争议处理协议书。遗憾在文中中也没有充足的篇数来叙述该争议处理协议书 —— 这是一个二分法互动协议书 (bisection-type interactive protocol)，类似我以前在别的 Arbitrum 文本文档中的叙述。

该协议书产生的結果是，在其中一方会被确认不正确的。其押金会被罚没款，且押注会从框架中清除。而这种押注的一部分会给争议的另一方，剩下的会被消毁。

好几个争议能够另外存有，但每一个质押者每一次数最多只有挑选一个争议。由于不正确的押注会被删掉，每一次争议的发生都是会降低系统软件中的矛盾总数。损害押金的质押者能够挑选再度押注，可是新的押注不可以再危害限期已过的争议断言。这般产生的危害是，一个争议断言的质押限期过去了以后，有关如何处理该争议断言的争议都是会被清除。

当某一争议断言的质押限期期满以后，而且全部在期内存进的押注在该断言的同一个分支上，系统软件就可以确定该争议断言的結果。它会被确定或回绝，当今情况会往右边挪动到恰当的框架上。假如该断言被宣布合理，其附加实际效果 (如付款) 也会被纪录上链。vm虚拟机情况就这样往前挪动的。

一般状况下，为了更好地不损害自身的押金，参加者都将诚信押注。仅有合理的争议断言会被明确提出，没有人将在争议断言的失效分支上押注，进而产生一条单一的链。在这类状况下，每一个争议断言都能在质押限期之后马上被确定。

Arbitrum Rollup 的一个关键特性便是不用信赖 —— 单独诚信参加者就可以保证 vm虚拟机情况恰当推动。为何？假定 Alice 一直对每一个争议断言的恰当分支开展押注，而且当树不会再造成分支了，她就建议一个争议断言。

由于 Alice 在恰当的分支上押注，因此 每一次争议她全是获胜方。假如所有人与 Alice 相分歧，她们将 (a) 在一个不有关的争议中损害她们的质押金，(b) 最后进到 Alice 所属的争议中，其押金将败给 Alice。无论哪一个方法，一切抵制 Alice 的一方最后都是会被罚没款。仅有与 Alice 相一致的押注才会获胜到最终，因此 Alice 所属的分支会变成唯一一个立即接到押注的途径 —— 该途径会被确定。

图：只需 Alice 是诚信的，不管别的人怎么做，翠绿色框架最后都是会被确定

因为在这类方法上系统软件是不用信赖的，假如 Alice 在一个框架上押注而且她了解该框架的途径是恰当的，那麼她能够确定其所属的框架上把最后被确定。针对 Alice 而言，该途径如同被谈妥了一样。

即便客户沒有在某条途径上押注，可是假如客户见到别的一些客户押注该途径，而且坚信该途径上最少一个人是诚信的，那麼其就可以确定该途径将最后被确定 —— 对该客户而言，这条途径如同被谈妥了一样。

結果最后可预测性的不用信赖为何这般关键？那篇针对别的 rollup 协议书的探讨中列举了一个經典的事例。假定一个vm虚拟机准备向 Alice 付款一笔买卖。该付款事情坐落于恰当的途径上，但该笔买卖还需等候一段时间，直至该笔交货交易中心在的框架在链上被确定。

最后可预测性不用信赖让 Alice 可以及时接到汇钱。假如 Bob 手里有余钱，他能够马上给 Alice 钱，做为互换，Alice 把将来将要被确定的付款账款转入 Bob (附加给 Bob 一点服务费)。Bob 仅有明确该付款买卖一定会产生才会想要那么做。Bob 能够根据押注诚信結果来保证 这一点 —— 那麼他就可以对该笔付款一定会产生抱有不用信赖的自信心。不但 Bob 能够那样做，所有人都可以以这类方法把钱出借 Alice 或别的像她那般的人。这些人还能够根据出示越来越少的服务费以市场竞争。

关键是，这类市场经济体制的可行性分析在于不用信赖的最后可预测性。假如“每一个人”都早已了解该事情将最后被确定，那麼链上确定的延迟时间就不容易造成不变。

不但付款这一实例，针对vm虚拟机所做的别的事儿也是这般。假如vm虚拟机准备转化成一个日志项来广播节目发生了的事情，不用信赖的最后可预测性代表着所有人都能够相信该日志将被链上认可。

由于系统软件是不用信赖的，作恶者没法强制转化成一个不正确的結果。她们能够做的仅有减缓系统软件处理方式。但那样会放弃她们的押金，假如质押金额非常大得话成本费可能十分高。

想像一下假如有些人要想进行延迟时间进攻，且想要放弃她们的押金。她们能够产生较大的毁坏是啥？

最先，作恶者不可以阻拦诚信认证者再次在树上搭建她们的诚信分支。她们也不可以防碍诚信认证者坚信诚信分支的最后确定具备不用信赖性。

网络攻击能够做的仅有在不正确分支上质押，以减缓对诚信途径的链上确定。她们的每单押注都是会给诚信质押者造就多一个争议，在这个全过程中诚信认证者都是会分走一大半网络攻击的押金。当网络攻击的押金都被分机械表误差，链上工作中便再次开展。

那假如网络攻击在好几个不正确結果上质押呢？那麼，这些押金便会在一次次的争议里被分够。如果有多的人在诚信結果上质押，她们能够进到有网络攻击的争议里，与网络攻击并行处理工作中，随后把质押者的押金分走。而当大家留意到这一点，大家都了解在发生了什么了，便会有很多人添加到在恰当結果上做质押，那样她们就能分走生产制造争议的网络攻击的押金。如果有 K 本人在诚信結果上做质押，网络攻击就需要花销 K 份押金来一次争议期的延迟时间。假如网络攻击花销大量的押金，这很有可能会吸引住大量的诚信质押者。对网络攻击而言状况总是愈来愈坏。

有很多改进方案能够执行，以降低运作协议书必不可少的链上记帐信息量、降低链上 gas 耗费、及其让延迟时间进攻所产生的相食欢乐更非常容易产生。小编在这儿也不对提升详尽进行了，本文早已够长了。

来源于 | Offchain Labs

创作者 | Ed Felten

全文连接：

https://medium.com/offchainlabs/how-arbitrum-rollup-works-39788e1ed73f

图：一个争议断言在协议书中造成了一个管理决策点

图：一颗多种多样很有可能的将来之树

图：更为典型性的情况树 — 由一系列恰当的断言构成

图：Alice 和 Bob 中间存有争议

图：只需 Alice 是诚信的，不管别的人怎么做，翠绿色框架最后都是会被确定

来源于 | Offchain Labs

创作者 | Ed Felten

全文连接：

https://medium.com/offchainlabs/how-arbitrum-rollup-works-39788e1ed73f

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