BIT:如何通俗理解Arbitrum的Nitro技术升级？4个关键机制_Arbitrum

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

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?[2020/5/19]

Nitro 使用两阶段执行交易。

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。

复旦大学教授许多奇：当今国际社会首当其冲的问题是如何判定数字货币法律性质:日前在金融法治菁英论坛上，复旦大学法学院教授许多奇表示，如何监管加密数字货币是当今国际社会普遍关注的问题，而首当其冲的问题是加密数字货币的法律性质判定问题，司法机关有关加密数字货币属性的判定能否成为实现有效监管的基础？在众多司法辖区的多种监管思路中我们应作何种选择？对于这些问题的思考和深入研究对于实现对加密数字货币的有效监管大有裨益。（中国贸易报）[2020/4/29]

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。

第二阶段

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）。

动态 | 社科院法学所刊文《对“去中心化”的区块链如何监管》:中国社科院法学所赵磊在《经济参考报》发表题为《对“去中心化”的区块链如何监管》的文章。文章指出，对区块链技术的监管，应该分为两个层面：一是结合区块链技术的具体应用场景，分行业进行监管；另一是针对区块链，制定专门的技术标准，以实现区块链技术的规范、统一。而判断某种商业活动或者社会管理活动是否可以应用区块链，至少应该从以下两方面进行衡量：一方面是区块链技术只能在虚拟空间中应用；另一方面是区块链技术无论在何种场景中应用，必须符合其去中心化、共识机制与分布式记账等技术特征。[2019/1/10]

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。

声音 | 埃森哲报告：银行目前正评估如何使用区块链支付:据bitcoinexchangeguide消息，埃森哲(Accenture)最近进行的一项调查发现，近90%受访银行高管表示，他们各自的银行目前正在评估使用区块链技术执行支付的想法。大多数高管认为区块链必须提供的长处包括：降低加工成本、错误数量减少、业务处理速度更快。报告还指出，中国26家上市银行中有12家已经在治理框架内实施了区块链技术，其中包括中国银行和招商银行等大银行。[2018/11/3]

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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