ARB:金色观察｜简析Arbitrum Rollup虚拟机的设计原理_RUM

Arbitrum和Optimism是以太坊Layer2扩容的主要项目，因为两者是以Rollup为技术核心实现的二层扩容，符合以太坊未来发展方向。

但面对未来丰富的生态应用预期，需要一个虚拟机来实现可编辑能力。因为Rollp的技术核心，却让这个方向成为一个实现略难的技术需求，目前两者也限于虚拟机并不成熟。使得在这一层的可编辑能力有所限制。

今天本文中，我们将摘录资料来了解Arbitrum网络的虚拟机设计原理。

AVM设计的起点是基于以太坊虚拟机(EVM)，因为Arbitrum目标是高效地执行为EVM编写或编译的程序，所以Arbitrum并未更改EVM设计的绝大部分。例如，AVM采用EVM的数据类型以及对EVM整数进行的操作指令等。

金色财经合约行情分析 | 主流币整理区间逐渐收窄:据火币BTC永续合约行情显示，截至今日18:00（GMT+8），BTC价格暂报11400美元（+1.21%），20:00（GMT+8）结算资金费率为0.010000%。

BTC昨晚再次下探11000美元，后震荡往上重新测试11500美元。根据火币交割合约数据，BTC当季合约成交额连续三日降低，持仓量震荡上涨，精英多头占比稳定，当季合约仍保持较大幅度的正溢价。各主流币整理区间逐渐收窄，期间持仓量有所增加，后期大幅波动概率提升。

USDT于火币全球站OTC的报价为6.93元，溢价率为-0.21%。[2020/8/5]

这样看来，AVM和EVM之间的差异源于Arbitrum的layer2需求和Arbitrum的多轮挑战协议。

金色财经现场报道 中科院自动化所原副所长王飞跃：区块链技术的应用范畴势必会延伸到金融、经济、科技等领域:金色财经6月2日现场报道，在今日召开的中国区块链技术创新发展论坛上，中科院自动化所原副所长王飞跃作了题为《区块链的本质与意义：现状与展望》的演讲，他表示，区块链技术能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在节点无需互相信任的分布式系统中实现点对点交易、协调与协作，从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。区块链作为未来新一代的底层基础技术，其应用范畴势必会超越数字加密货币而延伸到金融、经济、科技等其他领域。[2018/6/2]

执行与证明

金色财经实时播报 到访全球最活跃的汇款网络之一Stellar恒星网络:金色财经与The blockchainer、西垚咨询联合前往美国、加拿大考察。美国时间1月23日下午，金色财经到访Stellar恒星网络。Stellar是由瑞波网联合创始人Jed Mccaleb发起的一个区块链项目，用于搭建一个数字货币与法定货币之间传输的去中心化网关。它是全球最活跃的汇款网络之一，接入全球多个国家的金融机构。Stellar是一个开源的支付底层协议网络，Stellar的分布式账本提供了一个具有完整资金追踪能力的实时结算平台。分布式交易所实现链上撮合交易，并支持路径支付，实现自动化资产兑汇。Stellar的创始人不仅仅是瑞波网联合创始人，还是前全球最大比特币交易平台Mt.Gox创始人和p2p下载软件鼻祖电驴（eDonkey）创始人。[2018/1/25]

与EVM架构不同，Arbitrum需要支持本地执行和受信证明。基于EVM的系统通过重新执行有争议的代码来解决争议，而Arbitrum依赖于形成最终证明的挑战协议解决争议。

Arbitrum希望在本地可信环境中针对速度做优化执行，因为本地执行是常见情况。系统很少需要证明，但需要一直保持准备证明的状态。

操作系统

Arbitrum使用2层操作系统ArbOS。ArbOS控制单独合约的执行，以将它们彼此隔离并跟踪它们的资源使用情况。

此外，上面这些功能是执行在2层的可信软件中，而不是像以太坊那样将可信添加到的1层网络搭建的强制规则中，这样参与者都会从2层较低的计算和存储成本中受益，而不是必须将这些资源成本作为1层EthBridge合约的一部分进行管理，增加成本。

Merkleize

任何依赖断言和争议解决的2层协议都必须定义一个规则，用于对虚拟机的完整状态进行Merkle哈希。该规则必须是架构定义的一部分，因为它依赖于解决争议。

维护的Merkle哈希在需要重新计算时也需要保持有效。这会带来一些构建内存的影响。任何大型且可变的存储结构对于Merkleize来说都是较贵的，并且Merkleize的算法必须是架构规范的一部分。

AVM架构通过只有大小有限、不可变的内存对象来应对这一需求，这些对象可以通过引用包含其他元组。元组不能就地修改，但有一条指令可以复制带有修改的元组。这允许构建树结构，其行为类似于大型平面存储器。通过访问在内部使用元组的库，应用程序可以使用诸如大型平面数组、键值存储等功能。

元组的语义使得创建元组的循环结构变得不可能，因此AVM实现可以通过使用引用计数的、不可变的结构来安全地管理元组。每个元组值的哈希只需要计算一次，因为内容是不可变的。

代码点

代码的常规组织是存储指令的线性阵列，并需要保持指向下一条指令的程序计数器。使用这种传统方法，证明执行指令需要对数时间和空间，因为必须提供Merkle证明来证明当前PC下的指令。

AVM使用这种传统的执行方法，但它增加了一个功能，使证明和证明检查需要恒定的时间和空间。出于证明目的，“程序计数器”被替换为“当前代码点哈希”值，它是机器状态的一部分。

在正常执行中，实现通常只使用传统架构上的PC值。但是，当需要证明时，证明者可以使用查找表来获取与任何相关PC对应的代码点哈希值。

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