L2 元年，Arbitrum Nitro 升级带来更兼容高效的开发体验

2022 年 6 月 24 日
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Arbitrum 作为基于以太坊 L2 扩展解决方案，自去年 8 月底上线以来，凭借低成本和高速度的用户体验，同时保持去信任化的安全优势，又与 EVM 完全兼容，迅速获得了广大用户和开发者的青睐。截止目前，Arbitrum 网络上已经部署了 350+以太坊项目和 Arbitrum 原生 DApp，在 TVL (总锁仓价值) 一度高达近 30 亿美元，当之无愧成为四大 L2 之首。

2022 年 4 月 7 日，Arbitrum 宣布推出基于以太坊测试网的 Nitro 开发网络（Devnet），开发人员可基于此网络进行构建测试，新升级的 Nitro 在大幅提高网络吞吐量的同时降低费用。在未来，Arbitrum 团队还将根据 Devnet 的构建情况对其进行数次优化，最终将现行的 Arbitrum One 迁移至 Nitro 堆栈。

Arbitrum 为何要推出迭代版本 Nitro ？升级之后的 Arbitrum Nitro 网络将在生态的哪些方面崭露头角？在此之前，我们不妨先来看看 Arbitrum 何以在 L2 方案中脱颖而出，以及其在发展的快车道上，将面临哪些挑战。

Arbitrum 进击之路

以太坊费用困境

以太坊 Gas 费用是衡量以太坊上一笔交易所需花费的计量的单位，主要由供需关系决定。目前，以太坊生态蓬勃发展，DeFi 项目的火热和稳定币的增发等因素使得以太坊网络采用率呈现指数增长，交易频繁导致网络大量拥堵，Gas 费用随之水涨船高。据 Glassnode 最新数据显示，每天花在以太坊 Gas 费用已经超过了 17500 ETH(约 680 万美元)，以太坊 Gas 平均价格高达到 251 Gwei。为了利用以太坊网络，用户将不得不支付更高的 Gas 费用，而高额交易成本越来越成为用户无法承受之重，解决方案势在必行。

L2 扩展方案 Arbitrum

Arbitrum 是为解决以太坊高额费用的 L2 可扩展性解决方案之一。作为 Rollups 系列 L2 网络，继承了以太坊主网安全性，同时提高了交易吞吐量和费用，对于缓解以太坊网络低效和降低交易费用而言，意义重大。

以太坊 Layer2 方案中以 Rollups 系列为主流，主要有 Zero-knowledge (ZK) Rollup 和 Optimistic Rollup （OR）两种类型。ZK 使用有效性证明，计算成本和链下成本很高，可能需要专用硬件或者大规模并行性，落地成熟还需要一定的时间。OR 采用欺诈证明，乐观地假设所有交易都是有效的，并在没有任何初始证明的情况下提交批次。相比于 ZK，OR 成本更低，也更容易落地施行，相比于 L1，执行相同交易 Rollup 分片占用空间要小得多，从而实现降低成本、满足不断增长的以太坊的需求。

Arbitrum 与 Optimism 非常相似，不同之处在于其为了平衡安全性，采用多轮欺诈证明。即通过二分查找，找到引起分歧的那个区块的第一个操作码，找到之后，只需在链上执行这个操作码。优点在于它只需为一整批交易生成一个状态证明，并发布到链上。但是，由于 OR 假设交易数据正确性，而非直接证明，因此存在一个“挑战期”（challenge period），期间可疑的欺诈性交易数据可以被发现并使交易恢复，因此存在长达一周的欺诈证明时间窗口，这也导致最终确认时间缓慢，提款时间过长。即资金从以太坊主网跨到 Arbitrum 上只需要大概 10 分钟，但从 Arbitrum 上的资金转回以太坊主网时却需要用户花费约一周（或以上）的时间。对此，Arbitrum 推出 AnyTrust 链，以提升处理效率。

此外，随着 Arbitrum 上交互活动的增加，其费用也在提升。Rollup 的交易费用始终是对主网的不断改进，如果以太坊上的 Gas 成本增加，那么 Arbitrum 交易的成本也会相应增加。为此，Arbitrum 推出 Arbitrum Nitro 升级，进一步降低费用，提高吞吐量。

Arbitrum Nitro 升级

Arbitrum Nitro 是 Arbitrum 的迭代版本。目前，Arbitrum One 已经促成了数百个项目的启动、数十万的独立用户交互、数百万次的交易和数十亿美元的桥接资产，升级的 Arbitrum Nitro 建立在 WASM 和 Geth 标准技术之上，改进了批处理和压缩系统，因而速度更快，也更兼容于 EVM 。在未来，项目团队将对 Nitro 进行数次重置优化，然后将其迁移至 Arbitrum Rinkeby 测试网，最后将现行的 Arbitrum One 迁移至 Nitro。

Arbitrum Nitro 如何运作

Arbitrum Nitro 核心技术是 New Prover。它可以在 WASM 上进行 Arbitrum 的交互式欺诈证明。意味着 Arbitrum 可以在 WASM 上运行，从而取代专门设计的 AVM (Arbitrum Virtual Machine) 架构。更为重要的是，Nitro 此次升级将 Geth 核心编译到了 Arbitrum 中，专门构建的 EVM 模拟器将被目前最为通用的以太坊客户端 Geth 取代，为开发者提供更兼容的开发体验。

最后，Nitro 还使用 Go 重写和简化了 ArbOS 组件，提供了运行 L2 链所需的跨链通信及全新改良压缩系统，最大程度上降低用户的使用成本。

Arbitrum Nitro 与 Arbitrum One

从 Arbitrum One 到 Arbitrum Nitro 是无缝升级的。Arbitrum 提前规划了路线图，以确保引入升级的同时保持用户体验不被中断。目前部署在 Arbitrum One 上的 DApps 应用和资产不需要进行任何迁移动作，升级之后，现有的 DApps 将仍然可以运行，现有的数据和事件将仍然可以访问。

Arbitrum Nitro 升级之后，Arbitrum One 会继续运行，而且速度只会更快。据官方测试数据，Arbitrum Nitro 升级之后预计 L2 的执行速度将提高 20-50 倍，成本也将大幅下降。

结语：极具前瞻性的 Arbitrum

本次 Nitro 的升级进一步提升吞吐量和降低交易费用，对于 Arbitrum 上的项目发展有极大的提升，有机会进一步吸引更多的开发者和用户参与进来。此外，Offchain Labs 还推出以太坊上新二层网络 AnyTrust，届时两者并行，运行效率会更高。

以太坊费用问题目前主要有 ETH2 和 L2 扩容两种解决方案。近期太坊分片等升级动作都在稳步推进，很多人可能会有“太坊分片之后 L2 是不是就没有价值了？”“L2 是否只是一个短期的过渡方案？”之类的疑问。在 2020 年 10 月发布「以 Rollup 为中心的以太坊路线图」中，已经明确指出 L2 将在以太坊发展中长期扮演举足轻重的角色，而 ETH2 进程加快，会使得基于以太坊网络的 L2 更加高效率、低费用，成为加密活动的主要阵地。

今年是 L2 元年，Arbitrum 在 Gas 费用和 L2 虚拟机设计方面具备的极大优势，链上生态发展繁荣，总价值达到 4000 亿美金，占据 Rollup 市场份额近 55%，其潜能在实践中得到了进一步验证，不断升级的网络在未来潜力无限。

参考资料：

Arbitrum Nitro: Sneak Preview

https://medium.com/offchainlabs/arbitrum-nitro-sneak-preview-44550d9054f5

OffchainLabs/nitro

https://github.com/OffchainLabs/nitro

What would a rollup-centric ethereum roadmap look like?

https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698

Optimistic Rollups vs ZK Rollups

https://limechain.tech/blog/optimistic-rollups-vs-zk-rollups/

参考数据：

Defillama