Arbitrum 和 Optimism 之間最顯著的差異是什么?_RUM:Arbitrum

作者：BenjaminSimon

首先表明一點。我最近參加了OffchainLabs的最新一輪融資，MechanismCapital也參與了。雖然假裝我們在本文的觀點是客觀是徒勞的，但我希望這篇文章能幫助讀者理解這兩個項目之間的一些關鍵差異，盡管我可能有偏見。

所有Rollup解決方案都遵循類似的基本架構和內部邏輯。盡管如此，正如我們在本系列的第一部分中看到的，OptimisticRollup和ZKRollup之間的單一區別——各自的“審查過程”如何工作——在安全性、可用性和EVM兼容性方面產生了許多下游差異。

在每個Rollup類別中都有類似的情況。雖然Arbitrum和Optimism這兩種領先的OptimisticRollups有很多共同點，但將兩者之間的差異不僅僅是陣營忠誠度。特別是，他們各自解決爭議的方法的差異產生了一些重要的性能權衡。鑒于這兩個平臺都旨在在未來幾個月內為以太坊提供完整的擴展功能，因此這些權衡值得討論。

早期起源

首先，介紹一下每個項目的一些簡要歷史背景是有必要的。碰巧的是，Arbitrum和Optimism都有一些獨特的起源故事。

六年半前，普林斯頓一個寒冷的早晨，一群與EdFelten教授一起工作的本科生就他們簽約創建的項目發表了演講：一種基于區塊鏈的仲裁系統。其目標是規避智能合約平臺的一些預期擴展挑戰，該計劃是設計一個依賴于挑戰和爭議解決系統的區塊鏈，以減輕傳統礦工的計算工作量。這個系統被稱為“Arbitrum”，如果沒有兩位雄心勃勃的博士生StevenGoldfeder和HarryKalodner幾年后與Felten接洽，該系統將與大多數其他有前途的學術計算機科學項目遭遇同樣的命運。基于初始概念構建強大的第2層解決方案。此后不久，Felten、Goldfeder和Kalodner共同創立了OffchainLabs，并將Arbitrum從抽象的想法轉變為具體的現實。

DeFi衍生品協議Cega Finance已上線Arbitrum網絡:金色財經報道，DeFi衍生品協議Cega Finance已將其基于Solana和以太坊的結構性投資產品擴展到Layer 2網絡Arbitrum。此外，Cega還推出Layer 2金庫，允許用戶質押USDC穩定幣Arbitrum的ARB和Optimism的OP代幣用作期權策略中的一籃子基礎資產。[2023/7/10 10:46:28]

Optimism也有早于其當前形式的歷史。2017年年中，VitalikButerin和JosephPoon合寫了一篇論文，提出了Plasma，這是一種以太坊的早期擴展解決方案。一群核心的以太坊研究人員接手了這個想法，并成立了一個非營利性研究小組來構建愿景。隨著Plasma的一些關鍵設計限制變得明顯，開發在2019年末陷入停滯。Plasma的三位首席研究人員——KarlFloersch、JinglanWang和BenJones并沒有被嚇倒，決定轉向似乎是Plasma的自然繼任者OptimisticRollup。他們于2020年初成立了OptimismPBC團隊。

爭議解決：一個非常簡短的介紹

回想一下，OptimisticRollups對交易有效性采取“除非被證明有罪，否則無罪”的方法。OptimisticRollups處理交易并將結果反饋給以太坊以最終包含在基礎鏈中。爭議期可確保任何監控Rollup狀態的人都可以在Rollup排序器處理無效交易時提交質詢。這一挑戰立即觸發爭議解決程序。Arbitrum和Optimism之間的區別在于爭議解決過程的運作方式——包括花費多少以及需要多長時間。

價值170萬美元的ARB從Kraken轉入Binance等交易所:金色財經報道，在近3小時以來，共有價值170萬美元的ARB從Kraken交易所提出并轉而存入Binacne、Bybit、OKX、Gate。[2023/6/10 21:28:53]

Arbitrum與Optimism在爭議解決上的初步比較

描述差異的最簡單方法是，Optimism的爭議解決比Arbitrum更依賴于以太坊虛擬機(EVM)。當有人提交關于Optimism的挑戰時，整個有問題的交易都通過EVM運行。相比之下，Arbitrum使用鏈下爭議解決流程將爭議減少到一筆交易中的一個步驟。然后，協議將這個一步斷言發送到EVM進行最終驗證。因此，從概念上講，Optimism的爭議解決過程比Arbitrum簡單得多。

就Arbitrum而言，其爭議解決過程的鏈下組件使用遞歸二分算法。這聽起來很復雜，但實際上，該算法只是迫使“斷言者”和“挑戰者”來回縮小爭議點，在下圖所示的方式。有趣的是，這種通過遞歸二分法來回解決的過程是2015年最初的Arbitrum概念的一部分。

資料來源：OffChainLabs開發中心

Optimism解決爭端的方法——即通過EVM運行整個交易——不僅在概念上更簡單：它還更快。沒有像Arbitrum的過程那樣來來回回經歷“多輪”處理。事實上，出于這個原因，OptimismRollup通常被稱為“單輪”，而ArbitrumRollup是“多輪”。實際上，這意味著在有爭議的交易的情況下，在Arbitrum的案例中，以太坊的最終確認比在Optimism的案例中延遲的時間更長。正如我們在本系列的第一部分探討的那樣，爭議解決的速度很重要，因為它決定了用戶從Rollup中將代幣換回以太坊所需的時間。

NFT市場tofuNFT已支持Arbitrum Nova鏈:8月22日消息，據官方消息，專注于GameFi和收藏品的多鏈NFT市場tofuNFT宣布，已正式支持Arbitrum Nova Chain。[2022/8/22 12:40:59]

而從另一方面，Arbitrum爭議解決的優勢在于它在鏈上交易成本方面更便宜。在來回爭議解決過程完成后，EVM最終處理的一小段代碼需要比重新處理整個鏈上交易所需的gas費用少得多。

重新構建比較

兩種爭議解決設計之間的基本權衡似乎只是在于速度與鏈上成本之間。但實際上，這有點太單純了，因為很少有人認為爭議的出現會因為以下兩個原因：

Arbitrum和Optimism上的交易處理者在經濟上都沒有動力處理欺詐性交易。他們被迫事先投入質押品/債券，在欺詐交易的情況下質押品會被削減。

監控Rollup狀態的各方不愿提交錯誤的欺詐證明——在Optimism中，因為挑戰者必須支付欺詐證明的鏈上gas費，而在Arbitrum中，因為挑戰者在糾紛失敗時必須提供它被沒收的保證金。

那么，如果預計爭議很少而且相距甚遠，那么為什么爭議解決過程的結構很重要呢？

去中心化穩定幣協議Angle Protocol部署至Arbitrum:7月27日消息，去中心化穩定幣協議Angle Protocol宣布部署其借貨模塊至Arbitrum。 Angle表示，通過其歐元穩定幣agEUR用戶可以獲得一些歐元敞口，不想借入資產的用戶可在Uniswap上購買agEUR或者使用LayerZero將橋接到Arbitrum。[2022/7/27 2:40:48]

盡管爭議很少發生，但Rollup的設計必須能夠應對爭議隨時可能發生。因此，“有爭議”情況設計會影響“無爭議”情況的結構。

由于Optimism必須能夠在發生爭議時通過EVM運行每筆交易，因此它無法處理超過以太坊gas限制的交易，因為這些交易無法在鏈上正確驗證。相比之下，Arbitrum可以執行任意大的交易，即使它們超過了以太坊的gas限制，因為交易永遠不會通過EVM批量運行，而是首先被分解為微小的“步驟斷言”。

目前尚不清楚Optimism的gas限制將對應用造成多大的實際限制。但是，爭議解決設計差異的另一個可能更重要的含義是，Arbitrum可以通過降低鏈上檢查點的頻率來節省gas。更具體地說，Arbitrum可以為一次更新分配大量的鏈下計算，因為該狀態根更新理論上可以包括其中包含的所有交易的單步欺詐證明。另一方面，Optimism必須在每次交易后在鏈上檢查點，從而顯著增加其在鏈上的足跡。

以太坊擴容網絡Arbitrum發布主網候選版，新增BLS簽名降低L1交易成本:官方消息，由OffchainLabs推出的以太坊擴容網絡Arbitrum發布第四個測試網版本，該版本也將作為主網的候選版本。OffchainLabs表示，他們推出的開放和無需許可的Arbitrum測試網已經運行了5個月，此次最新版本的測試網將包括簡化的Rollup協議，提升節點軟件的性能以及新功能，比如BLS聚合簽名，進一步降低Layer1上的Gas成本。[2021/3/25 19:17:03]

總而言之，Arbitrum應該比Optimism更省gas——因此對用戶來說更便宜——不僅在罕見的爭議情況下，而且在主要的“無爭議”情況下也是如此。

爭議解決和潛在的攻擊媒介

關于這些不同的爭議解決流程的最后一點值得討論：即每種設計對潛在攻擊的抵抗力如何。上面，我們談到了阻止垃圾郵件攻擊的經濟激勵措施。更具體地說，Optimism和Arbitrum的驗證者都不愿意提交不必要的挑戰。

但是對于不介意承擔垃圾郵件Rollup的經濟成本的惡意攻擊者的情況呢？換句話說，如果一個人或實體如此致力于放慢OptimisticRollup的進度，以至于他們愿意這樣做，即使這意味著反復為虛假挑戰付費，會發生什么？

如上所述，Optimism的爭議解決過程比Arbitrum更簡單、更快捷，因為它只是通過EVM提供有爭議的交易。這個速度在這里是Optimism的優勢，因為爭議可以快速解決，并且不會妨礙rollup鏈的未來進展。

人們擔心的是“多輪”爭議解決程序，例如Arbitrum使用的一個程序。至少從理論上講，垃圾郵件發送者可以通過發起一系列連續的挑戰來阻止Rollup的進展，每個挑戰都需要相當長的時間來解決。事實上，這是一個困擾Arbitrum之前迭代的問題。

然而，Arbitrum更新的協議適用于這個問題，一種稱為“流水線”的優雅解決方案。流水線允許網絡驗證器繼續處理交易以獲得最終批準，即使先前處理的交易存在爭議。這創建的是最近處理但尚未完成的交易的“管道”，而不是阻止排序器處理交易和網絡各方提交挑戰的瓶頸。

流水線是可能的，因為任何監控網絡的人都可以在爭議解決過程完成之前立即知道爭議是有效還是無效。本質上，驗證者可以像有爭議的交易已經完成一樣運行，并繼續根據正確的結果或“分支”構建鏈。這個過程，如下圖所示，削弱了任何可能的垃圾郵件攻擊的力量。

資料來源：OffChainLabs開發中心

結論

除了爭議解決程序的設計，Arbitrum和Optimism之間還有其他顯著差異，尤其是

他們的代碼庫架構，以及

他們對礦工可提取價值(MEV)的方法

非常簡要地總結一下這些差異：Optimism的代碼庫相對簡約，而Arbitrum的代碼庫更加復雜和雄心勃勃；Optimism過去曾表示它傾向于MEV拍賣方法，而Arbitrum計劃實施公平排序服務(FSS)。自然地，這兩個比較點都值得單獨發表文章來詳細論述。特別是MEV，是兩個項目之間存在哲學爭論的問題——盡管至少在啟動后的早期，為了簡單起見，預計兩者都將使用受信任的排序器模型。

最終，從協議級別的細微差別退一步，區分這兩個重量級的還有“軟”的東西：引導策略、激勵設計和社區精神，僅舉幾例。事實上，如果他們要從長遠來看取得成功，OptimisticRollups將不得不成為他們自己的世界，而不僅僅是以太坊的附屬物。因此，擴容與其說是一場軍備競賽，不如說是一場多線戰爭。它可能有一個贏家；它可能有多個。它可能會持續多年；它可能遲早會結束。這肯定會對加密貨幣的未來產生重大影響。

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