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- Hi，大家好，我是一个社区新人，之前一直在关注共学这一种形式，这次鼓起勇气参与这次社区共学活动，希望可以通过学习提升自己。
- 你认为你会完成本次残酷学习吗？我已经做好完成的准备。
Arbitrum网络是Ethereum网络的扩展网络，它设计出来的目的就是为了扩展Ethereum并解决Ethereum网络中的一些问题。在Arbitrum网络中你可以做一切你可以在Ethereum网络中做的事情，使用web3App，部署智能合约。但是，使用Arbitrum 你的交易的手续费会更低，你交易所花费的时间会更少。其依靠的核心的核心机制是Optimistic Rollup protocols（乐观假设）其将大部分交易移到链下执行，降低交易成本提高吞吐量。同时其安全性依靠Ethereum主网，保证了安全性。
The Arbitrum Rollup mechanism adopts an “innocent until proven guilty” attitude.
Arbitrum的核心机制为 Arbitrum Rollup
https://docs.arbitrum.io/welcome/arbitrum-gentle-introduction
因为以太坊的TPS（transactions per second）太低，大概只有20到40，达到上限后用户进行竞争导致交易fee上涨，而设计导致其瓶颈已经很难提升。
因为以太坊就是设计决定，必须要在所有节点上同步交易，并确保其可行性（分布式账本），其势必会影响j交易的并发性和交易速度。
Arbitrum 通过引入Layer 2 网络和 Arbitrum RollUp 来解决这个问题，Arbitrum Rollup 是作为Ethereum 子模块运行的，与传统意义上的L1交易不同，我们不需要在Ethereum节点上处理每一笔Arbitrum交易，相反，Ethereum采用了一种：“innocent until proven guilty” 在证明其有罪前其即是无罪的理论。当违规操作出现时，争议处可以被反驳，如果反驳成功无效的交易被忽视，欺诈者会被采取经济惩罚；
这种引入链下的操作极大的增加了TPS，提高交易速度，减少交易过程中产生的 gas fee。
把Arbitrum chain状态推向L1，并且对其他有可能不正确的声明提出质疑的叫做 vaildator
vaildator 并没有权限限制，只要可以运行节点，并且愿意质押一定数量的Ether，都可以成为 vaildator 。此外只要有一个诚实的节点那么就可以确保这条链是安全的。因为一个vaildator可以抓到任意数量的欺诈者，这也大大增强了其中的安全性。
当两个validator 产生了不同的判断，最多只有一个 validator 是诚实的。在冲突发生的情况下，他们会进行一个交互游戏 ChallengeManager 这个游戏会逐渐缩小冲突范围，直到缩小到一个简单的计算，例如两数相加。这是在L1中进行的，并且会证明其中有一方说的是真话。
今天按照https://docs.arbitrum.io/build-decentralized-apps/quickstart-solidity-hardhat 上的方法搭建了，Dapp并使用本地节点进行了部署。
Roll up 译为压缩整理，Roll up 的作用就是将区块链上需要计算的内容Copy到以太坊之外的Layer2协议进行计算。然后再将结果结果信息打包发送到链上网络。 ZK RollUp 引入了零知识证明，通过复杂严谨的逻辑验证方法进行验证。来认证不同数据的真实性，验证完成后将存有大量签名的数据存入区块链网络。
RollUp将大量的计算放到了L2进行，而L2一般是在一个单台服务器上也叫做 Sequencer（排序器）的地方运行的。Sequencer 在感官上接近于中心化服务器，在RollUp中进行大量运算后，Sequencer会把交易后的状态推给 L1 链，这节省了很多在L1链上处理交易的时间，也降低了gasFee。
RollUp 扩容可以概括为两点：
**成本优化：**其运行在单台服务器上，效率得到了大大提高，降低了交易成本。
**安全保障：**其将交易过程及交易完成后的状态都同步到了L1链，其可以通过只能合约来校验状态的有效性。同时以太坊中还会保存L2中的历史记录，即使 Sequencer 宕机也可以还原出完整的交易记录。
今天阅读了《前Arbitrum技术大使解读Arbitrum的组件结构》的两篇文章，让我对RollUp的ChallengeManager机制，和OP RollUp有了更深层次的理解，今天由于时间问题先暂时不写总结了，明天阅读原生文档后再行补充。
Arbitrum One是典型的OPR，它部署在L1上的合约，并不主动验证提交过来的数据，乐观地认为这些数据没有问题。如果提交的数据有错误，L2的验证者节点会主动发起挑战。 因此OPR也暗含一条信任假设：任意时刻⾄少有⼀个诚实的L2验证者节点。⽽ZKR的合约则通过密码学计算，主动但低成本地验证排序器提交的数据。
接收用户交易并进行排序，计算交易结果，并迅速（通常<1s）返还给用户回执。用户往往在几秒内就能看到自己的交易在L2上链，体验就如同Web2平台。 同时，排序器还会在以太坊链下即时广播最新产生的L2 Block，任何一个Layer2节点都可以异步的接收。但此时，这些L2 Block不具备最终确定性，可以被排序器回滚掉。 每隔几分钟，排序器会将排序后的L2交易数据进行压缩，聚合成批次（Batch），提交至Layer1上的收件箱合约SequencerInbox，以保证数据可用性和Rollup协议的运转。一般而言，被提交至Layer1上的L2数据无法回滚，可以具备最终确定性。
定义Rollup链的区块 RBlock 的结构，链的延续方式，RBlock的发布，以及挑战模式流程等⼀系列的合约。注意，这⾥说的Rollup链并不是大家理解的Layer2账本，而是Arbitrum One为了施展欺诈证明机制，而独立设置的一条抽象出来的“链状数据结构”。 ⼀个RBlock可以包含多个L2区块的结果，⽽且数据也迥异，它的数据实体 RBlock 存储在RollupCore的⼀系列合约中。如果⼀个 RBlock 存在问题，Validator将⾯向该RBlock的提交者对其进⾏挑战。
假如验证者A提出Rollup Block到L1上，而B不同意，对其进行挑战。 在B发起挑战后，ChallengeManager合约负责验证对挑战步骤的细分过程： 1.细分是一个双方轮流互动的过程，一方对某个Rollup Block中包含的历史数据进行分段，另一方指出是哪部分数据片段有问题。类似于二分法（实际是N/K）不断渐进缩小范围的一个过程。 2.之后，可以继续定位至哪条交易及结果有问题，再进一步细分至该交易中有争议的某条机器指令。 3.ChallengeManager合约只检查对原始数据进行细分后，产生的『数据片段』是否有效。 4.当挑战者和被挑战者定位到了将被挑战的那条机器指令后，挑战者调用oneStepProveExecution()，发送单步欺诈证明，证明这条机器指令的执行结果有问题。 单步证明最终证明的是WAVM指令集中的单步指令，当合约拿到对应的单步指令后，会与RollUp Block中的指令进行对比，如果不同则挑战成功，如果相同则挑战失败。
使用Any Trust Chain 可以显著的降低交易的手续费，其与Roll up 网络不同，它并没有采用和Roll up 一样的去中心化/无需信任/无需认证的安全措施，与Roll up 不同，它并没有把全部数据打包上传到L1网络上，它是一种链下的处理方案。当遇到问题时，其会转换为Roll up 模式，使用Any Trust Chain 时必须要有两个验证者保持为诚实的。对于那些需要非常高的交易吞吐量和并不需要严格去中心化的应用，Any Trust Chain 将是一个非常好的选择。 在Arbitrum网络中，Arbitrum One 为 Roll up 网络，Arbitrum Nova 为 Any Trust Chain 网络。
Ethereum 的扩容策略主要分为以下几点：
- 分区扩容策略（sharding）：把Blockchain 分片分块，以增加主链上的交易吞吐量和速度，降低费用，但是，由于Roll up 的发明，以及其优秀的能力导致，分片策略并不能成为以太坊扩容的最优解。但是，其仍然对共识机制更简单起到了正面作用。
- Layer 2 ：在主网的基础上引入了二层网络，二层网络多数采用Roll up机制，将二层网络中的数据打包发送到主网，这种将大量的交易处理放到链下的方式大大提升了交易吞吐量，交易速度，降低了GasFee。
Roll up 的优点：
- 大大降低了交易的手续费，提高了速度，吞吐量
- 降低了主网的压力
- 继承了与以太坊主网相同级别的安全措施
Roll up 的缺点：
- 由于Roll up 的节点可能不是完全去中心化的，其节点可能处在被某些独立组织，第三方组织，或像ETH主网一样的组织中的控制当中，这当然有一定的安全性风险。不过通过validator,sequencer等机制可以保证交易的安全性。
Roll up 类型：
ZK Rollup , Optimistic Rollup 和 Arbitrum Rollup 的不同之处：
- ZK Rollup 采用了Zero Knowledge 的方式进行验证，通过对状态进行验证，保证交易的正确性，零知识证明不需要知道具体的交易细节，只需要验证状态正确即为交易诚实。
- Optimistic Rollup 采用了 Fraud Proof 以乐观的态度对待，提交到L1链上的数据，经过7天的验证期后可以完成提款。
- Arbitrum Rollup 同样采用了 Fraud Proof，其与Optimistic Rollup 的核心区别是，Arbitrum Rollup 在争议产生的时候，Arbitrum Rollup 采用多步处理策略也就是 Challenge Manager ，会从区块开始一直分割，知道定位到一条WAVM的指令，与L1链上的 Rollup 进行对比验证。Optimistic Rollup 在产生争议时会进行整个交易的验证，更费时间。
Arbitrum 是由 Offchain Labs 发布的L2链，Offchain Labs 始终坚持一个规则进行技术路线的规划：Your Chain, Your Rules. 使用Arbitrum技术允许用户及社区拥有构建自己链的能力，社区拥有自治的权利。
首先Arbitrum 将会通过Stylus 方式适配使用不同语言来编译WASM ，例如 Rust ，C ，C# ，通过 Stylus 你可以高效执行代码并节省智能合约消耗的Gas费，使用Stylus你的计算资源和内存成本会大大降低。
Arbitrum 在未来会逐步落实去中心化的实施将去中心化落到实处，比如实现如下功能：
- BoLD (H2 2024)
- Censorship Timeout (H2 2024)
- Decentralized Sequencer (likely 2025)
- Fast Withdrawals (Q3 2024)
- Chain Cluster (2025)
- Multi-client support (H1 2025)
- Adaptive Pricing (H1 2025)
- ZK+Optimistic Hybrid Proving