ARB:Arbitrum Nitro白皮书速读：如何更兼容EVM和降低交易成本？

原文作者：Karen

原文翻译：ForesightNews

ArbitrumOne主网将于8月31日迁移至Nitro，这是Arbitrum的对吞吐量、交易成本、效率改善的一次重大迭代，将与半个月公开发布的ArbitrumNova共存。这意味着此前备受关注的Odyssey活动也可能会并行重启。

OffchainLabs在最新发布的ArbitrumNitro白皮书中，将ArbitrumNitro视为第二代OptimisticRollup，相比之前的Rollup，Nitro能够提供更?的吞吐量、更快的最终确定性和更有效的争议解决方案。

ArbitrumNitro技术的核心是一个新的证明器，可以在WASM代码上进行Arbitrum的交互式欺诈证明。也就是说，L2Arbitrum引擎可以在WASM上运行，取代一直定制设计的AVM架构，可以使用标准的语言和工具来构建和编译。

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将Geth?core直接编译到Arbitrum中是Nitro最酷的地方，Geth实际上定义了以太坊标准的EVM引擎。所以本质上，Nitro是在以太坊之上的Layer2运行Geth，并且可以证明对编译为WASM的Geth核心引擎的欺诈。

Arbitrum此前也表示，Nitro?有着优化过后的批处理和数据压缩组件，能进一步降低Arbitrum的交易成本，并且具有以太坊L1Gas兼容性等，除此之外，欺诈证明、排序器、代币桥也是Nitro?的组件。由于Nitro建立在WASM和Geth等标准技术之上，因此它更兼容EVM。根据白皮书，改进过后的Nitro相较ArbitrumOne，效率更高，延迟性更低，激励兼容性也更好。

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Arbitrum实现这些属性的设计原则包括：

将事务排序与确定性执?分开；

将现有的以太坊模拟软件与扩展相结合，并实现跨链功能；

分别编译执行和证明；

使用基于交互式欺诈证明的OptimisticRollup协议将交易结果放置在Layer1。

一、排序和确定性执行

Nitro分两个阶段处理提交的交易，排序器进行交易排序，并将订单作为实时流和压缩数据批次发布在Layer1链上。这些交易会按确定性状态转换函数?次处理?个有序交易，该函数更新链状态并?成Layer2区块，这些区块稍后会结算到Layer1链。

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Arbitrum表示，带有重复“exitNum”的全部提现交易被执行完成后，将会重新激活L1WethGateway中的“tradable exit”功能。[2023/2/12 12:02:02]

具体来说，排序方面，排序器受信任且诚实地对传?交易按照先后顺序进?排序，目前以两种方式发布其事务排序，首先发布一个排序交易的实时流，代表排序器最终以特定顺序记录交易的承诺；其次，Sequencer在收集一批交易后，然后使用通用算法brotli对其进行压缩来降低成本，并将结果传递给Nitro链的Inbox合约。?旦Sequencer到Inbox的交易在以太坊上具有最终性，Nitro链的交易顺序就是最终的。

Uniswap V3已上线Arbitrum主网:9月1日消息，Uniswap发推称，Uniswap V3现已上线Arbitrum主网，以帮助用户降低Gas费。目前，用户可通过Arbitrum Bridge开始将资产迁移到Arbitrum网络。Arbitrum可立即与热门加密钱包（Metamask、WalletConnect）及分析服务项目Arbiscan和TheGraph兼容。现在，用户可以跟踪Uniswap协议在Arbitrum上的活动。[2021/9/1 22:52:09]

目前排序器是由OffchainLabs运营的集中式组件，未来打算使?公平分布式排序协议过渡到基于委员会的排序器。

确定性执行方面，在对传?交易进?排序后，Nitro链会使?链的状态转换函数对其进?处理，输出更新的状态并生成Layer2区块。

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二、软件架构：GethattheCore

Nitro将Geth编译进来是Nitro的第?个关键设计理念，Geth指的是以太坊节点软件go-ethereum。Nitro中的core执?和状态维护功能由开源go-ethereum(geth）package代码处理，确保其执?和状态与以太坊?度兼容。

构成Nitro节点的软件可以被认为是内置在三个主要层中，分别为基础层——Gethcore、中间层以及顶层，其中，ArbOS是?个软件层，实现了管理Layer2链所必需的功能，包括记账功能、?持Nitro和Layer1以太坊之间的双向安全跨链调?以及特定于Layer2的费?跟踪和收集。

跨链交互方面，Nitro的跨链消息传递功能还可?于创建代币桥，这是?个允许在以太坊和Nitro链之间有效转移资产的应?。OffchainLabs团队已经实施并发布了?个非正式代币桥，提供对可替代代币的存入或提款功能。另外，新的和改进的批处理和压缩系统也能最大限度地降低L1成本。

顶层则由节点软件组成，处理来?客户端的连接和传?的RPC请求，并提供操作与以太坊兼容的区块链节点所需的其他功能。

三、执行与证明分开

Nitro通过对执?和证明使?相同的源代码，但针对这两种情况将其编译为不同的?标。在编译Nitro节点软件执?时，使?的是普通的Go编译器，为?标架构?成原?代码，当然对于不同的节点部署会有所不同。

另外，状态转换函数部分的代码由Go编译器编译为WebAssembly，这是?种类型化的、可移植的机器代码格式。然后，WASM代码经过简单的转换和修改，转换成称为WAVM的格式。

白皮书指出，WAVM在三个主要??与WASM不同，分别为去除了WASM的?些Go编译器没有?成的特性；限制了WASM的?些功，包括去除了浮点指令和不包含嵌套控制流；添加了?些操作码以实现与区块链环境的交互等。

如果对计算状态转换函数的正确结果存在争议，则通过参考WAVM代码的交互式欺诈证明协议来解决。

四、具有交互式欺诈证明的OptimisticRollup

在最初的Arbitrum设计的基础上，Nitro使?改进的OptimisticRollup协议，该协议使用优化过后的交互式欺诈证明协议。

这个Rollup协议是Nitro?于确认Layer2链状态和Layer1以太坊上的相关数据的?法。Layer2??通常不会等待L1确认，?是依赖确定性状态转换函数，该函数允许从记录的交易序列中得出交易结果。

该Rollup协议产生了一条?RollupBlocks链，与Layer2区块不同，一个RollupBlock通常包装了一系列Layer2区块，因此RBlock的数量远少于L2块。最初一个RBlock?代表某方声称称RBlock的数据是正确的。最终，每?个这样的声明要么被协议确认，要么被拒绝后从RBlock链中删除。这组已确认的RBlock将从创世RBlock开始形成?条链。

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