選擇 Arbitrum 進行區塊鏈開發的 5 個理由

與其他 Layer 2 擴容方案一樣，Arbitrum 的設計目的是透過將數千筆交易「捲疊」（roll up）成單一區塊，來提升 Ethereum 的交易吞吐量並降低交易成本。不過，與 zkSync 這類「zk-rollup」協議不同，Arbitrum 採用的是「optimistic」rollup 技術——這是另一種主流做法。

Optimistic rollup 之所以得名，是因為它們會樂觀地假設 rollup 內包含的所有交易都是有效的。這類網路會給予網路上的所有人一段時間（通常是一週）來對詐欺交易提出異議。

這種 rollup 的好處是速度快。由於網路假設交易是正確的，因此不需要浪費時間逐筆確認每筆交易。這套系統的缺點在於，如果某筆交易沒有被標記為不正確，它就會被視為有效並被處理。此外，從 Optimism 或 Arbitrum 這類 Optimistic 網路正式提領資金，通常需要約一週的時間。

本文將說明 Arbitrum 是什麼，以及開發者選擇在其上開發的五大主要原因。

‍什麼是 Arbitrum？

Arbitrum 是由 Offchain Labs 建置與維護的 layer 2 rollup 方案。 Arbitrum One 主網於 2021 年 8 月正式上線，同一時期，Arbitrum 也宣布在由 Lightspeed Venture Partners 領投的 B 輪融資中募得 1.2 億美元。

Arbitrum 透過在其 L2 區塊鏈上執行交易，加快了 Ethereum 的運算吞吐量。透過將交易的執行轉移至 Arbitrum 的 L2，使用者可以體驗到更快的交易速度，並支付明顯更低的手續費。

如前所述，Arbitrum 利用「optimistic」rollup 來執行交易。Optimistic rollup 之所以得名，是因為它們會樂觀地假設 rollup 內包含的所有交易皆為有效，同時依賴使用者來標記無效交易。

Ethereum 每秒僅能處理約 14 筆交易，相較之下，Arbitrum 可以處理接近 40,000 TPS 的交易量。因此，包括 SushiSwap、Curve 及 Abracadabra 在內的多個去中心化金融協議，都已在 Arbitrum 上推出應用。

DeFi Llama 的數據顯示，鎖定在 Arbitrum 智能合約中的加密貨幣價值已超過 50 億美元，其中約 30% 來自去中心化交易所（DEX）SushiSwap。

什麼是 Arbitrum One 與 Arbitrum Nova？

在 Arbitrum 生態系中，Arbitrum One 作為主要的主網，設計用於較常見的去中心化金融使用情境，例如交易。另一方面，Arbitrum Nova 則著重於降低高吞吐量應用程式（如遊戲）的交易成本。

與 Arbitrum One 不同，Nova 透過資料可用性委員會（DAC）來驗證交易。交易資料會被送至 DAC，由其驗證資料並授予可用性證書，用於在 Ethereum 區塊鏈上發布。

由於 Arbitrum Nova 的設計是由少數 DAC 成員向終端使用者提供資料可用性，因此它比 Arbitrum One 更加中心化。中心化正是它為降低成本所付出的代價。部分成員包括 Google Cloud、Reddit、Offchain Labs、Consensys、QuickNode 及 Infura。

Arbitrum Nova 鏈利用信任假設來降低成本。 Nova 非常適合對成本敏感、且需要高交易量的專案，例如 web3 社交應用程式和 web3 遊戲。

開發者選擇 Arbitrum 的 5 大原因

1. EVM 等效性

EVM（Ethereum Virtual Machine）是管理 Ethereum 區塊鏈狀態並實現智能合約功能的運算系統。Arbitrum 透過將數千筆交易捲疊成單一區塊來支援 EVM，藉此降低主網的運算吞吐量負擔並壓低 gas 費用。

為此，Arbitrum 必須維持完整的 EVM 等效性，這確保了在 Arbitrum 上完成的區塊與 Ethereum 主網上的區塊完全相同。

EVM 等效性意味著 Arbitrum 智能合約可以使用 Solidity 與 Vyper 等 EVM 程式語言編寫，無需任何修改。

相較於其他需要具備特定領域程式語言與開發工具知識的平台（例如非 EVM 區塊鏈 Solana），這讓 Arbitrum 具有顯著優勢。

Arbitrum 是透過 Arbitrum Nitro 實現 EVM 等效性的。Nitro 是相較於 Arbitrum Classic 的一次重大升級，透過依賴 WebAssembly（WASM） 來處理低階指令，實現了高度的 EVM 相容性、可擴展性，以及更低的交易費用。

Nitro 也使用了 Geth，即目前使用最廣泛的 Ethereum 執行客戶端。Geth 進一步提升了 Arbitrum 與 EVM 的相容性。

2. 更低的交易成本

由於採用 optimistic rollup 技術，Arbitrum 大幅降低了 Ethereum 上的交易成本。目前，Ethereum 區塊鏈的高使用率導致使用者互相競爭交易空間，進而推高交易成本。

Arbitrum 會將一批交易捆綁成單一交易後再發布至 Ethereum 區塊鏈，藉此降低 gas 費用。

Arbitrum Nitro 透過兩個關鍵方式大幅降低交易成本：

1. 資料壓縮——Nitro 使用強大的資料壓縮技術，減少發布至 Ethereum 區塊鏈上的 CALLDATA 量。
2. Optimistic 執行的情境化——Nitro 在詐欺證明過程中，使用 WebAssembly 指令來解決爭議。

為了進一步降低交易費用，Arbitrum Nova 透過信任假設，將交易資料分享給資料可用性委員會，而非發布至 Ethereum 區塊鏈。對於願意在 Ethereum 的去中心化與安全性上做出一些妥協、且對成本敏感的應用程式而言，Nova 是理想的選擇。

3. 高可擴展性

Arbitrum 區塊鏈將運算與資料儲存的責任轉移至其 layer 2 鏈，該鏈已針對速度與可擴展性進行了優化。

Arbitrum 由一種假設交易有效性的 optimistic rollup 來保障安全。每個驗證者不需要重新執行交易來測試其有效性，這讓使用者與開發者在 Arbitrum 上獲得更高的可擴展性。

然而，可擴展性也伴隨著取捨。舉例來說，交易完成後，使用者若要將資金從 Arbitrum 提領至 Ethereum，通常會面臨長達一週的延遲。這是因為 Arbitrum 的 optimistic rollup 給予驗證者 **7 天的爭議延遲期（Dispute Time Delay，DTD）**來對交易提出質疑。

一旦 Arbitrum 將資料發布至 Ethereum 主鏈，其最終性就與一般 Ethereum 交易相同，這被稱為 Ethereum 等效最終性。

4. 消費者與開發者生態系

截至 2023 年 5 月 4 日，Arbitrum 生態系是 Ethereum 上規模最大的 L2 方案，總鎖定價值（TVL）達 61.7 億美元，市佔率超過 66%。在 gas 成本與活躍錢包數量方面，Arbitrum 也在 L2 生態系中居於領先地位。

由於 Arbitrum 具有 EVM 等效性，Ethereum 開發工具可直接用於在 Arbitrum 上建置應用程式。此外，得益於 Arbitrum 在成本與擴展性方面的諸多優勢，許多頂尖協議如 Uniswap、The Graph 與 Chainlink 都支援 Arbitrum。

Arbitrum 也推出了新的開發者工具以擴展其運作規模，例如 Stylus。Stylus 是一個基於 WebAssembly 的新程式設計環境與虛擬機，號稱可提供 EVM+ 範式。

開發者將能在 Arbitrum 上部署以 Rust、C 及 C++ 編寫的智能合約，這將為開發者帶來與 EVM 更高的互通性。

5. 抗審查性

Arbitrum 依賴定序器（sequencer）來接收使用者的交易請求、執行交易，並將相關資料發布至 Ethereum。定序器會在其**核心收件匣（core inbox）**中接收交易。一旦交易被納入核心收件匣，就會以確定性的方式執行並發布至 Ethereum。

定序器通常會以誠信方式運作，在幾秒鐘內執行交易，並在幾分鐘內將該交易資料發布至 Ethereum。

不過，針對定序器惡意行事的情況，Arbitrum 也設有相應機制。

首先，定序器只能延遲將交易發布至 Ethereum，卻無法提出虛假交易，因為那需要使用者的簽章。

其次，如果定序器未執行某筆交易，使用者可以透過將其發布至延遲收件匣（Delayed Inbox）（一個以「先到先服務」方式運作的佇列）來強制將其納入。定序器若要排除這筆交易，就必須連帶延遲其後方的所有其他交易。

這些機制讓 Arbitrum 具備更強的抗審查性。