以太坊:如何通俗理解Arbitrum的Nitro技術升級？4個關鍵機制_BIT

撰文：Chloe

Arbitrum 是把原本在以太坊上進行的計算工程轉移到 Layer 2 進行，然后不需要進行任何驗證就假設這些計算結果是正確的，并將數據發布回以太坊。但是為了避免有人作惡，設置了 7 天的挑戰期來緩沖（如果發現有人欺詐就扣保證金）。

Arbitrum 在去年 8 月 31 日推出了升級版的 Nitro，它的費用更低、以太坊兼容性更好以及 zk 證明更簡潔，總之是一次全面的升級（而不是針對特定的問題）。不過由于它沒有重新發新鏈，而是從 Arbitrum One 無縫升級，所以還是叫 Arbitrum One。

支撐 Nitro 的關鍵創新可以概括為四點：證明程序、以 Geth 為核心、實現執行與證明分開、交互式欺詐證明的 Optimistic Rollup。

不需要共識機制的證明程序

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Nitro 使用兩階段執行交易。

第一階段：在 Layer2 自行處理

用戶創建了一筆交易，經過錢包簽名確認后，會發送給 Nitro 的 Sequencer（序列器）。

Sequencer 收到信息，通過「狀態轉移函數」過濾掉無效交易，并把剩下的交易公平地進行排隊。

然后不需要任何額外的鏈上確認（如 L1 以太坊），就直接無條件地讓節點在本地執行，并向客戶提供交易收據（包括提交了惡意或者錯誤信息的用戶），這個過程通常只需要一兩秒鐘。

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但此時的交易還沒有向 L1 以太坊提交，有更改的余地，所以稱作「軟確認」，不過對用戶來說，到這一步就已經完事兒，其實后面還有很多步驟來確保安全性。

第二階段

Sequencer 向以太坊發布排隊序列，并最終確認，也就是「硬終結」。

一種發送方式是在給每筆交易排序時，都向所有訂閱者發布即時通知。另一種方式是匯總起來在 L1 以太坊上按批次發布（間隔幾分鐘）。

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需要強調的是，Sequencer 在第一階段的「狀態轉移函數」操作是公開的，任何人都可以根據自己已知的交易順序去計算狀態轉移函數，所有誠實方得到的是相同的結果。

因此，Nitro 的節點不需要共識機制，只需要獲取交易序列（即時提取和在以太坊上批次提取），并自行在本地運行就可以了，所以會顯著降低成本。

用 Go 語言重寫的節點軟件 Geth

Geth 即 go-ethereum，顧名思義，是用 Go 語言編寫的以太坊節點軟件，讓礦工去執行交易，這是 Nitro 最核心的部分。

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Arbitrum 的舊方案方案是通過定制的 Arbitrum 虛擬機（AVM）來模擬 EVM，它的一些內部邏輯在 EVM 不一致（例如 Gas 的計算），所以僅限于低級指令。

而 Geth 則基本完全支持以太坊的數據結構、格式和虛擬機，所以可以實現以太坊高度兼容。

值得一提的是，Geth 是拋棄了舊方案積累的堆棧（用自己定制的語言 mini 來實現自定義邏輯），直接另起爐灶用 Go 語言編寫的，大部分開發工作都是借鑒了現有的開箱即用的代碼，而且整體上也更精簡。

執行與證明分別兩套代碼

Layer2 的任務有兩個——執行和證明，這是兩個側重點，無法兼顧，因此 Nitro 用不同的代碼來實現。

不過都是同一套源代碼，剛才提到的讓礦工去執行交易的節點軟件 Geth 用的是源代碼，執行速度更快。

但是關于欺詐證明的代碼，則編譯為二進制的 wasm 格式，特點是可移植、體積小、加載快并且兼容 Web。而且 Nitro 又對 wasm 格式進行了微調，讓它更適合與鏈交互，稱之為 WAVM 代碼。

在 WASM 代碼上進行 Arbitrum 的交互式欺詐證明，就取代了 Arbitrum 虛擬機（AVM）的架構，直接以標準的語言和工具來構建和編譯。

互相檢舉的交互式欺詐證明

Nitro 采用的證明系統是他們首創的「交互式欺詐證明」。

簡單來說，所有的交易完成后還要預留 7 天時間接受驗證者的檢查（是否為欺詐或無效），如果確實有問題那就重新執行。

驗證者相當于以檢舉為生的賞金獵人，但是為了避免有人通過誣告來擾亂秩序，還允許賞金獵人之間相互檢舉揭發，這樣雙方不斷舉證，直到一方不再跟進為止。

最后把檢舉的這筆交易提交到以太坊上執行并驗證到底誰是錯誤的，并把誣告者的保證金分給挑戰誣告者的賞金獵人。

這就是交互式欺詐證明，相當于用市場化的手段引入了外部監管者，是一種治理機制上的創新，可以極大地提高驗證效率和準確性。

總結

作為 Arbitrum 的迭代版本，Nitro 目前已協助啟動數百個項目，積累數十萬的獨立用戶，數百萬筆的交易和數十億美元的橋接資產，目前占市場優勢地位。

除了使用 Nitro 這套技術升級了 Arbitrum One，Arbitrum 團隊還希望用它創建特定應用的 Rollups，他們未來還想吸納 Solana 和 Cosmos 生態的資源（尤其是開發者）。

Arbitrum 在生態孵化運營上的能力有目共睹，與此同時也攻克了大量技術上的瓶頸（尤其是以非區塊鏈的方式來完美解決），充分展示了團隊的創造力。相信從 Layer2 一路走來的他們，會走向更大的生態。

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