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ARB:金色觀察|簡析Arbitrum Rollup虛擬機的設計原理_TRU

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Time:1900/1/1 0:00:00

Arbitrum和Optimism是以太坊Layer2擴容的主要項目,因為兩者是以Rollup為技術核心實現的二層擴容,符合以太坊未來發展方向。

但面對未來豐富的生態應用預期,需要一個虛擬機來實現可編輯能力。因為Rollp的技術核心,卻讓這個方向成為一個實現略難的技術需求,目前兩者也限于虛擬機并不成熟。使得在這一層的可編輯能力有所限制。

今天本文中,我們將摘錄資料來了解Arbitrum網絡的虛擬機設計原理。

AVM設計的起點是基于以太坊虛擬機(EVM),因為Arbitrum目標是高效地執行為EVM編寫或編譯的程序,所以Arbitrum并未更改EVM設計的絕大部分。例如,AVM采用EVM的數據類型以及對EVM整數進行的操作指令等。

金色晨訊 | 12月15日隔夜重要動態一覽:21:00-7:00關鍵詞:拜登、CBDC、灰度、IOTA

1.拜登正式贏得美國大選;

2.法國央行將進行八項實驗以測試CBDC潛力;

3.灰度資產管理總規模達到130億美元;

4.CME比特幣期貨12月合約收漲近7%;

5.IOTA Chrysalis公共測試網已上線;

6.美股三大指數收盤漲跌互現 區塊鏈概念股漲跌各異;

7.川財證券研究所所長:數字人民幣將使銀行IT體系面臨重建;

8.比特幣夜間持續上漲,日內最低報19111.56美元,最高報19350美元。[2020/12/15 15:12:28]

這樣看來,AVM和EVM之間的差異源于Arbitrum的layer2需求和Arbitrum的多輪挑戰協議。

金色午報 | 4月22日午間重要動態一覽:7:00-12:00關鍵詞:數字美元錢包、蘇州市、Dash減產

1.姚前:數字美元錢包充當“撒錢”的“直升機” 可謂是恰逢其時。

2.國家發改委高技術發展司司長:“新基建”包含區塊鏈等新技術。

3.蘇州市區塊鏈技術和產業協會已正式成立。

4.中國銀行自4月22日起暫停客戶原油寶新開倉交易。

5.中金:區塊鏈有望最先在政務和金融領域大規模落地。

6.趙錫軍:央行數字貨幣重點在于如何與傳統貨幣進行融合。

7.Dash預計將于4月28日減產。

8.11家投資公司要求SEC停止泄漏Telegram的ICO戰略。

9.Dai穩定費率全面下調預期鼓勵市場提供更多Dai流動性。[2020/4/22]

執行與證明

金色財經現場報道 胡磊:IBM致力于開源項目的標準治理和維護:在IBM & Avazu區塊鏈技術賦能與場景應用沙龍上,IBM沃森與云平臺事業部、云計算區塊鏈解決方案專家胡磊分享目前IBM區塊鏈產品和服務框架。他指出IBM提供端到端的服務,具備從咨詢、設計、開發到實施和維護的服務能力。IBM已經在生態環境、解決方案、平臺建設和HYPERLEDGER等層面進行了布局。值得注意的是,胡磊指出IBM致力于開源項目的標準治理和維護,未來會在區塊鏈游戲和區塊鏈廣告等層面加強布局。[2018/6/6]

與EVM架構不同,Arbitrum需要支持本地執行和受信證明。基于EVM的系統通過重新執行有爭議的代碼來解決爭議,而Arbitrum依賴于形成最終證明的挑戰協議解決爭議。

Arbitrum希望在本地可信環境中針對速度做優化執行,因為本地執行是常見情況。系統很少需要證明,但需要一直保持準備證明的狀態。

操作系統

Arbitrum使用2層操作系統ArbOS。ArbOS控制單獨合約的執行,以將它們彼此隔離并跟蹤它們的資源使用情況。

此外,上面這些功能是執行在2層的可信軟件中,而不是像以太坊那樣將可信添加到的1層網絡搭建的強制規則中,這樣參與者都會從2層較低的計算和存儲成本中受益,而不是必須將這些資源成本作為1層EthBridge合約的一部分進行管理,增加成本。

Merkleize

任何依賴斷言和爭議解決的2層協議都必須定義一個規則,用于對虛擬機的完整狀態進行Merkle哈希。該規則必須是架構定義的一部分,因為它依賴于解決爭議。

維護的Merkle哈希在需要重新計算時也需要保持有效。這會帶來一些構建內存的影響。任何大型且可變的存儲結構對于Merkleize來說都是較貴的,并且Merkleize的算法必須是架構規范的一部分。

AVM架構通過只有大小有限、不可變的內存對象來應對這一需求,這些對象可以通過引用包含其他元組。元組不能就地修改,但有一條指令可以復制帶有修改的元組。這允許構建樹結構,其行為類似于大型平面存儲器。通過訪問在內部使用元組的庫,應用程序可以使用諸如大型平面數組、鍵值存儲等功能。

元組的語義使得創建元組的循環結構變得不可能,因此AVM實現可以通過使用引用計數的、不可變的結構來安全地管理元組。每個元組值的哈希只需要計算一次,因為內容是不可變的。

代碼點

代碼的常規組織是存儲指令的線性陣列,并需要保持指向下一條指令的程序計數器。使用這種傳統方法,證明執行指令需要對數時間和空間,因為必須提供Merkle證明來證明當前PC下的指令。

AVM使用這種傳統的執行方法,但它增加了一個功能,使證明和證明檢查需要恒定的時間和空間。出于證明目的,“程序計數器”被替換為“當前代碼點哈希”值,它是機器狀態的一部分。

在正常執行中,實現通常只使用傳統架構上的PC值。但是,當需要證明時,證明者可以使用查找表來獲取與任何相關PC對應的代碼點哈希值。

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