Сеть Arbitrum: как работает Layer 2 решение для масштабирования Ethereum, обзор и сравнение

Переводы в Ethereum стали дорогими. За простую транзакцию приходится платить $20-50, а подтверждение занимает минуты. Это отпугивает новых пользователей и тормозит развитие децентрализованных приложений. Сеть Arbitrum решает эту проблему через Layer 2 технологию. Разберёмся, как это работает и что даёт пользователям.

Arbitrum — это блокчейн второго уровня, построенный поверх Ethereum. До перехода основной сети на алгоритм Proof-of-Stake пропускная способность составляла всего 15 транзакций в секунду. Такая низкая скорость создавала очереди, а стоимость газа взлетала до небес при малейшей нагрузке.

Решения второго уровня обрабатывают транзакции вне основной сети Ethereum, снимая с неё нагрузку. Arbitrum объединяет множество операций в единый пакет, который затем подтверждается в основной сети. Этот подход даёт высокую скорость работы и низкие расходы, при этом безопасность остаётся на уровне Ethereum.

По объёму заблокированных активов (TVL) сеть Arbitrum занимает первое место среди всех Layer 2 решений и четвёртое в общем рейтинге после Ethereum, BNB Chain и Tron. В экосистеме заблокировано более $6 млрд криптовалюты. Это говорит о высоком доверии пользователей и разработчиков к проекту.

Эд Фелтен начал исследовать технологию роллапов ещё в 2014 году. Он работал профессором компьютерных наук в Принстонском университете, даже занимал должность заместителя технического директора президента Барака Обамы в Белом Доме.

В 2018 году Фелтен объединился с учёными Стивеном Голдфедером и Гарри Калоднером. Все трое специализировались на криптографии и блокчейн-технологиях. Они основали компанию Offchain Labs в Нью-Йорке, чтобы решить проблему масштабируемости Ethereum.

Первые инвестиции пришли быстро. В 2019 году проект привлёк $3,7 млн в посевном раунде от фондов Compound VC и Pantera Capital. Весной 2021 года, перед запуском альфа-версии сети стартап провёл раунд серии A на $20 млн.

После официального запуска основной сети в августе 2021 года Offchain Labs объявила о привлечении $120 млн в раунде серии B. Инвестиции возглавил фонд Lightspeed Venture Partners. В числе других крупных инвесторов оказались Polychain Capital, Ribbit Capital, Redpoint Ventures и Coinbase Ventures. Оценка компании достигла $1,2 млрд.

Основа Arbitrum — технология Optimistic Rollup. Роллап объединяет множество транзакций в единый пакет, который подтверждается в блокчейне первого уровня. Это уменьшает нагрузку на основную сеть и стоимость каждой операции.

Валидаторы работают по принципу «невиновен, пока не доказано обратное». Они предполагают, что все транзакции добавлены в пакет по правилам алгоритма консенсуса Proof-of-Fraud. Проверка происходит только при выявлении мошенничества.

Механизм защиты Arbitrum построен на нескольких ключевых элементах, которые обеспечивают надёжность работы:

🔒 Децентрализованная проверка. Любой участник может стать валидатором и отслеживать попытки обмана. Сеть остаётся в безопасности, пока хотя бы один валидатор ведёт себя честно.

⚖ Система штрафов. Когда обман доказан, недобросовестный валидатор теряет свой депозит через механизм слешинга. Часть конфискованных средств получают «детективы», которые вывели мошенника на чистую воду.

⚙ Совместимость с EVM. За передачу транзакций между уровнями отвечает Arbitrum Virtual Machine (AVM) — виртуальная машина, полностью совместимая с Ethereum. Операционная система ArbOS исполняет смарт-контракты и обрабатывает операции на втором уровне.

Процесс выглядит просто: пользователь инициирует операцию, она попадает к узлу Sequencer, который создаёт последовательность. Когда набирается достаточно операций, формируется пакет, который сжимается и отправляется в Ethereum.

Параллельно транзакции передаются валидаторам Arbitrum. После формирования блока данные уходят в Ethereum, и операция считается завершённой. Основная сеть сопоставляет информацию из сжатого пакета с полным блоком.

Валидаторы могут оспорить блок в течение семи дней. Вывод активов через нативный мост занимает примерно неделю. Альтернативные мосты через пулы ликвидности работают быстрее.

Для оплаты комиссий используется ETH, как и в Ethereum. Перевод в Arbitrum в среднем на 90-95% дешевле основной сети.

Первая версия основной сети появилась в мае 2021 года для закрытого круга разработчиков. Публичный запуск состоялся в сентябре того же года.

Сеть не использует привычные алгоритмы консенсуса вроде Proof-of-Work или Proof-of-Stake. Безопасность поддерживают валидаторы Ethereum.

Разработчикам удалось добиться совместимости транзакций не только между разными уровнями в блокчейнах, но и между сетями с различными механизмами консенсуса. Комиссии при загруженности составляли всего несколько центов.

Вторая версия основной сети получила название Nitro в августе 2022. Она использует технологии WASM и Geth для улучшения совместимости с виртуальной машиной Ethereum.

WASM позволяет создавать исходный код и компилировать приложения на стандартных языках программирования: C, C++, Rust и Go. До перехода на WASM разработчики использовали собственную виртуальную машину AVM. Новая технология привлекла программистов, которые предпочитают более распространённые инструменты.

Ядро EVM-движка Geth определяет стандарт Ethereum в блокчейне Arbitrum. Geth — самый популярный клиент, который поддерживает EVM и отвечает за обработку транзакций, выпуск и работу смарт-контрактов.

Переход на Nitro дал ощутимые результаты: производительность выросла в 7-10 раз, улучшенное сжатие данных снизило комиссии, появилась функциональная совместимость с первым уровнем Ethereum и единая система расчёта газа.

В июле 2022 года команда запустила отдельную сеть Arbitrum Nova на основе технологии AnyTrust. Это сайдчейн, который управляется специальным комитетом валидаторов с минимальным требованием к количеству честных членов.

Главное отличие Nova от Arbitrum One — дополнительная проверка транзакций комитетом. Члены подписывают сертификат доступности данных (DAC) для пакетов перед отправкой в Ethereum. Для корректной работы достаточно двух честных членов.

DAC позволил снизить комиссии ещё сильнее. Если в Arbitrum One стоимость газа составляет около 5-6 центов, то в Nova — менее 1 цента. Сеть ориентирована на игровые приложения и другие высокопроизводительные dApps.

В комитет по доступности данных входят несколько участников, включая Infura, Offchain Labs, Google Cloud и Reddit. Это делает Nova более централизованной по сравнению с Arbitrum One.

В марте 2023 года команда Arbitrum запустила собственный токен ARB и провела масштабную раздачу среди пользователей. Аирдроп стал одним из самых ожидаемых событий года в криптоиндустрии.

ARB — токен управления стандарта ERC-20 на базе Ethereum. Владельцы выдвигают и голосуют за предложения по улучшению сети через Arbitrum DAO.

Голосование работает по принципу взвешенных голосов: количество зависит от числа токенов у пользователя. Крупные держатели получают больший вес в голосовании. Предусмотрены механизмы делегирования, когда владелец передаёт право голоса другому участнику.

Первоначальная эмиссия составила 10 млрд токенов. В токеномике заложена инфляция 2% годовых — именно на столько будет расти выпуск ежегодно. За один год к 10 млрд максимум добавится 200 млн ARB.

Эмиссия разделена между основными участниками экосистемы:

🔵 42,78% (4,278 млрд) получили участники DAO. Часть объёма уже распределена между проектами в экосистеме. Дальнейшее распределение определяется путём децентрализованного голосования, возможно в виде грантов новым проектам.

🟣 26,94% (2,694 млрд) достались команде Offchain Labs и адвайзерам проекта. Это весомая доля, которая начнёт разлочиваться через год с момента запуска и будет распределяться ежемесячно в течение трёх лет.

🟢 17,53% (1,753 млрд) распределили между пользователями через аирдроп. Для получения токенов нужно было активно использовать продукты экосистемы в течение года. Количество ARB зависело от числа транзакций, набора использованных приложений и сроков участия.

🟡 1,13% (113 млн) получили разработчики приложений на Arbitrum DAO. Эти монеты могли попасть в циркулирующий объём сразу после раздачи.

Вместе команда, адвайзеры и инвесторы получили 44,47% эмиссии. Средняя цена входа инвесторов составила около $0,07 ($123 млн инвестиций разделить на 1,753 млрд токенов).

Токен ARB уже торгуется на крупных биржах: Binance, ByBit, Kraken, Bitfinex, OKX и Huobi. Максимальная цена при листинге достигала $14, но из-за большого объёма токенов от аирдропа возникло давление на цену. Многие участники раздачи продали токены сразу после получения.

Блокчейн-экосистема Arbitrum включает сотни проектов и протоколов, которые обеспечивают сеть ликвидностью и привлекают пользователей. На платформе работает более 280 децентрализованных приложений — больше, чем у Solana, Tron и Cardano вместе взятых.

С сетью интегрированы крупнейшие децентрализованные финансовые сервисы, которые предлагают разнообразные возможности для работы с криптовалютой:

👉Uniswap обеспечивает децентрализованный обмен криптовалюты через автоматические маркет-мейкеры. Здесь можно обменивать токены без посредников.

👉SushiSwap предлагает свопы с дополнительными инструментами для фарминга. Пользователи получают вознаграждения за предоставление ликвидности.

👉Curve специализируется на обмене стейблкоинов. Минимальное проскальзывание делает платформу идеальной для крупных транзакций со стабильными монетами.

👉1inch агрегирует ликвидность с разных бирж. Протокол автоматически находит лучшие цены для свопов, разбивая заказы между несколькими источниками.

👉Aave позволяет занимать и давать в долг криптовалюты под залог. Ставки определяются автоматически в зависимости от спроса и предложения.

👉GMX предоставляет торговлю бессрочными фьючерсами с кредитным плечом до 50x. Протокол использует единый пул ликвидности для всех активов.

👉Radiant Capital работает как мультичейн-протокол кредитования. Пользователи могут занимать активы в одной сети под залог в другой.

👉Camelot функционирует как децентрализованная биржа с уникальными механиками распределения наград и поддержкой NFT-позиций.

Поддерживаются популярные стейблкоины: USDT, USDC, DAI, FRAX и TUSD. Это даёт пользователям стабильность при работе с волатильными активами.

Arbitrum совместим со всеми топовыми криптокошельками, что упрощает начало работы с сетью:

💎MetaMask остаётся самым популярным выбором для работы с Ethereum и Layer 2 решениями. Браузерное расширение и мобильное приложение поддерживают все функции сети.

💎Trust Wallet обеспечивает мобильный доступ к экосистеме. Приложение доступно на iOS и Android с поддержкой множества блокчейнов.

💎Rabby оптимизирован для работы с несколькими сетями одновременно. Кошелёк автоматически переключается между блокчейнами при взаимодействии с dApps.

💎SafePal сочетает программный и аппаратный кошельки. Приватные ключи хранятся на физическом устройстве, что повышает безопасность.

💎Coinbase Wallet интегрирован с одноимённой биржей. Пользователи могут быстро переводить средства между биржей и кошельком.

По умолчанию сеть Arbitrum не отображается в MetaMask. Добавить её можно через сайт ChainList: подключите кошелёк, найдите нужную сеть, кликните по кнопке «Add to Metamask» и подпишите транзакцию.

Крупнейшие централизованные биржи добавили поддержку Arbitrum: Binance, OKX, Gate и KuCoin предоставляют возможность отправки ETH и стейблкоинов в эту сеть. Это упрощает ввод и вывод средств для миллионов пользователей.

С Arbitrum работает более 20 кроссчейн-мостов, которые обеспечивают связь с другими блокчейнами:

✅Multichain поддерживает переводы между десятками блокчейнов. Один из старейших мостов с проверенной репутацией и большими объёмами ликвидности.

✅Hop Exchange специализируется на быстрых переводах между Layer 2 решениями. Не нужно ждать семь дней для вывода в основную сеть Ethereum.

✅Stargate использует единый пул ликвидности для всех сетей. Технология обеспечивает мгновенную финализацию и гарантированную ликвидность.

✅Across обеспечивает мгновенные переводы через систему relay-узлов. Пользователи получают средства за секунды вместо минут или часов.

Практическое применение Arbitrum охватывает широкий спектр операций в мире децентрализованных финансов:

Эти возможности делают Arbitrum универсальной платформой для различных финансовых операций в блокчейне.

Optimism использует схему свершения (fraud proofs), которая требует доверия к конкретным игрокам для подтверждения корректности транзакций. Arbitrum минимизирует необходимость доверия, отдавая предпочтение децентрализованным проверкам.

Сроки финализации различаются существенно. Optimism может требовать до недели для окончательного подтверждения транзакции, что неудобно во многих сценариях. Arbitrum стремится к более быстрой финализации, хотя базовый период оспаривания составляет около семи дней при выводе через нативный мост.

Производительность Arbitrum выше: сеть обрабатывает до 40 000 транзакций в секунду против 2 000 TPS у Optimism. Это делает Arbitrum более подходящим для высоконагруженных приложений.

zkSync использует доказательства с нулевым разглашением (zk-rollups), что принципиально отличает его от Arbitrum. Технология zk-rollups обеспечивает мгновенную финализацию транзакций, в то время как Optimistic Rollup требует периода оспаривания.

Комиссии в zkSync могут быть ещё ниже благодаря компрессии данных. Уровень безопасности zk-proofs многими считается более строгим, чем у fraud proofs, используемых в Optimistic Rollup.

Arbitrum выигрывает в совместимости с EVM. Разработчики могут переносить приложения без изменений кода. zkSync требует адаптации через zkEVM, что создаёт дополнительные сложности.

Polygon превосходит Arbitrum по производительности. Сеть обрабатывает до 65 000 транзакций в секунду против 40 000 TPS у Arbitrum. Polygon также лидирует по количеству активных пользователей: 313 000 против 100 000.

По размеру комиссий Arbitrum занимает лидирующие позиции среди всех блокчейнов второго уровня. Средняя стоимость транзакции в Arbitrum One составляет $0,05-0,10, в Nova — менее $0,02.

Arbitrum имеет более развитую DeFi-экосистему с интеграцией крупнейших протоколов. Polygon ориентирован на более широкий спектр применений, включая игры и NFT.

Arbitrum — Optimistic Rollup с полной совместимостью EVM. Комиссии $0,02-0,10. Финализация через нативный мост занимает около 7 дней. Фокус на массовом использовании DeFi.

Optimism — Optimistic Rollup с полной совместимостью EVM. Комиссии $0,05-0,15. Финализация около 7 дней. Приоритет на простоте и скорости запуска проектов.

zkSync — ZK-rollup с частичной совместимостью через zkEVM. Комиссии $0,01-0,05. Мгновенная финализация. Упор на безопасность и масштабирование.

Polygon — Sidechain с полной EVM-совместимостью. Комиссии $0,01-0,05. Быстрая финализация. Универсальная платформа для различных применений.

Сеть Arbitrum предлагает ряд значимых преимуществ, которые выделяют её среди конкурентов:

✅ Развитая экосистема — более 280 децентрализованных приложений работают на платформе. По этому показателю Arbitrum уступает только Polygon среди решений второго уровня. Широкий выбор DApps охватывает все основные направления: от DeFi до NFT.

✅ Низкие комиссии — средняя стоимость транзакции в Arbitrum One редко превышает $0,10, в Nova — $0,02. Это на 90-95% дешевле прямых операций в Ethereum, что делает сеть доступной для массового использования.

✅ Быстрая обработка — пользователи получают подтверждения за секунды, а не минуты. Это критично для приложений, требующих высокой отзывчивости.

✅ Полная EVM-совместимость — разработчики переносят смарт-контракты из Ethereum без изменений кода. Широкий набор инструментов SDK позволяет писать программы на привычных языках: C, C++, Rust и Go.

✅ Высокая безопасность — валидаторы Ethereum обеспечивают защиту сети. Arbitrum наследует надёжность основного блокчейна. Механизм fraud proofs мотивирует участников вести себя честно через систему штрафов и вознаграждений.

✅ Сильные партнёры — среди инвесторов Pantera Capital, Polychain Capital, Coinbase Ventures и другие крупные фонды. Общий объём привлечённых инвестиций превышает $140 млн, что подтверждает надёжность проекта.

При всех преимуществах у сети есть ограничения, которые стоит учитывать:

⚠ Централизация Nova — зависимость от комитета DAC в случае Arbitrum Nova создаёт точку централизации. Хотя для корректной работы достаточно двух честных членов, сам факт закрытого комитета вызывает вопросы о децентрализации.

⚠ Концентрация токенов — команда и инвесторы контролируют 44,47% эмиссии. Это даёт им значительное влияние на принятие решений в DAO на начальном этапе развития проекта.

⚠ Медленный вывод средств — период через нативный мост составляет около семи дней из-за механизма оспаривания транзакций. Альтернативные мосты через пулы ликвидности работают быстрее, но создают дополнительные риски.

⚠ Ограниченная производительность — Arbitrum обрабатывает 40 000 транзакций в секунду против 65 000 TPS у Polygon. При резком росте активности это может привести к перегрузкам.

⚠ Меньшая пользовательская база — у Arbitrum около 100 000 активных пользователей против 313 000 у Polygon. Это ограничивает сетевые эффекты по сравнению с некоторыми конкурентами.

⚠ Риски при пиковых нагрузках — во время аирдропа ARB сеть временно остановилась из-за перегруза. Это показало пределы масштабируемости при экстремальных условиях.

⚠ Отставание в zk-технологиях — интеграция решений с доказательствами с нулевым разглашением идёт медленнее, чем у конкурентов вроде zkSync. Хотя Optimistic Rollup проще в реализации, zk-технологии теоретически более эффективны.

Arbitrum подходит для тех, кому важны низкие комиссии и совместимость с Ethereum. Следите за развитием токена ARB и голосованиями в DAO, если планируете долгосрочное участие в экосистеме. Диверсифицируйте риски между разными Layer 2 решениями вместо того, чтобы держать все средства в одной сети.