2_代币桥接

Arbitrum在layers之间通信的能力可以用来在以太坊和Arbitrum之间进行免信任的资产转移。任何资产/资产类型在理论上都可以进行转移i，如ETH，ERC20代币，ERC-721代币等。

充值和提取以太

将ETH充值到Arbitrum上，需要执行Inbox.depositEth方法。该交易将L1上的ETH转移进Bridge合约中，并在Arbitrum链上指定的地址铸造等量的以太币。

  1. function depositEth(address destAddr) external payable override returns (uint256)

所有充值资金都由Arbitrum的Bridge合约管理。ETH提款使用ArbSys中的withdrawEth方法：

  1. ArbSys(100).withdrawEth{ value: 2300000 }(destAddress)

提现时，Arbitrum侧的ETH余额被销毁，之后在以太坊侧解锁等额以太。

ArbSys.withdrawEth实际上是与ArbSys.sendTxToL1等价的简便方法，其calldataForL1是空。如其他sendTxToL1方法一样，它还需要待挑战期过后在L1上调用Outbox.executeTransaction，以最终领取资金（见在layers之间通信）。一旦一笔提现在收件箱中执行了，用户在L1上的ETH余额就会增加。

ERC20代币的桥接

总括

Arbitrum协议本身在技术上并没有对任何特殊代币标准进行标记，也不存在内建的优先或特殊的代币桥。下面讨论的是Canonical Bridge权威桥，由Offchain Labs实现，也应该是用户和应用主要使用的桥；它是一组在以太坊和Arbitrum上的合约组成的dApp，利用Arbitrum的跨链通信机制来实现理想的代币桥接功能。我们推荐大家使用该桥。

设计理念

我们的设计理念收到了以太坊社区中很多开发者的影响，包括Optimism的Maurelian和Ben Jones的提案，David Mihal的工作，以及Arbitrum上许多项目的反馈，数量太多无法一一列出。

我们使用上述提案中的术语『Gateway 关口』来形容这一机制；具体来说，就是在两个不同域上工作的一对合约，来实现跨链资产转移。

三个核心目标驱动着桥接系统的设计：

  1. 自定义Gateway功能 对许多ERC20代币，『标准』的桥接功能已经足够了：以太坊上的代币合约在Arbitrum上会配对的代币合约。充值一种代币会将一定数量的该代币托管在L1 bridge合约上，在L2配对的合约上铸造等量的代币。L2上的配对合约与标准ERC20代币合约的行为非常像。

提现会在L2侧销毁一定数量的代币，稍后在L1 bridge合约上可领取。

不过，有许多代币需要自定义的Gateway，这些特殊情况很难被标准化地概括出来，例如：

  • 被动生息类型的代币，持币者所持数量会自动增加，这种代币需要确保在L2侧的代币数量也会增加
  • 我们的跨域WETH的实现要求在跨链转移之前要先封包/解包。

因此，桥的架构设计不能只止步于标准的充值/提现功能。新的自定义的Gateway也会不断加入进来。

  1. 每个L1代币合约的L2权威体现 有多个自定义的Gateway是挺不错的，但我们还是想避免一个L1代币在L2上有多个合约/地址（因为这显然让用户和开发者感到非常困惑）。因此，我们需要追踪哪个L1代币使用了哪个Gateway，然后再通过一个权威地址先知来确定以太坊到Arbitrum代币的映射关系。

  2. 领域无关性 此帖让我们认为早期就考虑周全是非常重要的；我们虽然目前专注于在以太坊和Arbitrum链之间的资产转移，但日后，Gateway将会发展为在各种rollup，分片以及其他L1组合进行转移的桥梁。因此我们遵循了域中性的语义，例如『outBoundTransfer』而不是类似『充值』或者『提款』等，来确保接口足够支持一些自定义（特定领域）扩展功能。

权威桥的实现

基于上述理念，我们给出了代币桥接的整体架构：

本架构由三种类型的合约组成：

  1. 资产合约：这些合约就是代币合约本身，如L1上的ERC20和其在Arbitrum上的对应合约。
  2. Gateways：一对实现特定类型的跨链资产转移的合约（一个在L1上，一个在L2上）。
  3. 路由：一对（一个在L1一个在L2）将资产引导至对应的Gateway上的合约。

https://developer.offchainlabs.com/docs/assets/gatewayUML.svg

所有以太坊到Arbitrum的代币转移由L1GatewayRouter合约发起。L1GatewayRouter将代币的充值请求发送给L1ArbitrumGateway合约。L1GatewayRouter负责将L1代币地址映射至其L1 Gateway，由此作为L1/L2的地址权威先知，确保每个代币只对应一个Gateway。L1ArbitrumGateway与L2ArbitrumGateway进行通信（一般/预期通过retryable tickets）。

类似地，Arbitrum到以太坊转移也由L2GatewayRouter合约发起，将该请求发送给L2ArbitrumGateway，然后再与其对应的L1ArbitrumGateway通信（一般/预期通过发信息给发件箱）。

对任意给定的gateway匹配，我们都要求请求发起自GatewayRouter，并且该gateway符合TokenGateway接口标准；TokenGateway接口应该足够灵活，具有足够的可扩展性，以满足桥接任何特定代币的需求。

标准Arb-ERC20桥接

为阐述实践中该流程是怎样的，我们来看一下通过标准ERC20 gateway的SomeERC20Token实现的充值和提现。在此我们假设SomeERC20Token已经在L1GatewayRouter中注册使用了标准ERC20 Gateway。

充值

  1. 用户调用GatewayRouter.outBoundTransfer（以SomeERC20Token的L1地址作为参数）
  2. GatewayRouter查找 SomeERC20Token对应的gateway，并发现它是一个标准ERC20 gateway（L1ERC20Gateway合约）。
  3. GatewayRouter调用L1ERC20Gateway.outBoundTransfer，传递合适的参数。
  4. L1ERC20Gateway托管代币，创建retryable ticket来触发L2上的L2ERC20Gateway的finalizeInboundTransfer方法。
  5. finalizeInboundTransfer在arbSomeERC20Token合约上铸造对应的代币数量。

注意，arbSomeERC20Token是StandardArbERC20的一个实例，其中包含了bridgeMint和bridgeBurn方法，只能由L2ERC20Gateway调用。

2_代币桥接 - 图1

提款

  1. 在Arbitrum上用户调用L2GatewayRouter.outBoundTransfer，它会在arbSomeERC20Token’s的L2ERC20Gateway上再调用outBoundTransfer。
  2. 该操作会销毁对应的arbSomeERC20Token，然后再调用ArbSys并附带一条编码过的给L1ERC20Gateway.finalizeInboundTransfer的信息，该信息最终会在L1上执行。
  3. 在挑战期窗口结束且断言已经被确认后，用户可以调用Outbox.executeTransaction，它会继续调用L1ERC20Gateway.finalizeInboundTransfer的编码信息，将用户的代币从L1ERC20Gateway合约中释放。 2_代币桥接 - 图2

其他类型的Gateway 在上述系统中，一对Gateway合约可以处理许多ERC20的桥接。也就是说，很多L1上的ERC20与其对应的Arbitrum ERC20都是通过一个gateway合约配对的。其他类型的gateway可能会与其桥接的合约有不同的关系。

以我们的WETH实现为例：单个WETH L1合约与单个WETH L2合约挂钩。当将WETH从一个域转移到另一个域，L1/L2 Gateway架构会将域A上的WETH解包为Ether，然后再在域B上封包。这确保了WETH在Arbitrum上的行为同在以太坊上的行为，同时也确保了所有WETH代币在其所在的layer上总是完全抵押的。

不论某些代币的桥接有多高的复杂度，原理上gateway总可以在权威桥系统内对其进行适配。

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