測算 EIP-4844 對 Layer2 協議費用和利潤的影響

第二層解決方案（L2）如Rollups（Arbitrum、Optimism、zkSync）能解決以太坊的可擴展性問題，同時EIP-4844的實施將降低L1成本开銷，為L2代幣經濟學和去中心化排序器機制帶來影響。

1、第 2 層解決方案

以太坊主網目前平均每秒處理 12 筆交易，在網絡活動頻繁期間，交易成本已達到大多數用戶無法使用的水平。這種可擴展性問題源於這樣一個事實：網絡中的每個節點都需要存儲和驗證網絡上發生的所有交易。

為了解決這個問題並擴展以太坊，發明了第 2 層解決方案 (L2)。第 2 層是一個獨立的區塊鏈，它擴展了以太坊並繼承了以太坊的安全保證。L2 本質上是一個獨立的區塊鏈，用戶可以在主鏈（以太坊）之外進行交易。每個第 2 層解決方案都有自己的一套安全保證和權衡。以太坊上最流行的第 2 層擴展形式是 Rollups（Arbitrum、Optimism、zkSync）。

2、匯總（Rollup）

Rollup是 L2 解決方案，在返回到 L1 之前處理 L1 的事務。以太坊上的標准交易通常為 156 字節，籤名是數據最密集的。因此，Rollup會在 L2 執行環境上處理許多事務，然後將它們捆綁為一個事務以發布到 L1 進行常規狀態驗證。將多筆交易捆綁為一筆交易的行為減少了每筆交易支付的天然氣費用，因為它被分為多筆交易而不是一筆交易。然而，並非所有Rollup都是相同的，並且有許多不同的類型：

• 智能合約Rollup

  - OP-Rollup（Arbitrum、Optimism）

  - ZK-Rollup（Matic 的 zkEVM、zkSync、Scroll）

• Celestiums

• 神聖的Rollup

• 主權Rollup

1）智能合約Rollup

智能合約Rollup是用戶將資金發送到 L1 上的Rollup智能合約的Rollup，然後該智能合約管理交易和狀態變化。

一般來說，Rollup和區塊鏈的關鍵組成部分是默克爾樹。Merkle 樹是存儲每個人資金狀態和發生的交易的數據結構，允許 L1 驗證 L2 上的狀態，而無需下載整個狀態。簡單來說，用戶用自己的資金在 L2 上進行交互和交易（從而改變狀態），L2 會定期向 L1 發送狀態的 Merkle 根，以便 L1 可以驗證鏈的狀態。

除了將 Merkle 根發布到 L1 之外，L2 還必須發布足夠的 Merkle 樹更改數據，以便用戶能夠自己完全重新創建 Merkle 樹。如果不提供這些數據，如果 L2 因任何原因發生故障，用戶將被困在 L2 上。因此，L1 智能合約具有“緊急功能”，如果 L2 出現故障，用戶可以從智能合約Rollup中提取資金。您可以在下面查看每個主要 L2 的相關風險信息。

2）證明

L1 需要某種證明來確保 L2 發送的 Merkle 根實際上是有效的，這就是兩個主要智能合約Rollup的不同之處。使用的兩個主要證明是欺詐證明和零知識證明。

3）OP-Rollup

像 Arbitrum 和 Optimism 這樣的OP-Rollup使用欺詐證明來最終確定狀態。欺詐證明的工作原理如下：

1. L2 節點將 Merkle 根以及小額債券發布到 L1 智能合約

2. L1 智能合約默認信任 L2 節點，這就是“樂觀”一詞的由來 - L1 樂觀地信任 L2 更新。

3. 但是，此狀態更改在 7 天內不會成為最終結果。

4. 在這 7 天內，有人可以提交證明，證明提交的 Merkle 根是欺詐性的，這將恢復更新，並通過將提交的保證金交給欺詐性更新的報告者來懲罰 L2 節點。

5. 報告者可以通過驗證狀態根更改中發生的所有交易並確認這些交易上的每個籤名都是有效的來證明更新是欺詐性的。這是因為 L2 節點發布 Merkle 根和足夠的 Merkle 更改數據來重新創建 Merkle 樹。

6. 如果在 7 天的爭用期內沒有對狀態轉換提出爭議，則更新將最終確定並被認為是不可變的。

4）ZK-Rollup

ZK-Rollup使用零知識證明。他們的工作方式是這樣的：

1. 第 2 層節點將 Merkle 根以及 ZK 證明發布到 L1 智能合約，證明 L2 正確處理了交易並生成了新的 Merkle 根。

2. 如果第 2 層節點嘗試發布欺詐性更新，他們將無法生成有效的 ZK 證明，因此 L1 智能合約將不會接受新的 Merkle 根。

3. 一旦 ZK 證明得到驗證，狀態更新就會立即解決。

3、測序儀

排序器是 L2 收集交易並將交易發布回以太坊基礎鏈的機制。在當前的集中狀態下，它們的工作方式如下：

1. 用戶在 L2 上提交交易 - DeFi、NFT、發送/接收等

2. 這些交易由集中排序器收集

3. 然後，這些交易（調用數據/狀態差異）由排序器（區塊構建）排序為單個區塊或批量交易

4. 目前，L2 排序器使用先進先出 (FIFO) 排序方法對這些事務進行排序。

5. 然後，排序器將此批量交易提交回以太坊主網以包含在區塊中

在目前的狀態下，Rollup的排序器由一個實體集中和控制（Arbitrum 的離线實驗室和 Optimism 的 Optimism PBC）。這種集中化會導致Rollup出現單點故障，並可能導致活力問題（以及缺乏審查阻力）——如果排序器出現故障，L2 就無法正常運行。

例如，六月初，Arbitrum 的排序器遇到了一個錯誤，導致其批次在鏈上恢復，從而導致發送批次的天然氣成本損失。在短時間內，批量提交者沒有燃料，並且無法正確處理與以太坊的交易。

4、L2 gas費

現在我們將研究兩個主要的智能合約Rollup如何計算用戶將支付的燃氣費及其對集中排序器底线的影響。

在 Arbitrum 和 Optimism 上，用戶支付兩種交易成本：

1. L2 Gas/執行費

2. L1 通話數據/安全費

1）L2 Gas/執行費

L2 Gas 費與以太坊 Gas 費的運作方式類似。L2 上的每筆交易都必須支付 Gas/執行費，等於交易使用的 Gas 量乘以交易平臺附加的當前 Gas 價格。

L2_gas_price * L2_gas_used

2）L1 通話數據/安全費

L1 呼叫數據費用用於支付將交易發回以太坊的費用。該費用的存在是因為 Sequencer 或在以太坊上發布 Sequencer 交易批次的批次發布者支付 L1 Gas 以在以太坊上發布交易。

L1_gas_price_estimate * (L1_calldata_size + L1_buffer)

3）定序器收入模型

在目前的形式中，樂觀Rollup（ORU）通過單個集中排序器的操作產生收入。未來，ORU 預計最終將去中心化，這將為通過 MEV 獲得其他收入流打开大門，或者要求排序器運營商質押原生Token/分享收入分成。

但目前，用最簡單的表示方式，我們可以認為排序器向 ORU 用戶收取 L2 交易費用（排序器收入），並且必須支付 L1 gas費才能將包含用戶 L2 交易數據的批次提交到以太坊網絡上（成本#1）以及必須支付運行定序器的運營成本（成本#2）。

更進一步，我們可以將收入和成本分解為具體的組成部分。雖然不同的 ORU（例如 Arbitrum、Optimism）不具有完全相同的定價公式，但它們遵循一個通用框架：

4）收入（L2 Gas 費）

費用 = L1_gas_price_estimate * (L1_calldata_size + L1_buffer) + L2_gas_price * L2_gas_used

5）成本

成本 = L1_actual_gas_price * L1_calldata_size + Sequencer_operational_costs

6）L2 費用定價

在所有 ORU 中，L2 費用價格是 L1 計算規模、L1 計算成本、L2 計算規模和 L2 計算成本的函數。
考慮到所有 L2 排序器在將批次/證明發布回 L1 主網上時都會產生成本，因此在執行 L2 交易時將主網結算的動態成本傳遞回用戶是合乎邏輯的

L2 費用定價在 Arbitrum 和 Optimism 上的工作方式不同。兩者之間一個非常重要的區別在於 Optimism 和 Arbitrum 計算 L1 計算成本的方式。Arbitrum 使用一個為 L1 計算定價的預言機，這意味着在沒有治理投票的情況下，預言機在 4844 之前和之後以相同的方式為 L1 計算定價。但是，Optimism 的 L1 計算包含一個動態开銷（標量）變量，可以通過 Optimism 進行調整團隊調整 L1 計算成本。

7）Arbitrum

Arbitrum 的 L2 費用定價實施了“二維 Gas 費用”的概念，其中 Gas 限制是所使用的 L2 Gas 單位、所使用的 L1 Gas 單位和估計的 L1 Gas 價格的函數。

交易費用（TXFEES）= L2 Gas價格（P）* Gas限額（G）

在哪裏 ：

G = (L2G + ((L1P * L1S) / P))
P = L2 Gas 價格
L1P = 預計 L1 Gas 價格
L1S = 預計使用的 L1 Gas 單位

由此，我們注意到：

• 隨着 L2 Gas 價格的上漲，L2 Gas 限額下降

• L2 Gas 限制隨 L2 計算、L1 Gas 價格和 L1 計算而增加

8）樂觀

與 Arbitrum 一樣，Optimism 的交易費用考慮了 L1 和 L2 計算的成本。樂觀者將這些稱為L2 執行費用和L1 數據/安全費用。

收取的費用 = L2 執行費 + L1 數據/安全費

在哪裏：

L2_執行費用 = (l2_base_fee + l2_priority_fee) * (l2_gas_used)
L1_data_fee = l1_gas_price * (tx_data_gas + 固定_开銷) * 動態_开銷

筆記：

• Dynamic_overhead變量是 Optimism 團隊設置的一個變量，以確保他們的排序器能夠充分補償將交易批次提交回 L1 網絡時產生的 Gas 成本。

• 目前設置為0.684，這表明排序器正在補貼gas成本。

• 從歷史上看，該值主要設置在 1 以上，這表明排序器正在收取額外費用以維持 L1 沉降氣體緩衝區。

隨着時間的推移動態管理費用/L1 標量費用

EIP-4844

目前，Optimistic Rollup 在第 2 層執行和存儲方面的成本較低，但為了遵守數據可用性，將數據發布到第 1 層對於用戶來說仍然是昂貴的。

數據使用 calldata 操作碼發布到以太坊的第一層，因此 Arbitrum 和 Optimism 都在實現 calldata 壓縮算法，例如 Zlib 和 brotli 壓縮算法。這種數據發布的成本很高，佔 L2 用戶支付的交易費用的 80-90%。

然而，在 2023 年 10 月至 2024 年 2 月期間，備受推崇的以太坊改進提案（EIP-4844，Proto-danksharding）計劃推出。EIP-4844 提議在以太坊中添加一種新穎的交易類型，允許接受“blob”數據。與現有呼叫數據的永久存儲不同，這些“blob”將在大約兩周後被刪除或修剪。這些 blob 的大小被設計得足夠小，以減少主網鏈上的存儲开銷。

以太坊第 1 層 (L1) 上的高交易費用是發布批次和證明時 L2 Rollup的主要成本。EIP-4844 對此的影響在於，它顯着降低了 L1 成本开銷，同時允許批量數據的可用時間足夠長，以便發布任何欺詐證明。目前估計，此成本節省系數為當前 L1 批次過帳成本的 10 倍到 100 倍。

5、對測序儀收入影響的高級概述

1）由於 EIP-4844 導致的模型預測變化

在深入研究我們期望看到的 Arbitrum 和 Optimism 的變化之前，重要的是我們要考慮 Arbitrum 和 Optimism 在 L1 計算定價方面的差異（如前面的L2 費用定價部分所述）。考慮到 Arbitrum 的 L1定價oracle，我們現在知道，我們很可能會看到 Arbitrum 將 100% 的費用轉嫁給用戶（除非我們看到治理投票）。這對於 Optimism 來說不一樣，因為他們仍然控制着動態开銷變量（允許他們調整）所節省的金額）。

盡管如此，下面的敏感性表讓我們深入了解 EIP-4844 後可能出現的結果，如果 Arbitrum 決定進行 DAO 投票來確定傳遞的儲蓄百分比，則可能對 Arbitrum 有用。

2）Arbitrum

鑑於上一節中 Arbitrum 的當前財務狀況，我們在某些假設下探討了 Arbitrum 估值可能發生的變化。由於預計 EIP4844 後成本將大幅下降，因此在收入保持不變的情況下，人們預計利潤和利潤率將增加。

通過這些，我們建立了一個敏感度表，顯示了傳遞給用戶的 EIP4844 節省（Y 軸）和 EIP4844 成本降低因素（X 軸，數字越大= EIP4844 節省的費用越高）的不同組合的各種可能結果。

我們在我們認為最有可能出現在 EIP4844 之後的組合中添加了陰影。

通過將 100% 的節省轉嫁給用戶，我們可以假設這種成本節省可以增加 Abritrum 上的交易數量（新的 dApp 類型、更多用戶）。

做出一些假設：

• 保持當前市盈率 (P/E)

• 假設成本降低 10 倍

• 由於節省，交易數量增加

我們可以計算出這些變化的ARB和OP的價格。例如，如果 Tx 數量增長 40%，並且只有 90% 的節省轉移給用戶，則 ARB 的價格為 2.10 美元。

3）Optimism

對OP進行相同的練習，我們得出以下結果。

4）L2 Token經濟學和估值

目前，仲裁和樂觀的唯一價值在於治理；這是 ARB 和 OP 的唯一功能。然而，ARB 和 OP 價值累積可能來自其他兩個來源：交易費用和 MEV。

在目前的狀態下，兩種 L2 解決方案都嚴重依賴其集中式排序器，並且這種集中式區塊構建和提議的所有利潤都轉移到了 Arbitrum 基金會和 Optimism 基金會上。然而，這兩種解決方案都承諾轉向去中心化排序器機制，其中基金會並不是構建和提出 L2 區塊的唯一實體。L2 Token價值累積的第一步是去中心化排序器，這並不是一件容易的事，但是，它可以允許 L2 Token持有者參與通過構建和提議過程生成的價值。

排序器的去中心化很可能通過股權證明機制來實現，用戶可以在該機制中抵押原生 L2 Token。如果質押者不履行職責或有惡意行為，就會被削減。質押者可以賺取部分交易費、MEV（在後 FIFO 世界中）或以原生Token形式獲得質押獎勵。

去中心化排序器非常重要，因為中心化排序器可能會導致用戶交易受到審查，成為瓶頸，提取過多的租金或產生有害的 MEV，並對用戶產生不利影響。

5）Rollup儀表板

我們制作了一個每天更新的跟蹤 Arbitrum 和 Optimism 的Rollup儀表板。這是一個僅查看鏈接，使您能夠跟蹤重要的基本Rollup和排序器指標：

匯總儀表板

注意：以上鏈接指向公共 Google 表格。