测算 EIP-4844 对 Layer2 协议费用和利润的影响

第二层解决方案（L2）如Rollups（Arbitrum、Optimism、zkSync）能解决以太坊的可扩展性问题，同时EIP-4844的实施将降低L1成本开销，为L2代币经济学和去中心化排序器机制带来影响。

1、第 2 层解决方案

以太坊主网目前平均每秒处理 12 笔交易，在网络活动频繁期间，交易成本已达到大多数用户无法使用的水平。这种可扩展性问题源于这样一个事实：网络中的每个节点都需要存储和验证网络上发生的所有交易。

为了解决这个问题并扩展以太坊，发明了第 2 层解决方案 (L2)。第 2 层是一个独立的区块链，它扩展了以太坊并继承了以太坊的安全保证。L2 本质上是一个独立的区块链，用户可以在主链（以太坊）之外进行交易。每个第 2 层解决方案都有自己的一套安全保证和权衡。以太坊上最流行的第 2 层扩展形式是 Rollups（Arbitrum、Optimism、zkSync）。

2、汇总（Rollup）

Rollup是 L2 解决方案，在返回到 L1 之前处理 L1 的事务。以太坊上的标准交易通常为 156 字节，签名是数据最密集的。因此，Rollup会在 L2 执行环境上处理许多事务，然后将它们捆绑为一个事务以发布到 L1 进行常规状态验证。将多笔交易捆绑为一笔交易的行为减少了每笔交易支付的天然气费用，因为它被分为多笔交易而不是一笔交易。然而，并非所有Rollup都是相同的，并且有许多不同的类型：

• 智能合约Rollup

  – OP-Rollup（Arbitrum、Optimism）

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

• Celestiums

• 神圣的Rollup

• 主权Rollup

1）智能合约Rollup

智能合约Rollup是用户将资金发送到 L1 上的Rollup智能合约的Rollup，然后该智能合约管理交易和状态变化。 

一般来说，Rollup和区块链的关键组成部分是默克尔树。Merkle 树是存储每个人资金状态和发生的交易的数据结构，允许 L1 验证 L2 上的状态，而无需下载整个状态。简单来说，用户用自己的资金在 L2 上进行交互和交易（从而改变状态），L2 会定期向 L1 发送状态的 Merkle 根，以便 L1 可以验证链的状态。

除了将 Merkle 根发布到 L1 之外，L2 还必须发布足够的 Merkle 树更改数据，以便用户能够自己完全重新创建 Merkle 树。如果不提供这些数据，如果 L2 因任何原因发生故障，用户将被困在 L2 上。因此，L1 智能合约具有“紧急功能”，如果 L2 出现故障，用户可以从智能合约Rollup中提取资金。您可以在下面查看每个主要 L2 的相关风险信息。

2）证明

L1 需要某种证明来确保 L2 发送的 Merkle 根实际上是有效的，这就是两个主要智能合约Rollup的不同之处。使用的两个主要证明是欺诈证明和零知识证明。

3）OP-Rollup

像 Arbitrum 和 Optimism 这样的OP-Rollup使用欺诈证明来最终确定状态。欺诈证明的工作原理如下：

1. L2 节点将 Merkle 根以及小额债券发布到 L1 智能合约

2. L1 智能合约默认信任 L2 节点，这就是“乐观”一词的由来 – L1 乐观地信任 L2 更新。

3. 但是，此状态更改在 7 天内不会成为最终结果。

4. 在这 7 天内，有人可以提交证明，证明提交的 Merkle 根是欺诈性的，这将恢复更新，并通过将提交的保证金交给欺诈性更新的报告者来惩罚 L2 节点。

5. 报告者可以通过验证状态根更改中发生的所有交易并确认这些交易上的每个签名都是有效的来证明更新是欺诈性的。这是因为 L2 节点发布 Merkle 根和足够的 Merkle 更改数据来重新创建 Merkle 树。

6. 如果在 7 天的争用期内没有对状态转换提出争议，则更新将最终确定并被认为是不可变的。

4）ZK-Rollup

ZK-Rollup使用零知识证明。他们的工作方式是这样的： 

1. 第 2 层节点将 Merkle 根以及 ZK 证明发布到 L1 智能合约，证明 L2 正确处理了交易并生成了新的 Merkle 根。

2. 如果第 2 层节点尝试发布欺诈性更新，他们将无法生成有效的 ZK 证明，因此 L1 智能合约将不会接受新的 Merkle 根。

3. 一旦 ZK 证明得到验证，状态更新就会立即解决。

3、测序仪

排序器是 L2 收集交易并将交易发布回以太坊基础链的机制。在当前的集中状态下，它们的工作方式如下：

1. 用户在 L2 上提交交易 – DeFi、NFT、发送/接收等

2. 这些交易由集中排序器收集

3. 然后，这些交易（调用数据/状态差异）由排序器（区块构建）排序为单个区块或批量交易

4. 目前，L2 排序器使用先进先出 (FIFO) 排序方法对这些事务进行排序。

5. 然后，排序器将此批量交易提交回以太坊主网以包含在区块中

在目前的状态下，Rollup的排序器由一个实体集中和控制（Arbitrum 的离线实验室和 Optimism 的 Optimism PBC）。这种集中化会导致Rollup出现单点故障，并可能导致活力问题（以及缺乏审查阻力）——如果排序器出现故障，L2 就无法正常运行。

例如，六月初，Arbitrum 的排序器遇到了一个错误，导致其批次在链上恢复，从而导致发送批次的天然气成本损失。在短时间内，批量提交者没有燃料，并且无法正确处理与以太坊的交易。

4、L2 gas费

现在我们将研究两个主要的智能合约Rollup如何计算用户将支付的燃气费及其对集中排序器底线的影响。

在 Arbitrum 和 Optimism 上，用户支付两种交易成本：

1. L2 Gas/执行费

2. L1 通话数据/安全费

1）L2 Gas/执行费

L2 Gas 费与以太坊 Gas 费的运作方式类似。L2 上的每笔交易都必须支付 Gas/执行费，等于交易使用的 Gas 量乘以交易平台附加的当前 Gas 价格。

L2_gas_price * L2_gas_used 

2）L1 通话数据/安全费

L1 呼叫数据费用用于支付将交易发回以太坊的费用。该费用的存在是因为 Sequencer 或在以太坊上发布 Sequencer 交易批次的批次发布者支付 L1 Gas 以在以太坊上发布交易。

L1_gas_price_estimate * (L1_calldata_size + L1_buffer)

3）定序器收入模型

在目前的形式中，乐观Rollup（ORU）通过单个集中排序器的操作产生收入。未来，ORU 预计最终将去中心化，这将为通过 MEV 获得其他收入流打开大门，或者要求排序器运营商质押原生Token/分享收入分成。 

但目前，用最简单的表示方式，我们可以认为排序器向 ORU 用户收取 L2 交易费用（排序器收入），并且必须支付 L1 gas费才能将包含用户 L2 交易数据的批次提交到以太坊网络上（成本#1）以及必须支付运行定序器的运营成本（成本#2）。

更进一步，我们可以将收入和成本分解为具体的组成部分。虽然不同的 ORU（例如 Arbitrum、Optimism）不具有完全相同的定价公式，但它们遵循一个通用框架：

4）收入（L2 Gas 费）

费用 = 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 费用定价

在所有 ORU 中，L2 费用价格是 L1 计算规模、L1 计算成本、L2 计算规模和 L2 计算成本的函数。
考虑到所有 L2 排序器在将批次/证明发布回 L1 主网上时都会产生成本，因此在执行 L2 交易时将主网结算的动态成本传递回用户是合乎逻辑的

L2 费用定价在 Arbitrum 和 Optimism 上的工作方式不同。两者之间一个非常重要的区别在于 Optimism 和 Arbitrum 计算 L1 计算成本的方式。Arbitrum 使用一个为 L1 计算定价的预言机，这意味着在没有治理投票的情况下，预言机在 4844 之前和之后以相同的方式为 L1 计算定价。但是，Optimism 的 L1 计算包含一个动态开销（标量）变量，可以通过 Optimism 进行调整团队调整 L1 计算成本。 

7）Arbitrum

Arbitrum 的 L2 费用定价实施了“二维 Gas 费用”的概念，其中 Gas 限制是所使用的 L2 Gas 单位、所使用的 L1 Gas 单位和估计的 L1 Gas 价格的函数。

交易费用（TXFEES）= L2 Gas价格（P）* Gas限额（G）

在哪里 ：

G = (L2G + ((L1P * L1S) / P))
P = L2 Gas 价格
L1P = 预计 L1 Gas 价格
L1S = 预计使用的 L1 Gas 单位

由此，我们注意到：

• 随着 L2 Gas 价格的上涨，L2 Gas 限额下降

• L2 Gas 限制随 L2 计算、L1 Gas 价格和 L1 计算而增加

8）乐观

与 Arbitrum 一样，Optimism 的交易费用考虑了 L1 和 L2 计算的成本。乐观者将这些称为L2 执行费用和L1 数据/安全费用。

收取的费用 = L2 执行费 + L1 数据/安全费

在哪里：

L2_执行费用 = (l2_base_fee + l2_priority_fee) * (l2_gas_used)
L1_data_fee = l1_gas_price * (tx_data_gas + 固定_开销) * 动态_开销

笔记：

• Dynamic_overhead变量是 Optimism 团队设置的一个变量，以确保他们的排序器能够充分补偿将交易批次提交回 L1 网络时产生的 Gas 成本。

• 目前设置为0.684，这表明排序器正在补贴gas成本。

• 从历史上看，该值主要设置在 1 以上，这表明排序器正在收取额外费用以维持 L1 沉降气体缓冲区。

随着时间的推移动态管理费用/L1 标量费用

EIP-4844 

目前，Optimistic Rollup 在第 2 层执行和存储方面的成本较低，但为了遵守数据可用性，将数据发布到第 1 层对于用户来说仍然是昂贵的。 

数据使用 calldata 操作码发布到以太坊的第一层，因此 Arbitrum 和 Optimism 都在实现 calldata 压缩算法，例如 Zlib 和 brotli 压缩算法。这种数据发布的成本很高，占 L2 用户支付的交易费用的 80-90%。

然而，在 2023 年 10 月至 2024 年 2 月期间，备受推崇的以太坊改进提案（EIP-4844，Proto-danksharding）计划推出。EIP-4844 提议在以太坊中添加一种新颖的交易类型，允许接受“blob”数据。与现有呼叫数据的永久存储不同，这些“blob”将在大约两周后被删除或修剪。这些 blob 的大小被设计得足够小，以减少主网链上的存储开销。 

以太坊第 1 层 (L1) 上的高交易费用是发布批次和证明时 L2 Rollup的主要成本。EIP-4844 对此的影响在于，它显着降低了 L1 成本开销，同时允许批量数据的可用时间足够长，以便发布任何欺诈证明。目前估计，此成本节省系数为当前 L1 批次过帐成本的 10 倍到 100 倍。

5、对测序仪收入影响的高级概述

1）由于 EIP-4844 导致的模型预测变化

在深入研究我们期望看到的 Arbitrum 和 Optimism 的变化之前，重要的是我们要考虑 Arbitrum 和 Optimism 在 L1 计算定价方面的差异（如前面的L2 费用定价部分所述）。考虑到 Arbitrum 的 L1定价oracle，我们现在知道，我们很可能会看到 Arbitrum 将 100% 的费用转嫁给用户（除非我们看到治理投票）。这对于 Optimism 来说不一样，因为他们仍然控制着动态开销变量（允许他们调整）所节省的金额）。

尽管如此，下面的敏感性表让我们深入了解 EIP-4844 后可能出现的结果，如果 Arbitrum 决定进行 DAO 投票来确定传递的储蓄百分比，则可能对 Arbitrum 有用。

2）Arbitrum

鉴于上一节中 Arbitrum 的当前财务状况，我们在某些假设下探讨了 Arbitrum 估值可能发生的变化。由于预计 EIP4844 后成本将大幅下降，因此在收入保持不变的情况下，人们预计利润和利润率将增加。

通过这些，我们建立了一个敏感度表，显示了传递给用户的 EIP4844 节省（Y 轴）和 EIP4844 成本降低因素（X 轴，数字越大= EIP4844 节省的费用越高）的不同组合的各种可能结果。

我们在我们认为最有可能出现在 EIP4844 之后的组合中添加了阴影。

通过将 100% 的节省转嫁给用户，我们可以假设这种成本节省可以增加 Abritrum 上的交易数量（新的 dApp 类型、更多用户）。

做出一些假设：

• 保持当前市盈率 (P/E)

• 假设成本降低 10 倍

• 由于节省，交易数量增加

我们可以计算出这些变化的ARB和OP的价格。例如，如果 Tx 数量增长 40%，并且只有 90% 的节省转移给用户，则 ARB 的价格为 2.10 美元。

3）Optimism

对OP进行相同的练习，我们得出以下结果。 

4）L2 Token经济学和估值

目前，仲裁和乐观的唯一价值在于治理；这是 ARB 和 OP 的唯一功能。然而，ARB 和 OP 价值累积可能来自其他两个来源：交易费用和 MEV。 

在目前的状态下，两种 L2 解决方案都严重依赖其集中式排序器，并且这种集中式区块构建和提议的所有利润都转移到了 Arbitrum 基金会和 Optimism 基金会上。然而，这两种解决方案都承诺转向去中心化排序器机制，其中基金会并不是构建和提出 L2 区块的唯一实体。L2 Token价值累积的第一步是去中心化排序器，这并不是一件容易的事，但是，它可以允许 L2 Token持有者参与通过构建和提议过程生成的价值。

排序器的去中心化很可能通过股权证明机制来实现，用户可以在该机制中抵押原生 L2 Token。如果质押者不履行职责或有恶意行为，就会被削减。质押者可以赚取部分交易费、MEV（在后 FIFO 世界中）或以原生Token形式获得质押奖励。

去中心化排序器非常重要，因为中心化排序器可能会导致用户交易受到审查，成为瓶颈，提取过多的租金或产生有害的 MEV，并对用户产生不利影响。

5）Rollup仪表板

我们制作了一个每天更新的跟踪 Arbitrum 和 Optimism 的Rollup仪表板。这是一个仅查看链接，使您能够跟踪重要的基本Rollup和排序器指标：

汇总仪表板

注意：以上链接指向公共 Google 表格。