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一文對比Layer2四大解決方案的交易成本_GAS:ROL

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作者:Xiang|W3.Hitchhiker

修訂:Marina、Evelyn|W3.Hitchhiker

隨著以太坊的興起,我們看到了去中心化金融(DeFi)的高速發展,以及現在非同質化代幣(NFT)的爆炸式增長。然而,以太坊每秒只能處理不到20筆交易,由于以太坊網絡擁堵導致gasfee大幅上漲。在更廣泛地有效采用這些網絡之前,無疑需要更高的吞吐量和更便宜的費用。但ETH2.0的擴容還需時間,在中短期內Layer2的解決方案能夠解決主要網絡面臨的低效率問題,同時仍能保持以太坊區塊鏈的完整性。

Layer2值得關注的原因如下:

Layer2網絡將會更快、更便宜,能夠讓更多用戶得以進入以太坊生態;

提前參與Layer2網絡的激勵,能夠獲得獎勵;

在Layer2發展的預期下,用戶可將資產遷移至二層網絡上,將會有很大概率獲得空投;

因此,Layer2也是今年最重要的看點之一。對于用戶來說,除了體驗舒適之外,最關心的還是交易成本。本文從對比Layer2各種解決方案的交易成本出發,方便各位讀者能夠更加清晰的了解到每個解決方案的優劣勢。

一、Layer2的擴容技術

據L2BEAT的數據顯示,當前layer2共計19個項目,總TVL從2021年初的$48.2M增長到$5.63B,總TVL漲幅達11580%。Layer2的快速增長與資本涌入、背后的技術方案調整有著密切的關系。

Google身份驗證器iOS版本新增支持云同步功能:4月25日消息,Google 身份驗證器的 iOS 端應用推出 4.0 版本,新增支持云同步功能,用戶可將驗證器生成的驗證碼同步至所有的 Google 賬號和設備,即便丟失設備也可隨時獲取驗證碼。[2023/4/25 14:25:17]

目前主要有四種技術方案:OptimisticRollup、ZKRollup、Plasma、Validium。

二、各解決方案的Gas費用

如上圖,普通轉賬eth需要字節數112左右,ZK壓縮為12個字節,op系壓縮為78.4,假設swap轉賬需要字節數約180左右,ZK壓縮為14個字節,op系壓縮為126個字節。

在現有的以太坊鏈上,gas上限為3000萬,交易中每個非0字節的calldata數據需要16個gas,0字節需要4個gas。如果ZK占領了以太坊所有的區塊空間,忽略0字節的數量。

那么該批次可以有=1,843,750字節的數據。如上所示,每次用戶操作的ETH轉賬匯總只需要12個字節,這意味著該批次最多可以包含153,645筆交易。在13秒的平均出塊時間下,這轉化為~11,818TPS。

由上可知ZKRollup轉賬eth的可擴展性提高了100倍,而zk最大優勢不在于轉賬eth,相比轉賬erc20的合約代幣,與uniswap交易來算,主網消耗的gaslimit的更多,ZKRollup壓縮的性價比也越高,ZKRollup相比主網的uniswap交易拓展可提高400倍。

硅谷銀行(SIVB.O)臨時停牌,盤前跌幅收窄至40%:金色財經報道,硅谷銀行(SIVB.O)臨時停牌,盤前跌幅收窄至40%。[2023/3/10 12:54:55]

同理,也可計算Optimistic系的擴展性與極限tps。

注意:EIP-4488、EIP-4844將對rollup的成本大幅降低。

1、ZKRollup的交易費用

在zkSync中,每筆交易的成本有兩個組成部分:

鏈下部分:狀態存儲和SNARK生成的成本。

鏈上部分:對于每個zkSync區塊,驗證者必須支付以太坊gas來驗證SNARK,另外每筆交易額外支付約0.4kgas來發布狀態?。

交易費用地板價

ZKrollup的交易地板價依賴于eth主網gas的費用。

鏈上gasfee=每wei的價格*交易大小*gas的費用*代幣的風險系數

ZKRollup是不是用得多費用越低OP,AR是有類似這樣的機制?用戶的狀態數更新,用戶用的越多,ZK支付給layer1層的Gas費用是會相對變少,但是并未平攤至用戶。

鏈下部分:SNARK生成的成本。這部分依賴于硬件資源的使用,因此是不變的。我們的估計每次轉賬基準約為0.001美元。

實際大小=(zkp_cost_chunk*op_chunks)*token_usd_risk;普通交易的鏈下gas成本=0.001*2*1=0.002u交易接收者為新地址的鏈下gas成本=0.001*6*1=0.006uswap的鏈下gas成本=0.001*5*1=0.005u

Starkware:STRK目前處于“非交易狀態”:金色財經報道,以太坊 Layer 2 開發公司 Starkware 在 其官方博客發文透露,其原生代幣 STRK 目前處于“非交易狀態,該狀態將一直保留,直到 StarkNet 基金會另行通知為止。” Starkware 發言人 Nathan Jeffay 透露,雖然 STRK 已經部署,但向 Starkware 投資者和核心貢獻者授予或鎖定 Token 的時間尚未開始。(theblock)[2022/11/18 13:20:27]

??驗證流程參考下方代碼塊:

鏈上部分:對于每個?zkSync?區塊,驗證者必須支付以太坊gas來驗證SNARK,另外每筆交易額外支付約0.4kgas來發布狀態。鏈上部分是一個變量,取決于以太坊網絡中當前的gas價格。但是,這部分比普通ETH/ERC20轉賬的成本要便宜幾個數量級。

實際大小=每wei的價格*交易大小*gas的費用*當前gas價格*代幣????的風險系數???=wei_price_usd*gas_tx_amount*scale_gas_price*token_usd_risk

假設ETH價格為2500u,當前gas價格為30Gwei

普通交易的鏈上gas成本=2500/10^18*(03002002)(30*10^9)1.31=0.068u交易接收者為新地址的鏈上gas成本=2500/10^18*(09402006)(30*10^9)1.31=0.20865u

USDC轉賬次數創1個月低點:10月8日消息,Glassnode數據顯示,USDC轉賬次數 (7d MA) 目前為2,708.202,創1個月低點。[2022/10/8 12:49:43]

假設eth價格為2500u,當前gas價格為30Gwei

普通交易的鏈上gas成本=2500/10^18*(0300200*2)*(30*10^9)*1.3*1=0.068u交易接收者為新地址的鏈上gas成本=2500/10^18*(0940200*6)*(30*10^9)*1.3*1=0.20865u

??

swap的gas_tx_amount=鏈上驗證成本提交成本Chunk*SwapChunk參數swap的鏈上成本=2500/(10^18)*(0710200*5)*(30*10^9)*1.3*1=0.1667u

??驗證流程如下:

總成本=鏈上鏈下

普通交易總成本=0.0020.068=0.07u

交易接收者為新地址的總成本=0.0050.20865=0.21365u

swap總成本=0.0050.1667=0.1672u

影響地板價的因素

Rollup的交易地板價依賴于ETH主網calldata的費用。

ETH的gas的相關處于草案階段的EIP主要為EIP4488,該方案將calldata非0字節數據由16gas降低至3gas,對layer2TPS的影響較大,利好layer2的Rollup,可以大大降低Rollup主網的交易成本,非0字節的數據可以降低為當前的1/5的成本不到,0字節的也可以微微降低。

數據:5月11日以來USDT流通供應量下降172.4億美元:8月8日消息,CoinMarketCap統計數據顯示,5月11日以來,USDT的流通供應量下降了172.4億美元,同期USDC供應量增加了73億美元,BUSD供應量也增加7億美元,DAI供應量減少了16億美元。此外7月20日左右USDT、USDC、BUSD、DAI四個穩定幣的總市值歷史上首次高于以太坊總市值。[2022/8/8 12:09:34]

費用支付方式

zkSync中的轉賬天然支持“無氣體交易”:用戶在被轉賬的代幣中支付交易費用。因此,例如,如果您想交易DAI穩定幣,您無需擁有ETH或任何其他代幣。只需支付一小部分DAI的費用。

2、zkPorter的交易費用

目前github無zkPorter相關代碼,由于zkPorter不需要鏈上數據可用性,預計成本將大大降低。

主要為鏈下成本,交易可以控制在1到3美分的恒定費用。引用自官方文檔。

在zkSync2.0中,L2狀態將分為2個方面:具有鏈上數據可用性的ZKRollup和具有鏈下數據可用性的zkPorter。

這兩部分將是可組合和可互操作的:ZKRollup端的合約和賬戶將能夠與zkPorter端的賬戶無縫交互。

從用戶的角度來看,唯一明顯的區別是zkPorter賬戶的費用減少了100倍。

想象一下應用場景:Uniswap在ZKRollup端部署他們的智能合約,zkPorter賬戶可以以低于0.03美元的費用進行swap。zkPorter賬戶可以在Uniswap合約上進行數千次交換,但只需將一次更新發布到以太坊。

zkPorter賬戶的數據可用性將由zkSync代幣持有者保護。他們將通過簽署區塊來跟蹤zkPorter端的狀態,以確認zkPorter帳戶的數據可用性。

監護人使用zkSync代幣參與權益證明(PoS),因此任何數據可用性故障都將導致他們被削減。這為數據可用性提供了加密經濟保證。需要注意的是,zkSync中的PoS比側鏈等其他系統中的PoS安全得多。這是因為zkSync監護人本質上是無法竊取資金。他們只能凍結zkPorter狀態。每個用戶都可以自由選擇自己的安全閾值。任何想要所有鏈上可用數據的用戶都可以完全留在Rollup,使用ZKRollup賬號。

zksync2.0主網上線時間

根據官方文檔2022年1月31日的文章內容可得知,6個月內,zkPorter將與zksync2.0一起上線主網。

3、ArbitrumGas機制

Arbgas費用將根據用戶與Arbitrum的交互方式而有所不同,但下表可用作一般參考:

??部分代碼:

4、optimismGas機制

optimism交易中的兩個成本來源:L2執行費和L1數據/安全費。

L2執行費

就像在以太坊上一樣,Optimism上的交易必須為他們使用的計算量和存儲量支付gas。每筆L2交易都會支付一定的執行費用,等于交易使用的gas數量乘以交易附帶的gas價格。這也是以太坊的收費方式。

這是公式:

l2_execution_fee=transaction_gas_price*l2_gas_used

使用的L2氣體量取決于您嘗試發送的特定交易,交易在Optimism上使用的gas量通常與在Ethereum上的大致相同。

L1數據費

Optimism與以太坊不同,因為Optimism上的所有交易也都發布到以太坊。此步驟對于Optimism的安全屬性至關重要,因為這意味著同步Optimism節點所需的所有數據始終在以太坊上公開可用。這就是使Optimism成為L2的原因。

Optimism上的用戶必須支付向以太坊提交交易的費用。稱之為L1數據費用,這是Optimism與以太坊之間的主要差異。由于以太坊上的gas成本非常昂貴,因此L1數據費用通常會在Optimism上占據交易的總成本。該費用基于四個因素:

以太坊當前的gas價格。

將交易發布到以太坊的gas成本。這交易長度的大小成比例。

以gas計價的固定費用。當前設置為2100。

一種動態的間接費用,按固定數字支付的L1費用。當前設置為1.24。

公式:

L1_data_fee=L1_gas_price*(tx_data_gasfixed_overhead)*dynamic_overhead

三、總結

隨著越來越多的應用程序接入區塊鏈,用戶的采用和交易量將呈指數級增長。從DeFi、NFT到DAO,它們最終將消耗以太坊上更多的吞吐量和產生更多交易成本,使其使用體驗感降低,從而阻礙了區塊鏈向更多人口的擴展的機會。

L2s是目前以太坊擴展的最佳解決方案,在提供高吞吐量和更便宜的費用的同時,可以很好的利用L1s的安全性。但由于Layer2的擴容解決方案也在不斷的更新和調整,每種方案都有其各自的優劣勢,總體來說,zkrollup的交易費用更低、極限/部分TPS更快、最大拓展性也大大的得到提高以及在安全性上也有保證,zkporter次之;其他解決方案的交易費用也有所降低,但是同zkrollup相比略遜色。

未來,我們將看到許多項目在L2上遷移或創建,從而改善用戶體驗。作為2022年最熱門的趨勢之一,L2s將繼續建立龐大而忠誠的用戶群,這將成為以太坊最重要的發展之一。

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