從第一性原理出發理解Rollup經濟學_ROL:以太坊

注：原文作者BarnabéMonnot是以太坊基金會的研究科學家，他的研究方向是算法博弈論、大型系統以及加密經濟學。

Rollup是一種引人入勝的原語，它們將成為以太坊的首選擴容方式，并為其運營提供廣闊的設計空間。在所有方面，rollup擴展了基礎層協議，保留了它的大部分屬性。重要的是能保證鏈下執行的正確性，以及執行背后數據的可用性。而如何實現兩者都取決于設計者。

最近，我開始對rollup的經濟學角度感興趣，而這不僅僅是一個理論上的問題。基礎層的費用很高，我們應該積極努力提供用戶可負擔得起的價格進行交易的空間。更好的經濟學，意味著更好的定價，也意味著用戶們會更快樂。

那么，我們應該如何具體考慮rollup的經濟學呢？我們將首先確定在rollup系統中交互的各方、他們的角色和職責。完成這個步驟后，我們梳理了rollup系統的各種成本、收入和費用，為我們提供了如何駕馭這一廣闊設計空間的線索。

Rollup系統中的參與者

為了簡單起見，我們將考慮三種不同的角色：

用戶：用戶們在L2網絡上發送他們的交易，就像在L1上一樣。他們擁有L2上的資產，并與部署在rollup上的合約進行交互。rollup運營商：這個角色包含了很多其他角色，rollup運營商代表處理L2網絡上的交易所需的所有基礎設施。實際上，我們有發布交易批次的定序器、發布聲明的執行者、報告欺詐證明的挑戰者以及計算有效性證明的驗證者。基礎層：保護rollup發布的數據的協議。考慮一個保證數據可用性并減少結算功能的協議就足夠了，但你也可以考慮一個通用結算引擎，例如以太坊的。

第二季度大型交易商參與CME比特幣、以太坊期貨數創歷史新高:金色財經報道，芝加哥商品交易所 (CME) 受監管的比特幣 (BTC) 和以太坊 (ETH) 期貨第二季度的大型交易商參與度創歷史新高。CME在電子郵件中表示，第二季度大型未平倉合約持有者或持有至少25份比特幣期貨合約的實體數量平均達到創紀錄的 107人。整個二季度，以太坊大型未平倉合約持有者平均為 62人。

CME表示，隨著投資者尋求受監管的場所/產品來對沖不斷上升的市場波動性并管理風險和敞口，比特幣期貨的機構興趣在整個季度持續增加。此外，對沖工具的需求也將上半年BTC和ETH期貨及期權的交易量和未平倉合約推升至歷史新高。[2023/7/27 16:01:47]

我們的擴容故事當中的三個角色：用戶在L2上進行交易，rollup運營商在用戶和基礎層之間作為一個接口，而最終的數據發布到基礎層

Rollup成本

在這篇文章中，我們采用rollup的“系統”視圖，重點關注成本、收入和費用。運行一個系統會產生成本，即所謂的“能量沉沒成本”，簡單說就是從系統內部流向外部的價值。這個系統還可能會獲得收入，這是相反的，我們稱之為“能量來源”，簡單說就是從系統外部流向內部的價值。而費用將“來源”和“沉沒成本”連接在一起，在整個系統組件中轉移價值，以便每個組件都能適當地執行其功能。

例如，在之前關于EIP-1559的文章?中，我解釋了如何分解用戶支付的交易費用：

包括交易在內的部分費用歸運營商所有：在PoW基礎層的情況下，礦工費用補償了礦工增加的叔塊風險。這項費用使整個運營商承擔了發布區塊的成本，這也是我們用戶在發送交易時默認使用的1或2Gwei。剩下的費用用于支付優先于他人的權利，從而為擁堵定價。這個費用會讓整個網絡及其用戶遭受額外的擁堵。這就是L1基礎費在正常情況下的目標。好消息是，我們將使用一些相同的方法來了解rollup成本。EIP-1559成本只涉及到兩方：用戶和基礎層。而對于不同的架構和位于用戶和基礎層之間的運營商，我們必須將運營商的特定成本與基礎層的特定成本分離，我們將在以下的部分討論這點。

IMF總裁：預計2023年世界經濟的三分之一將陷入衰退:金色財經報道，國際貨幣基金組織 (IMF) 總裁Kristalina Georgieva在周日播出的CBS采訪中分享了 IMF對美國、歐盟、中國和世界經濟的預測。她詳述：這就是我們在 2023 年看到的情況。對于世界大部分經濟體來說，這將是艱難的一年，比我們留下的那一年還要艱難。為什么？因為美國、歐盟、中國這三大經濟體都在同步放緩。我們預計世界經濟的三分之一將陷入衰退，即使是沒有陷入衰退的國家，數億人也會感到衰退。[2023/1/3 22:21:51]

L2運營商成本

Rollup必須找到愿意花費計算資源來處理Rollup數據的運營商，即他們要維護一個tx池、序列批處理、計算狀態根/狀態差異/有效性證明等。這是一項有形成本，量化了運營商背后運行基礎設施所需的美元成本。

L1數據發布成本

在數據發布成本這一點，是值得花時間討論的，因為這確實是rollup經濟中的新成本。一旦運營商聚合了足夠大的tx集，他們就需要將該tx集的壓縮摘要發布到基礎層。目前，這并不是以一種特別優雅的方式完成的：數據發布只是將其發布為“CALLDATA”，這是一種允許發送方添加任意字節序列的tx屬性。

通常CALLDATA保存對交易調用的智能合約方法的引用，以及該方法的輸入。將rollup運營商視為調用L1“rollup鏈“智能合約的某些“registerCompressedData”方法可能會有所幫助，其中表示壓縮交易的字節blob作為其參數。這是Optimism的“規范交易鏈”合約的一個例子?。

用戶發送常規交易，運營商將其壓縮并發布到基礎層的rollup鏈智能合約

澳大利亞證券交易所將取消區塊鏈股票結算系統，并裁員200人:12月2日消息，澳大利亞證券交易所（ASX）在取消區塊鏈股票結算系統后，將裁撤200人。據悉，該項目旨在用所謂的區塊鏈技術取代其主要交易平臺，但因區塊鏈結算系統CHESS問題重重，澳大利亞證券交易所決定撤回該項目，此前已將區塊鏈結算系統CHESS推遲20個月至2024年底。

此外，約300人參與該項目，其中三分之二是承包商和顧問。該發言人在一封電子郵件中表示，固定員工將留在公司，但“目前工作暫停或即將完成的顧問和承包商將與此同時退出該項目”。（路透社）[2022/12/2 21:17:57]

發布數據的成本，是由基礎層承擔的，為了在以太坊上發布數據，當前數據的市場價格由EIP-1559管理，其中CALLDATA的每個非零字節消耗16gas，而每個零字節消耗4gas。對于多維EIP-1559，例如，正如Vitalik提出的簡單Sharding-formatblob-carryingtransactions，CALLDATA的價格可以在其自己的EIP-1559市場上找到，將數據市場與傳統執行市場分開定價。

在這個Duneanalytics儀表板?中，我嘗試整理了由幾個主要rollup二層網絡發布的數據。我不清楚自己是否捕獲了所有的rollup，尤其是zk-rollup二層網絡，如果你發現有問題的地方，請告訴我！:)另請參閱Aditi最近發布的帖子《EthereumRollupCallDataPricingAnalysis?》以及L2fees.infoL2擁堵成本

除了上面提到的兩個成本之外，還有第三個更無形的成本。每當rollup總區塊空間的供應無法滿足現有市場需求時，就必須對稀缺資源進行分配。對于時間不敏感的用戶，他們只需要正常排隊即可，擁擠的系統對他們不會造成價值損失，但是當用戶產生等待成本時，他們就會盡量減少延遲，對于排在隊列后面的用戶，他們的福利減少是整個Rollup系統的一個成本。

神州信息加入數字人民幣產業聯盟:7月26日消息，記者從神州信息獲悉，公司受邀加入數字人民幣產業聯盟成為理事單位。聯盟集結37家成員單位，旨在對接數字中國戰略，推動數字人民幣新基建創新發展，促進數字人民幣產業發展、聯合技術攻關、技術與知識資源共享。神州信息數字人民幣解決方案已在建設銀行、廣發銀行、北京銀行等20多家銀行實現落地建設，并幫助北京市東城區稅務局成功實現了全市首筆數字人民幣繳納委托代征稅款業務。(e公司）[2022/7/26 2:38:25]

通常情況下，系統會依靠費用市場來對稀缺資源進行分配，使成本明確。如果沒有費用市場或某種形式的擁堵定價，用戶要么“及時支付”，要么賄賂鏈外的區塊提議者以供納入，要么反復重新發送其交易，以保證其中一筆交易被采用。在所有這些情況下，用戶都通過消耗資源來防止這種損失。

Rollup收入

現在我們已經清楚了Rollup的成本，我們將嘗試對系統收入進行分析。這里我們區分了兩個主要來源：交易價值以及發行。

交易價值

用戶通過Rollup而不是其他方式進行交易，因此他們準備為服務支付費用。這里的價值是指用戶通過將他們的交易包含在Rollup中而獲得的效用。為了納入Rollup，如果我有50美元的效應費，而最終我支付了2美元，那我剩余的價值為48美元。無論是誰在收取費用，他的收入都是2美元，但從rollup系統的角度來看，初始的流入價值是50美元。

第二，當交易包含正MEV時，例如，交易是某筆DEX上的三明治swap交易，這個數量就會被添加到我們的交易價值概念中。在這一點上，誰接收這筆價值并不重要。這里唯一重要的是，我們的初始交易給整個系統帶來的價值，要比原始用戶從中獲得的價值要多。憑此，我們可得出：

交易價值=用戶價值+MEV發行

第二個收入來源是發行。在基礎層，區塊生產者以新鑄造代幣的形式獲得收入，這是網絡的原生加密資產。這種收入抵消了區塊生產者的基礎設施成本，只要是有利可圖的，就會有更多的區塊生產者加入。

前美國CFTC主席：Celsius破產重組是加密行業發展的里程碑:金色財經消息，前美國商品期貨交易委員會（CFTC）主席J. Christoper Giancarlo周一表示，Celsius的破產聽證會可能帶來更大的法律確定性。Giancarlo表示，雖然破產重組只是這家借貸平臺的起點，但這是聯邦破產法院首次介入基于加密抵押品的破產案件。

Giancarlo認為，這些問題得到解決是好事情，因為它將成為這一新資產類別發展的里程碑，破產所遵循的制度將會被更清晰地闡述。（CoinDesk）[2022/7/19 2:21:59]

假設rollup能夠鑄造自己的token，并且這種token具有價值，那么這個rollup可能會通過發行新代幣來支付運營費用。這里的模型更加模糊，有多種方式將收入來源用于rollup成本。現在，讓我們僅考慮有可能發行有價值的代幣，并通過這一行為給系統帶來更多價值。

明確rollup經濟聯系

總而言之，一個rollup系統包含了三方：用戶、rollup運營商以及基礎層。運行系統會產生三種成本：運營成本、基礎層數據發布成本以及擁堵成本。而系統有兩種收入方式：交易價值以及發行。

那現在，這就成了一個匹配游戲，誰在支付，以及什么時候支付。有些配對是很容易分的，比如rollup運營商必須向基礎層支付L1數據發布費，他們必須在發布數據時按照基礎層所報的價格支付費用。

當費用是動態的，定價是通過費用市場時，L2擁堵成本也是即時的。用戶觀察當前市場對rollup區塊空間的需求，并根據可用供應調整他們的費用。例如，rollup可能希望在其網絡上部署一個EIP-1559風格的市場機制，來管理L2交易的包含。然后可以使用L2基本費用，方便用戶估計當前L2擁堵成本。

系統全視圖，流入代表收入，流出代表成本，費用在各方之間轉移價值。

預算平衡：rollup運營商的限制

讓我們為系統添加一個新的約束條件：運營商預算平衡。我們假設rollup運營商不能虧本運營，即他們必須至少獲得等于或大于其成本的收入。當然，這個假設可能并非總是成立的，但對我來說，如果我們關心運營商的去中心化，這對我來說似乎是很重要的。虧本運營的運營商，可能會排除資本不足的參與者，并限制運營商的數量。而運營商數量較少，會降低抗審查性保證，在最壞的情況下，用戶必須強制通過基礎層完成交易，并因此產生高額費用。

而發行代幣，作為一個松弛變量可以派上用場，它可以確保預算平衡。每當運營商“太無利可圖”時，他們就會離開系統，這會增加剩余運營商收到的代幣份額，直到再次實現平衡。或者，當運營商“利潤太高”時，新進入者會競相分享利潤，直到運營商再次實現預算平衡。

通過延遲付款維持運營商預算平衡

使用預算平衡規則，我們必須考慮運營商如何保持非負平衡。他們的本金流出是可變的，并與本金流入分開收取。我們假設運營商完全了解他們的L2運營商成本，并在交易時向用戶報出準確的價格。但是他們應該如何向用戶報出最終的L1數據發布成本，并在之后實現呢？

如今，rollup應用啟發式方法來對沖L1數據發布成本的可變性。在一個例子中，rollup觀察當前的L1基本費用，并在速率上加一個額外的緩沖區，提前向用戶多收取費用，以防運營商以后發布數據時必須支付更多費用。另一種方法是根據L1基礎費用的運行平均值向用戶收取費用，以平衡長期波動。

在我看來，自然的解決方案是調用衍生工具，例如簡單的L1basefee未來合約?。在交易時，向用戶收取費用，以支付鎖定基礎層上發布數據的未來價格的成本。通過減少悲觀的超額支付，節省的費用會轉嫁給用戶。研究此類衍生品的優化設計，目前仍然是一個開放式問題。

用戶在交易時向運營商付款，但運營商必須按照基礎層的報價支付數據發布費用，這是可變的

如何處理擁堵費用？

假設用戶進行交易時，rollup完全可以為擁堵成本定價，那么現在就有了擁堵費用形式的收入。如今，在以太坊的底層，這些費用是被燃燒掉的。這樣做的第一個原因是激勵相容性：如果擁堵費用返還給區塊生產者，那么協議基礎費用將不再有約束力，這破壞了EIP-1559的用途。但燃燒并不是保持激勵相容性的唯一選擇。

有人提議，將所有“rollup排氣”費用，即因經濟外部性而產生的費用，直接用于公共產品融資。這是一個不錯的解決方案，城市擁堵定價通常是為了改善公共交通系統，也就是說，它是用于補償負外部性的資金，當對其進行相應定價時，可以提供這種收入。

請注意，我把MEV也放進去了……我們為什么要像考慮擁堵費用一樣考慮MEV呢？首先，因為與擁堵一樣，MEV也是一種外部性。發起一筆攜帶MEV交易的簡單行為，為那些能夠捕獲它的人創造了積極的外部性。而外部性是“不匹配的價值”，也就是說，它們產生于一些原始的經濟活動，這些活動平衡了有用的工作和該工作的報酬，但它們在過程中產生或破壞了一些額外的價值。

這在MEV競拍的概念中得到了最清楚的闡述。在這種設計中，運營商根據他們可以從中提取多少價值，來競爭制作區塊的權利。這種價值概念中隱含的是擁堵成本，用戶通過相互競標來表達。再一次，假設不允許運營商虧本運營，他們的出價必須反映他們從區塊中提取價值的真實能力，即運營商將出價其批次中的用戶費用加上他們從批次中提取的MEV。同時，假設所有運營商必須支付同等金額的L2運營成本，并且L1數據發布成本準確地向用戶收取，我們得到：

用戶費用=L1數據發布費用+L2運營商費用+L2擁堵費用運營商成本=L2運營成本+L1數據發布成本運營商收入=用戶費用+MEV運營商利潤=運營商收入-運營商成本=L2擁堵費用+MEV在一個運營商在有效市場中競爭，以贏得提出區塊權利的世界中，運營商必須以競標的方式放棄全部利潤，也就是說，他們在批處理中可用的擁堵費用和MEV。這就是“滑入”系統的價值：第一來自用戶防止因擁堵而造成的損失，第二來自初始交易引起的連鎖反應。這個價值一開始就不是任何人的，那么為什么不應該以某種方式捕獲和重新分配它呢？

拆解

這篇文章做了很多假設，例如，我假設了“運營商預算平衡”，因為我認為社區應考慮以批判的眼光來看待虧損運營的rollup，這意味著系統不會是去中心化的。發行代幣有助于重建預算平衡，盡管它依賴于外部價格信號來協調運營商的激勵措施。在這種觀點下，運營商最好盡可能精確地定價，例如他們的L2運營商成本以及L1數據發布成本。這避免了未來收入不匹配的情況，即運營商期望更高的代幣價格來覆蓋其運營。

但這并不是在提倡一種特定形式的rollup經濟學，設計空間仍然是敞開的。拆解L2運營商成本，揭示了我們在此尚未探索的更多復雜性，例如，支持去中心化基礎設施的市場機構為zk-rollup生成有效性證明。關注rollup中特定類型的用戶，例如從L2到L1或跨L2橋的快速提款服務，也將揭示用戶需求的不同方面。有了關于成本、收入以及費用的清晰概念，現在我們就有望更容易地推斷rollup應實現的結果和業務目標，以及實現這些目標的方法。

其他資源：

1、JohnAdler撰寫的《等等，這都是關于資源定價?？》，這為L2運營商成本，以及執行和數據可用性成本的可分離性提供了更多背景信息。

2、PatrickMcCorry、ChrisBuckland、BennetYee以及DawnSong撰寫的論文《SoK:ValidatingBridgesasaScalingSolutionforBlockchains》

非常感謝AndersElowsson、VitalikButerin、FredLacs以及AlexObadia提供了許多有用的評論。

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