从第一性原理出发理解Rollup经济学

注：原文作者BarnabéMonnot是以太坊基金会的研究科学家，他的研究方向是算法博弈论、大型系统以及加密经济学。

Rollup是一种引人入胜的原语，它们将成为以太坊的首选扩容方式，并为其运营提供广阔的设计空间。在所有方面，rollup扩展了基础层协议，保留了它的大部分属性。重要的是能保证链下执行的正确性，以及执行背后数据的可用性。而如何实现两者都取决于设计者。

最近，我开始对rollup的经济学角度感兴趣，而这不仅仅是一个理论上的问题。基础层的费用很高，我们应该积极努力提供用户可负担得起的价格进行交易的空间。更好的经济学，意味着更好的定价，也意味着用户们会更快乐。

那么，我们应该如何具体考虑rollup的经济学呢？我们将首先确定在rollup系统中交互的各方、他们的角色和职责。完成这个步骤后，我们梳理了rollup系统的各种成本、收入和费用，为我们提供了如何驾驭这一广阔设计空间的线索。

Rollup系统中的参与者

为了简单起见，我们将考虑三种不同的角色：

用户：用户们在L2网络上发送他们的交易，就像在L1上一样。他们拥有L2上的资产，并与部署在rollup上的合约进行交互。rollup运营商：这个角色包含了很多其他角色，rollup运营商代表处理L2网络上的交易所需的所有基础设施。实际上，我们有发布交易批次的定序器、发布声明的执行者、报告欺诈证明的挑战者以及计算有效性证明的验证者。基础层：保护rollup发布的数据的协议。考虑一个保证数据可用性并减少结算功能的协议就足够了，但你也可以考虑一个通用结算引擎，例如以太坊的。

美SEC的托管提案目前正面临着广泛批评:金色财经报道，美国证券监管机构最近提议要求投资顾问将客户的加密货币资产存放在“合格的托管人”那里，现在正面临着对未来潜在规则的广泛批评。

证券监管机构表示，对注册投资顾问如何保存客户资产的扩大要求，应该扩展到公司负责的几乎所有东西。虽然2月份的提案明确地将加密货币纳入其中，但它也包括其他资产，此举招致那些并不总是与加密货币行业站在同一阵线的组织摩根大通和小企业管理局（SBA）等大声反对。SBA辩称SEC“大大低估了其提案的潜在影响”，迫使他们与其他人合并或退出业务。摩根大通的高管在华尔街指责SEC采取过于宽泛的做法将扰乱金融市场多年来运作良好的大部分业务。（CoinDesk）[2023/5/10 14:53:11]

我们的扩容故事当中的三个角色：用户在L2上进行交易，rollup运营商在用户和基础层之间作为一个接口，而最终的数据发布到基础层

Rollup成本

在这篇文章中，我们采用rollup的“系统”视图，重点关注成本、收入和费用。运行一个系统会产生成本，即所谓的“能量沉没成本”，简单说就是从系统内部流向外部的价值。这个系统还可能会获得收入，这是相反的，我们称之为“能量来源”，简单说就是从系统外部流向内部的价值。而费用将“来源”和“沉没成本”连接在一起，在整个系统组件中转移价值，以便每个组件都能适当地执行其功能。

例如，在之前关于EIP-1559的文章?中，我解释了如何分解用户支付的交易费用：

包括交易在内的部分费用归运营商所有：在PoW基础层的情况下，矿工费用补偿了矿工增加的叔块风险。这项费用使整个运营商承担了发布区块的成本，这也是我们用户在发送交易时默认使用的1或2Gwei。剩下的费用用于支付优先于他人的权利，从而为拥堵定价。这个费用会让整个网络及其用户遭受额外的拥堵。这就是L1基础费在正常情况下的目标。好消息是，我们将使用一些相同的方法来了解rollup成本。EIP-1559成本只涉及到两方：用户和基础层。而对于不同的架构和位于用户和基础层之间的运营商，我们必须将运营商的特定成本与基础层的特定成本分离，我们将在以下的部分讨论这点。

乌克兰总统Volodymyr Zelenskyy签署第一个国家NFT系列“UACatsDivision”:金色财经报道，乌克兰总统Volodymyr Zelenskyy签署了该国第一个国家NFT系列，这个被批准的NFT名称为“UACatsDivision”，据悉乌克兰政府已投资此NFT系列。（Investing）[2023/4/10 13:54:42]

L2运营商成本

Rollup必须找到愿意花费计算资源来处理Rollup数据的运营商，即他们要维护一个tx池、序列批处理、计算状态根/状态差异/有效性证明等。这是一项有形成本，量化了运营商背后运行基础设施所需的美元成本。

L1数据发布成本

在数据发布成本这一点，是值得花时间讨论的，因为这确实是rollup经济中的新成本。一旦运营商聚合了足够大的tx集，他们就需要将该tx集的压缩摘要发布到基础层。目前，这并不是以一种特别优雅的方式完成的：数据发布只是将其发布为“CALLDATA”，这是一种允许发送方添加任意字节序列的tx属性。

通常CALLDATA保存对交易调用的智能合约方法的引用，以及该方法的输入。将rollup运营商视为调用L1“rollup链“智能合约的某些“registerCompressedData”方法可能会有所帮助，其中表示压缩交易的字节blob作为其参数。这是Optimism的“规范交易链”合约的一个例子?。

用户发送常规交易，运营商将其压缩并发布到基础层的rollup链智能合约

发布数据的成本，是由基础层承担的，为了在以太坊上发布数据，当前数据的市场价格由EIP-1559管理，其中CALLDATA的每个非零字节消耗16gas，而每个零字节消耗4gas。对于多维EIP-1559，例如，正如Vitalik提出的简单Sharding-formatblob-carryingtransactions，CALLDATA的价格可以在其自己的EIP-1559市场上找到，将数据市场与传统执行市场分开定价。

Terra验证者向安全审计员SCV赠款90万美元:金色财经报道，Terra验证者周一投票通过向安全审计员SCV Security提供900,000美元的赠款来扩大其安全措施。SCV将识别和监控第二版协议的漏洞、风险和潜在威胁。SCV自称是Terra的“值得信赖的安全提供商”，并表示已在整个Terra生态系统中开展白帽网络安全工作，并直接与Terraform Labs合作。SCV首席执行官Vinicious Marino表示，SCV将采取“主动方法”通过积极监控项目来确保Terra网络的安全。[2022/12/13 21:40:37]

在这个Duneanalytics仪表板?中，我尝试整理了由几个主要rollup二层网络发布的数据。我不清楚自己是否捕获了所有的rollup，尤其是zk-rollup二层网络，如果你发现有问题的地方，请告诉我！:)另请参阅Aditi最近发布的帖子《EthereumRollupCallDataPricingAnalysis?》以及L2fees.infoL2拥堵成本

除了上面提到的两个成本之外，还有第三个更无形的成本。每当rollup总区块空间的供应无法满足现有市场需求时，就必须对稀缺资源进行分配。对于时间不敏感的用户，他们只需要正常排队即可，拥挤的系统对他们不会造成价值损失，但是当用户产生等待成本时，他们就会尽量减少延迟，对于排在队列后面的用户，他们的福利减少是整个Rollup系统的一个成本。

通常情况下，系统会依靠费用市场来对稀缺资源进行分配，使成本明确。如果没有费用市场或某种形式的拥堵定价，用户要么“及时支付”，要么贿赂链外的区块提议者以供纳入，要么反复重新发送其交易，以保证其中一笔交易被采用。在所有这些情况下，用户都通过消耗资源来防止这种损失。

Rollup收入

现在我们已经清楚了Rollup的成本，我们将尝试对系统收入进行分析。这里我们区分了两个主要来源：交易价值以及发行。

交易价值

用户通过Rollup而不是其他方式进行交易，因此他们准备为服务支付费用。这里的价值是指用户通过将他们的交易包含在Rollup中而获得的效用。为了纳入Rollup，如果我有50美元的效应费，而最终我支付了2美元，那我剩余的价值为48美元。无论是谁在收取费用，他的收入都是2美元，但从rollup系统的角度来看，初始的流入价值是50美元。

CremaFinance：黑客同意以45455 SOL作为白帽赏金:金色财经报道，CremaFinance在社交媒体上称，经过长时间的谈判，黑客同意以 45455 SOL 作为白帽赏金。现在我们已经确认在如下所示的四笔交易中收到了 6064 ETH + 23967.9 SOL。后续补偿方案将在48小时内发布。

金色财经此前报道，CremaFinance被黑客攻击损失约880万美元。[2022/7/7 1:57:42]

第二，当交易包含正MEV时，例如，交易是某笔DEX上的三明治swap交易，这个数量就会被添加到我们的交易价值概念中。在这一点上，谁接收这笔价值并不重要。这里唯一重要的是，我们的初始交易给整个系统带来的价值，要比原始用户从中获得的价值要多。凭此，我们可得出：

交易价值=用户价值+MEV发行

第二个收入来源是发行。在基础层，区块生产者以新铸造代币的形式获得收入，这是网络的原生加密资产。这种收入抵消了区块生产者的基础设施成本，只要是有利可图的，就会有更多的区块生产者加入。

假设rollup能够铸造自己的token，并且这种token具有价值，那么这个rollup可能会通过发行新代币来支付运营费用。这里的模型更加模糊，有多种方式将收入来源用于rollup成本。现在，让我们仅考虑有可能发行有价值的代币，并通过这一行为给系统带来更多价值。

明确rollup经济联系

总而言之，一个rollup系统包含了三方：用户、rollup运营商以及基础层。运行系统会产生三种成本：运营成本、基础层数据发布成本以及拥堵成本。而系统有两种收入方式：交易价值以及发行。

那现在，这就成了一个匹配游戏，谁在支付，以及什么时候支付。有些配对是很容易分的，比如rollup运营商必须向基础层支付L1数据发布费，他们必须在发布数据时按照基础层所报的价格支付费用。

当费用是动态的，定价是通过费用市场时，L2拥堵成本也是即时的。用户观察当前市场对rollup区块空间的需求，并根据可用供应调整他们的费用。例如，rollup可能希望在其网络上部署一个EIP-1559风格的市场机制，来管理L2交易的包含。然后可以使用L2基本费用，方便用户估计当前L2拥堵成本。

音乐NFT初创公司ArtistFirst完成550万美元种子轮融资，Multicoin Capital领投:5月25日消息，音乐NFT初创公司ArtistFirst宣布完成了一笔550万美元的种子轮融资，Multicoin Capital领投，Krafton、Pravega Ventures、GAMA、WoodstockFund、IOSG Ventures、Polygon Studios以及Sandeep Nailwal（Polygon的联合创始人）、Gokul Rajaram、Prashant Malik和Miten Sampat等参投。本轮融资资金将用于扩充其技术团队和行业合作伙伴关系，并招募艺术家。

ArtistFirst是NFT音乐平台FanTiger的运营商及开发公司，该平台帮助艺术家创建和销售音乐NFT，这些NFT也能让粉丝有机会与艺术家一起构建音乐社区并获得其他福祉和奖励，比如了解音乐制作幕后内容、明星见面、独家访问未发布音乐等。[2022/5/25 3:40:27]

系统全视图，流入代表收入，流出代表成本，费用在各方之间转移价值。

预算平衡：rollup运营商的限制

让我们为系统添加一个新的约束条件：运营商预算平衡。我们假设rollup运营商不能亏本运营，即他们必须至少获得等于或大于其成本的收入。当然，这个假设可能并非总是成立的，但对我来说，如果我们关心运营商的去中心化，这对我来说似乎是很重要的。亏本运营的运营商，可能会排除资本不足的参与者，并限制运营商的数量。而运营商数量较少，会降低抗审查性保证，在最坏的情况下，用户必须强制通过基础层完成交易，并因此产生高额费用。

而发行代币，作为一个松弛变量可以派上用场，它可以确保预算平衡。每当运营商“太无利可图”时，他们就会离开系统，这会增加剩余运营商收到的代币份额，直到再次实现平衡。或者，当运营商“利润太高”时，新进入者会竞相分享利润，直到运营商再次实现预算平衡。

通过延迟付款维持运营商预算平衡

使用预算平衡规则，我们必须考虑运营商如何保持非负平衡。他们的本金流出是可变的，并与本金流入分开收取。我们假设运营商完全了解他们的L2运营商成本，并在交易时向用户报出准确的价格。但是他们应该如何向用户报出最终的L1数据发布成本，并在之后实现呢？

如今，rollup应用启发式方法来对冲L1数据发布成本的可变性。在一个例子中，rollup观察当前的L1基本费用，并在速率上加一个额外的缓冲区，提前向用户多收取费用，以防运营商以后发布数据时必须支付更多费用。另一种方法是根据L1基础费用的运行平均值向用户收取费用，以平衡长期波动。

在我看来，自然的解决方案是调用衍生工具，例如简单的L1basefee未来合约?。在交易时，向用户收取费用，以支付锁定基础层上发布数据的未来价格的成本。通过减少悲观的超额支付，节省的费用会转嫁给用户。研究此类衍生品的优化设计，目前仍然是一个开放式问题。

用户在交易时向运营商付款，但运营商必须按照基础层的报价支付数据发布费用，这是可变的

如何处理拥堵费用？

假设用户进行交易时，rollup完全可以为拥堵成本定价，那么现在就有了拥堵费用形式的收入。如今，在以太坊的底层，这些费用是被燃烧掉的。这样做的第一个原因是激励相容性：如果拥堵费用返还给区块生产者，那么协议基础费用将不再有约束力，这破坏了EIP-1559的用途。但燃烧并不是保持激励相容性的唯一选择。

有人提议，将所有“rollup排气”费用，即因经济外部性而产生的费用，直接用于公共产品融资。这是一个不错的解决方案，城市拥堵定价通常是为了改善公共交通系统，也就是说，它是用于补偿负外部性的资金，当对其进行相应定价时，可以提供这种收入。

请注意，我把MEV也放进去了……我们为什么要像考虑拥堵费用一样考虑MEV呢？首先，因为与拥堵一样，MEV也是一种外部性。发起一笔携带MEV交易的简单行为，为那些能够捕获它的人创造了积极的外部性。而外部性是“不匹配的价值”，也就是说，它们产生于一些原始的经济活动，这些活动平衡了有用的工作和该工作的报酬，但它们在过程中产生或破坏了一些额外的价值。

这在MEV竞拍的概念中得到了最清楚的阐述。在这种设计中，运营商根据他们可以从中提取多少价值，来竞争制作区块的权利。这种价值概念中隐含的是拥堵成本，用户通过相互竞标来表达。再一次，假设不允许运营商亏本运营，他们的出价必须反映他们从区块中提取价值的真实能力，即运营商将出价其批次中的用户费用加上他们从批次中提取的MEV。同时，假设所有运营商必须支付同等金额的L2运营成本，并且L1数据发布成本准确地向用户收取，我们得到：

用户费用=L1数据发布费用+L2运营商费用+L2拥堵费用运营商成本=L2运营成本+L1数据发布成本运营商收入=用户费用+MEV运营商利润=运营商收入-运营商成本=L2拥堵费用+MEV在一个运营商在有效市场中竞争，以赢得提出区块权利的世界中，运营商必须以竞标的方式放弃全部利润，也就是说，他们在批处理中可用的拥堵费用和MEV。这就是“滑入”系统的价值：第一来自用户防止因拥堵而造成的损失，第二来自初始交易引起的连锁反应。这个价值一开始就不是任何人的，那么为什么不应该以某种方式捕获和重新分配它呢？

拆解

这篇文章做了很多假设，例如，我假设了“运营商预算平衡”，因为我认为社区应考虑以批判的眼光来看待亏损运营的rollup，这意味着系统不会是去中心化的。发行代币有助于重建预算平衡，尽管它依赖于外部价格信号来协调运营商的激励措施。在这种观点下，运营商最好尽可能精确地定价，例如他们的L2运营商成本以及L1数据发布成本。这避免了未来收入不匹配的情况，即运营商期望更高的代币价格来覆盖其运营。

但这并不是在提倡一种特定形式的rollup经济学，设计空间仍然是敞开的。拆解L2运营商成本，揭示了我们在此尚未探索的更多复杂性，例如，支持去中心化基础设施的市场机构为zk-rollup生成有效性证明。关注rollup中特定类型的用户，例如从L2到L1或跨L2桥的快速提款服务，也将揭示用户需求的不同方面。有了关于成本、收入以及费用的清晰概念，现在我们就有望更容易地推断rollup应实现的结果和业务目标，以及实现这些目标的方法。

其他资源：

1、JohnAdler撰写的《等等，这都是关于资源定价?？》，这为L2运营商成本，以及执行和数据可用性成本的可分离性提供了更多背景信息。

2、PatrickMcCorry、ChrisBuckland、BennetYee以及DawnSong撰写的论文《SoK:ValidatingBridgesasaScalingSolutionforBlockchains》

非常感谢AndersElowsson、VitalikButerin、FredLacs以及AlexObadia提供了许多有用的评论。

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