GAS:一文對比Layer2四大解決方案的交易成本

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。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

2023年美國元宇宙商標新申請數量較2022年下降50%以上:金色財經報道，據美國商標律師Mike Kondoudis披露，2023年美國元宇宙商標新申請數量較2022年下降50%以上，其中，1月申請279件，2月申請 238件，3月申請352件，4月申請222件。2023年的1/3有1091個申請，而2022年1/3有2424個申請。[2023/5/11 14:57:39]

四大方案各自費用??計算方法

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。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?。

CZ：谷歌使用CoinMarketCap來為他們的加密貨幣提供數據:金色財經報道，Binance創始人CZ在社交媒體上表示，谷歌使用CoinMarketCap來為他們的加密貨幣提供數據。[2023/1/8 11:00:39]

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??驗證流程參考下方代碼塊：

Meta將不設固定工位上班再預定：員工集體吐槽:9月18日消息，在Meta宣布了一項新的共享辦公桌政策后，員工公開表達了他們的不滿。Meta表示將測試“新的工作場所體驗”，大多數員工在辦公室里沒有自己的位置，他們需要提前預訂辦公桌。

有員工指責Meta領導層“與現實完全脫節”。有人說理解公司改變政策和降低成本的努力，但將其稱為新體驗顯然是不誠實的，似乎把員工當孩子。?[2022/9/19 7:04:44]

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*(0+300+2002)(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*(0+940+2006)(30*10^9)1.31=0.20865u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*(0+300+200*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*(0+940+200*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)*(0+710+200*5)*(30*10^9)*1.3*1=0.1667u??驗證流程如下：

最大的非交易所鯨魚7月至今已購入901枚BTC:7月9日消息，Watcher.Guru發推稱，全球最大的非交易所比特幣鯨魚7月至今已經購買了901枚BTC（約合1900萬美元），現在總共持有132323枚比特幣，價值28.6億美元。[2022/7/9 2:02:22]

Optimism：嚴重低估流量，將提升溝通透明度與服務冗余:6月7日消息，Optimism 官方撰文反思OP空投中出現的高負載導致主網和遠程過程調用（RPC）出現嚴重延遲等現象，并表示內部團隊正在與合作伙伴和基礎設施提供商密切合作，以緩解問題并向所有嘗試訪問其代幣的用戶提供索賠。

關于此次問題，Optimism 反思問題在于大大低估了空投會產生的流量，而事后才發現需要將公共端點的容量提高 7 倍。而得到的教訓包括，定期執行負載測試、用過度供應取代drop、要求合作伙伴提前擴大容量、優先考慮并發批量提交等等。并表示，再遇到類似問題將在幾分鐘內快速更新狀態頁面，通過及時和透明的溝通來獲取社區信任。[2022/6/7 4:07:45]

總成本=鏈上+鏈下普通交易總成本=0.002+0.068=0.07u交易接收者為新地址的總成本=0.005+0.20865=0.21365uswap總成本=0.005+0.1667=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。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_gas+fixed_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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