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。

Pantera Capital投資方：近期監管阻力使機構幾乎無法參與ICO:金色財經報道，Pantera Capital投資者Ryan Barney表示，最近美國的監管阻力基本上使機構無法參與ICO，建議加密創始人“關注鯨魚/VIP”，或者向獨家、富裕的客戶銷售產品，而不是一開始就試圖擴大規模。至于網紅營銷模式，Barney認為，最近發生的名人在不披露利益沖突的情況下進行推銷和“搶先”粉絲交易的案例讓用戶很難建立信任。[2023/7/20 11:05:25]

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。

創業加速器Techstars正在為其新基金籌集1.5億美元:金色財經報道，美國證券交易委員會(SEC)備案文件顯示，初創加速器Techstars正在為其新基金籌集1.5億美元。該加速器正在今年晚些時候在其第三只機構支持基金Techstars Accelerator 2021的部署期結束之前尋求新資金。

Techstars以監管限制為由，拒絕透露打算如何使用或部署這筆資金的詳細信息。然而，與其前身一樣，新基金Techstars Accelerator 2024預計將用于加速器階段和/或加速器后投資。Fund 3的目標是到2023年底支持超過800家種子期前和種子期初創公司，這些公司是其全球加速器計劃的一部分。通過其加速器小組，Techstars迄今為止已支持健康科技、金融科技等各個領域的3,500多家早期初創公司、Web3和清潔技術。[2023/6/29 22:06:51]

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。

Coinbase與金融時報合作，將于6月22日在紐約市舉辦加密貨幣峰會:金色財經報道，Coinbase 宣布與英國《金融時報》合作，將于 6 月 22 日在紐約市舉辦加密貨幣峰會。此次活動將匯集來自傳統金融領域的有影響力的利益相關者，討論將加密貨幣部署為金融技術的各種方式. 峰會將展示該行業的進展，并提供記錄加密貨幣采用速度的數據。由金融領袖、國家安全專家、政策制定者和其他行業專業人士組成的小組將提供對加密貨幣未來的寶貴見解。[2023/5/23 15:19:33]

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：

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。

前Coinbase首席技術官：BTC有望達到100萬美元可能需要90個月而不是90天:金色財經報道，Coinbase前首席技術官Balaji Srinivasan表示，BTC有望達到100萬美元，但可能需要90個月而不是90天。今年早些時候Srinivasan預測，惡性通貨膨脹可能導致比特幣價格達到約100萬美元，這最早可能在今年6月發生。Srinivasan表示，可能需要900天甚至90個月嗎？有可能，但我押注100萬美元是為了告訴人們美聯儲為了支撐脆弱的銀行體系正在印刷數萬億鈔票。[2023/4/29 14:34:11]

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

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

Ripple承諾到2040年實現零碳排放:金色財經報道，Ripple公司9月20日宣布，它已經簽署了《氣候承諾》，加入超過375家其他企業的行列，這些企業承諾在2040年前實現凈零碳排放，努力創造一個更加可持續的未來。

亞馬遜和Global Optimism 2019年共同啟動創立氣候承諾計劃，這項計劃的簽署者包括來自51個行業和29個國家的企業，承諾提前10年達成《巴黎協定》。

根據Ripple公司的承諾，“通過每一個解決方案，我們正在實現一個更可持續的全球經濟和地球——在利用碳中性區塊鏈技術和綠色數字資產XRP的同時，增加對包容性和可擴展的金融系統的訪問。”（Finbold）[2022/9/21 7:11:12]

??

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。

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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