超越治理代幣探討Rollup的貨幣化設計

Rollup 是眾多基礎設施中一個好的投資類別嗎?

Rollup 的投資邏輯從早期的ZK/OP 敘事之爭,到後來實踐中的TPS 和用戶體驗比拼,再到圍繞OP Stack 等衍生工具構建的護城河——對於這個問題,處在行業發展的不同階段或許有不同的回答。

但歸根結底我們需要回答的是,Rollup 是賺錢的生意嗎? Rollup 的經濟學是怎麼一回事?本文試圖學習探討Rollup 的商業模式及其Monetization 的設計空間。

Barry Whitehat 最早在Ethereum Research 論壇提出了Rollup 的概念。當Rollup 的概念處在雛形階段時,我們把運作Rollup 的角色統一稱為Relayer 或Operator。隨著基礎設施發展的精細化,這一角色被分解為多個實體:Sequencer 負責排序交易,並寫入DA,Challenger 負責提出挑戰,Prover 負責生成證明。在我們討論Rollup 經濟時,基本上可以從這幾個實體出發進行梳理。

Source: IOSG

本文主要討論Rollup Monetization 的幾個方面:

  • 交易費用(Transaction Fee)的緣由、構成和Rollup 的盈虧情況;

  • MEV 在Decentralized Sequencer 語境下的形式和Monetization;

  • 基於Fault Proof 和Validity Proof 進行Monetization 的可能性。

交易費用(Transaction Fee)

與在其他鏈上類似,用戶在Rollup 發送交易需要支付交易費用。

從Sequencer 的角度看,這個交易成本主要涵蓋兩部分支出:執行開銷和安全開銷。

執行開銷(Execution Cost)

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Source: John Adler

Rollup 的執行開銷繼承自以太坊的模型。抽象來看,每個以太坊節點運行著一個複制狀態機。如上圖所示,節點下載並存儲交易數據、執行計算、讀寫內存和存儲,這些操作對應物理性的資源花銷和消耗。 Gas 作為統一的資源定價單位,被用於對這些操作背後隱含的資源進行度量。

那麼延伸到Rollup 中也是如此, 運營Rollup 節點將產生一定的執行開銷,這是Rollup 用戶支付的交易費用的由來。由於EVM 等效性的細微差異和Rollup 設計的不同,不同Rollup 對執行開銷的定價也有些許分別(例如,zkSync Era 提供了原生的賬戶抽象,一些操作對比EOA 可能需要支付更多的Gas),但總體上沿用以太坊的Gas 模型。

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Source: Dune Analytics @springzhang

除了上述的執行開銷之外,還應考慮擁堵費用和最低交易費用。

擁堵費用。反映在Gas 價格與網絡流量的動態平衡上。例如在Arbitrum Odyssey 期間,網絡流量的激增導致了Gas 價格的大幅上漲。

最低交易費用。在網絡費用極低的區塊鏈上,為了避免Spam 和DoS 攻擊,有必要設置一個交易費用的下限。目前Arbitrum One 上為0.1 gwei,Arbitrum Nova 上為0.01 gwei。最低交易費用的數值取決於該網絡的設計(在Optimism 上是0.001 gwei)。

安全開銷(Security Cost)

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Source: Celestia Forum @adeets_22

安全開銷即為我們討論的數據可用性(DA)成本,DA 是Rollup 等效於以太坊安全性的保證,確保所有人能夠根據發佈在以太坊L1 上的數據重建Rollup 的狀態(這裡討論的是以太坊L1 的情況,當然還有其他DA 方案)。貢獻給以太坊L1 的DA 成本佔據Rollup 總成本的絕大多數。今年5 月,Arbitrum 向以太坊提交了大約3,927 MB 的數據,並為此支付4,856 枚ETH,DA 成本約1.24 ETH/MB。 (按S3 Standard 每GB $ 0.023 和ETH 價格$1800 計算,以太坊的DA 存儲成本大概是AWS 的一億倍)。

由於鏈上DA 非常昂貴,各個Rollup 都採用了數據壓縮方法。 Arbitrum 和Optimism Bedrock 分別使用開源數據壓縮庫Broti 和zlib 對發佈到以太坊L1 的數據進行壓縮。 StarkNet 和zkSync Era 通過發布State Diff(即先前狀態與新狀態之差)而非全部數據,對數據進行壓縮。 (PS:Optimism Bedrock 升級還採取了多種方法對交易成本進行壓縮,在這裡我們可以看到更多數據指標)。

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Source: IOSG

值得期待的是,以太坊L1 高昂的DA 成本將在Decun Upgrade 引入EIP-4844 後得到大幅緩解。另外,此處討論的「安全開銷」實際隱含了不同的安全級別。除以太坊L1 保證的DA 之外,DAC 和Celestia、EigenDA 等解決方案提供了多樣的「安全- 成本」權衡,為DA 需求端提供了多種選擇。一些低頻、高價值的DeFi 應用更需要安全保證,一些高頻、相對低價值的應用(例如游戲),則可以更多考慮成本;各取所需。

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Source: Dune Analytics @optimismfnd

綜上所述,簡單地從Sequencer 的角度看:Sequencer 從用戶側收取交易費用,向以太坊支付DA 費用。那麼Sequencer 的利潤可以按上述方式計算。目前多數Sequencer 由Rollup 團隊運營,如果忽略代幣發行的收入和通脹等一系列細節,Rollup 的收入也可以粗略地用這個方式進行衡量。

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Source: Token Terminal

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Source: IOSG

以Optimism 為例,在過去30 天,Optimism 每天的盈利大約是20k 美金。根據Token Terminal 的數據,Optimism 上線至今的盈利大約是10.9 M 美金。

MEV

MEV 是Rollup 建立商業模式的重要方式。在中心化的單個Sequencer 語境下談論MEV 沒有太多意義,所以我們先從去中心化Sequencer 開始,隨後將探索Rollup 的MEV 經濟。

Decentralized Sequencer (DS)

截至目前Arbitrum ($5.87b)、Optimism ($2.14B) 和zkSync Era ($649M) 依賴於中心化的Sequencer/Operator 進行交易排序、提交批次等操作。

去中心化是一項繁雜的事項,引入多方參與者的過程需要仔細打磨,一步到位沒有必要。從安全性、競爭形勢和開發者資源的角度思考,在項目早期採用中心化的Sequencer 講得通。然而,中心化的Sequencer 至少有兩個明顯的缺陷(這同樣也是大多數中心化手段的缺陷)。

  • 交易審查:即對特定用戶的交易進行審查,包括勒索攻擊等等。為了解決這個問題,Arbitrum 和Optimism 提供了用戶交易強制包含的選項,例如Arbitrum 的所有用戶都可以調用forceInclusion 方法來強制包含交易;StarkEx 實施了逃生艙(Escape Hatch)機制,實現了部分抗審查。

  • 活躍保證:Sequencer 是否能夠持續保持在線?如果中心化的服務產生單點故障(例如硬件故障或軟件配置錯誤),整個網絡將會停機。這種可能性雖小,但一旦發生會產生廣泛的負面影響。

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Source: Taiko

當前, Sequencer 實際上同時扮演了以太坊L1 上Builder 和Proposer 的角色:既負責交易排序,又負責提交Batches —— 實現DS 的過程有點像在重走以太坊PBS 的老路。

要實現DS,Rollup 通常有幾種選項。

  • 領導者選舉/輪換(Leader Election/Rotation)機制,加上本地區塊構建,即以太坊L1 上非PBS 的情況。 Vitalik 在他的An Incomplete Guide to Rollups 提出了幾種選舉/輪換的方法:Sequencer 拍賣、基於PoS 的隨機選取、DPoS 投票等。根據以太坊的實踐,很顯然PBS 會是更優解。

  • 領導者選舉/輪換機制,加上開放的區塊構建市場,即以太坊L1 上Enshrined PBS 或者Proposer 採用MEV-Boost的情況。

  • 一些特定機制,例如FCFS (First Come First Serve)。 FCFS 最終會導致延遲競賽,類似於傳統高頻交易中的Colocation。 Arbitrum 當前採用FCFS,並在研究Time-Boost 等變體。 Time-Boost 在FCFS 的基礎上引入了優先費用,可以支付費用讓交易加快最多0.5 秒。這是一種延遲與費用之間的二維權衡。

Rollup 團隊可以採用以上選項內部構建DS,也可以考慮外包Sequencing:

  • Espresso/Astria 等項目提出了它們的DS/SS 服務;

  • Flashbots 正在構建SUAVE,一個域間通用的加密內存池;

  • Justin Drake 提出的Based Rollup,直接借助L1 共識,由以太坊L1 的Proposer 把Rollup 區塊包含到L1 區塊中,繼承L1 等同級別的去中心化和活躍保證。

選擇內部構建或外包有一些利弊權衡,本文將在稍後進一步討論。

DS 語境下的Rollup MEV

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Source: odos.xyz/arbitrage

如果我們有了一個開放區塊構建的DS 市場,那麼現在以太坊上的MEV 供應鏈就會在Rollup 上復現。其中,域內MEV (Intradomain MEV) 指發生在Rollup 內部的MEV,這與以太坊L1 的MEV 並沒有太多差異。例如DEX 中的三明治攻擊、跨DEX 套利等等。因為目前Rollup 還沒有實現DS ,上圖以以太坊L1 上的跨DEX 套利作為舉例。

更有趣的可能是跨域MEV (Cross-domain MEV)。我們把跨域MEV 分為普通跨域MEV 和Shared Sequencer (SS)下的跨域MEV。

  • 普通領域MEV

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Source: odos.xyz/arbitrage

普通跨域MEV 在以太坊L1 和Rollup、Rollup 和Rollup 之間發生。在DS 的語境下,各個域之間都有各自的MEV 管道,涵蓋不同角色。上圖是跨域套利的一個示例。

在Searcher 端,跨域MEV 涉及到復雜的執行風險,因為不同域有不同的確認時間和最終性,無法確定交易是否會被如願包含。為此,Primev 正在構建一個通訊網絡,Searcher 可以向多個域的多個Builder 提交出價,為其Bundle 獲取預先確認(Pre-confirmation)保證。這樣一來Searcher 可以量化並管控它們的執行風險。

跨域MEV 存在中心化的趨勢。如Flashbots 所指出,同時在多條鏈上進行區塊構建的Builder 與僅在一條鏈進行區塊構建的Builder 相比,在跨域MEV 方面具有更大的優勢,因此容易導致中心化。在Rollup-centric Roadmap 之下,這是未來幾年需要面對的話題。

  • SS 下的MEV

如果多個Rollup 使用同一個SS,情況有所不同。

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Source: IOSG

SS 的特性之一是它可以實現跨Rollup 原子套利。原先Searcher 在分別提交交易1 和交易2 的時候,不確定這兩筆交易是否會按它的期望被包含(例如剛好在下一個區塊被包含)。有了SS 之後,Searcher 可以提交類似上圖的Bundle,當交易1 和交易2 能夠同時滿足時才進行執行,否則兩筆交易都不執行(當然,需要滿足交易不是無效交易)。這種實施減少了Searcher 的執行風險。

理想情況下,SS 將會實現「整體大於部分之和」。例如,一筆交易涵蓋的信息在單個Rollup 上可能沒有價值,但在多Rollup 共享排序的情況下可以與其他Rollup 上的交易進行排列組合,從而充分利用一些「無效信息」並實現正和遊戲。

儘管有眾多好處,但Sequencing 涉及到復雜的商業問題,故筆者認為SS 短期內不會得到頭部Rollup 採用,而可能在長尾的App-specific Rollup 中率先實施和驗證,或者作為Rollup-as-a-Service 項目的可選項提供給開發者使用。

  • 圍繞MEV 的Rollup 經濟

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Source: IOSG

在DS 得到實施之後,問題回歸到如何圍繞MEV構建經濟模型和價值捕獲機制。

在上文我們討論了Rollup 的開銷。這種開銷的源頭是DA 資源和運營Rollup 本身的物理資源。這些有限資源構成了區塊空間的稀缺性。 MEV 反映了對區塊空間稀缺性的支配權。 Rollup 可以對該支配權進行定價。

Fuel Network 認為一個優化的代幣模型應該合理地對區塊空間的價值進行捕獲。用戶使用Rollup 代幣支付交易費用,是價值捕獲的其中一種方式(即賦予了代幣Utility)。但這也引入了額外的用戶側摩擦。 Fuel 的想法也是對區塊空間的稀缺性進行代幣化,但代幣化的是「收取區塊空間內費用的權利」。這是從區塊生產者和MEV 的角度而言的,並不影響終端用戶。

對應上述DS 的選項,筆者認為可能有以下設計空間:

  • MEV Auction (MEVA)。 Sequencer 參與拍賣來確定特定區塊、或特定時間內的區塊的交易排序權。拍賣的出價作為Rollup 的收入。

  • PoS。質押Rollup 代幣,隨機選擇Sequencer;質押越多,成為Sequencer 的概率越大。注意Rollup 仍由Validity/Fault Proof 和以太坊保證安全,並不需要依賴於PoS 提供的經濟安全。 PoS 僅作為選擇領導者的方式。質押代幣為Rollup 提供了價值捕獲,這種鎖倉本質上也是對區塊空間稀缺性的反映。

  • SS。相較上述兩點而言,SS 是一個有趣的新話題,目前還沒有定論。假設Rollup 選擇外包Sequencing 給SS,同時意味著出讓了自己捕獲域內MEV 的權利—— 儘管這樣做的好處是多個域間會產生網絡效應,從而形成正和。但從另一個角度來說, Rollup 完全可以選擇把自己的MEV 留在自己的生態內部,由自己捕獲或是對域內MEV進行代幣化。

因此,筆者認為SS 應該以某種方式對其各個域間捕獲的MEV 進行再分配。在多個SS 爭奪他們的Rollup 客戶的情況下,這種再分配的激勵顯得尤為重要。在這種情況下,再分配的MEV 可以作為Rollup 的收入。

“欺詐”證明(Fault Proof)

欺詐證明的普遍設計是在挑戰期內,人們(稱為挑戰者)可以對狀態轉換提出質疑;一旦該質疑被驗證為正確,作惡者會被罰沒,挑戰者獲得部分罰沒的資金作為獎勵。其餘被罰沒的資金可能會被銷毀,如果被罰沒的資金是Rollup 的代幣,這被視為對於所有代幣持有者的一種補償(而非對於攻擊的受害者)。 Arbitrum 和Optimism Cannon 目前都採用交互式欺詐證明。

在Arbitrum 上觀察狀態轉換和提出挑戰的一方稱為驗證者(Validator),觀察狀態轉換的一方稱為觀測者(Watchtower Validators) 。兩者的主要區別在於前者可以提出挑戰,後者可以以任意方式提出警告(例如通過社區或社交媒體)。成為驗證者需要白名單的權限。觀測者則無需許可。

Arbitrum 可能在未來去中心化驗證者(也即挑戰者)這一角色。但實際上挑戰者只需要1 of N 的信任假設,一個誠實的挑戰者對於網絡來說是足夠的。因此,筆者認為去中心化挑戰者只是滿足去中心化的要求,除了上述提到的挑戰者獲得部分罰沒的資金之外,在經濟學上沒有太多的設計空間,更多可能是出於設計冗餘的考慮。

證明者網絡/市場(Prover Network/Market)

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Source: Figment Capital

Figment Capital 在其文章中對Prover Network 和Prover Market 進行了概念區分:Prover Network 是僅為單個應用(例如Scroll)提供服務的Prover 集合。 Prover Market 是開放的市場,多個應用(例如Scroll、Succinct)可以向該市場提交證明請求。這篇文章已經概括了Decentralized Prover 的方方面面,因此本文不會重複增添過多筆墨。

證明網絡(Prover Network)

Scroll 在兩年前提出了去中心化Prover 的想法。

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Source:Scroll

Prover (Scroll 稱為Roller)需要質押代幣以獲得初始的聲譽,該聲譽與質押的代幣成正比例。在網絡需要生成證明的時候,由Sequencer 按聲譽隨機選擇多個Prover,要求他們在時間T 內生成證明—— 如果證明無效將被罰款;如果證明有效但晚於時間T,將降低其聲譽;如果證明有效且在時間T 內,有機會獲得獎勵。

引入限定時間T 的設計,而非簡單地採用「最快」來進行衡量,是為了避免最快的Prover 贏家通吃的局面,因為只要能夠在時間T 內完成,最快的Prover 和稍慢的Prover 獲得獎勵的概率是相同的。這種機制鼓勵最快的Prover 並行生成其他區塊的證明,以最大化利潤。

證明市場(Prover Market)

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Source:=nil;

=nil; 提供了構建電路和證明市場的通用化服務。構建電路的開發者和生成證明的Prover 各自獲得一部分收入。

作為一個開放市場,=nil; 與現貨市場類似,有兩方角色:證明請求者和證明生產者。前者可以發布買單,後者可以發布賣單。掛單的參數包含Statement (如Mina 或Solana 的狀態證明電路)、成本、訂單超時時限和證明生成時間。

=nil; 也採用了類似的聲譽系統,沒有按時生成證明和生成錯誤證明的Prover 會被降低評級甚至罰沒。

Scroll 和=nil; 都採用了Staking-slashing 和聲譽系統的設計,區別在於面向的需求端群體不同。前者服務於ZKRollup 本身,後者服務於多個ZK 應用。這兩個實例分別對應內部構建Prover 和外包Prover 的兩種形式。

Closing Thoughts

綜合以上討論,筆者提出幾個觀點:

  • 交易費用是簡單有效的商業模式,而Rollup 對以太坊進行擴容的主要賣點之一就是低費用,因此它們在交易費用上面並不會做太多文章。隨著EIP-4844 的採用和各類DA 方案的成熟(Celestia、EigenDA 等),Rollup 交易費用將進一步得到降低。這對用戶而言是好事情。

  • 在Rollup 方面,筆者認為,主流Rollup 在兩到三年內會逐漸走向DS,一些長尾Rollup 可能更快一步。 MEV 作為較隱晦的商業模式,會成為Rollup 收入的主要增長點。其中,如果內部構建DS,則關係到代幣經濟學設計;如果選用DS & SS ,如何對其中的MEV 進行合理分配是Rollup 和DS & SS 項目都需要考慮的點。 Rollup 上的MEV 重要性目前被嚴重低估。

  • 去中心化往往是漸進式的過程,去中心化也有不同的程度。無論去中心化Sequencer 或是Prover,主要有兩種選項:由團隊進行內部構建或外包。前者的設計空間較為廣闊,主要建立在Staking-slashing 的加密經濟原語之上,已經有一些成熟的機制設計可供參考。筆者猜測後者可能依賴於類似DA 的付費模型。

DS 在機制設計上可能是更複雜的,而Prover 相對直觀。因為我們很難說Sequencer 返回的交易序列是正確或錯誤的,而數學證明是確定性的東西,可以定量地被衡量,例如時間、成本等參數。 DS 更多是從MEV 經濟的角度出發去考慮。

Rollup 如何選擇上述兩種方式,根據項目所處階段不同有所差異,至少需要考慮資本效率、開發者資源等因素。對於早期的Rollup,包括一些App-specific Rollup,外包這項去中心化的工作,快速進行Bootstrap 可能是最優解(通過DS & SS 或EigenLayer)。而相對成熟的Rollup 一方面有更加充足的開發者資源和資金,另一方面會更多地考慮代幣價值捕獲和資源連接,並藉此構建護城河和飛輪效應。

Reference

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2.https://mirror.xyz/0x59567ea31347ba1430939E8a8aC58fDa014aBed9/I12E6Jf9X6HE_DuegZG4gmy8j-4RGAX4AdMZ71MnANY

3.https://figmentcapital.medium.com/decentralized-proving-proof-markets-and-zk-infrastructure-f4cce2c58596

4.https://dba.mirror.xyz/LYUb_Y2huJhNUw_z8ltqui2d6KY8Fc3t_cnSE9rDL_o

5.https://hackmd.io/@EspressoSystems/EspressoSequencer

6.https://mirror.xyz/electriccap.eth/SD0wT7qSSfis9gLT_Ki1gY6_oTYEqgwcGE0hDw7kMDY

7.https://hackmd.io/@yezhang/SkmyXzWMY

8.https://nil.foundation/

9.https://fuel-labs.ghost.io/token-model-layer-2-block-production/

10.https://offchain.medium.com/time-boost-a-new-transaction-ordering-policy-for-arbitrum-5b3066382d62

11.https://docs.google.com/presentation/d/1KCcJv5m8NlbSMv4UiWSaRkKOBfiiHeaOBe444vVL_fQ/edit#slide=id.g22387294055_1_237

12.https://forum.celestia.org/t/ethereum-rollup-call-data-pricing-analysis/141

13.https://ethresear.ch/t/mev-auction-auctioning-transaction-ordering-rights-as-a-solution-to-miner-extractable-value/6788?ref=alex-beckett

14.https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

15.https://twitter.com/sreeramkannan/thread/1637496244317880321

16.https://twitter.com/jon_charb/thread/1637488620729774080

17.https://barnabe.substack.com/p/understanding-rollup-economics-from

18.https://developer.arbitrum.io/intro/

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