Galaxy：比特幣L1 是資料可用性層嗎？

作者：Gabe Parker，Galaxy；編譯：五銖，金色財經

前言

比特幣的區塊空間極為稀缺，每個區塊的大小上限為4MB。這種稀缺性對尋求利用比特幣作為資料可用性層的Rollups 提出了重大挑戰。基於比特幣的新興Rollups 格局主要基於ZK，旨在每6-8 個區塊發布一次ZK 證明輸出和狀態差異。然而，這種方法面臨一個關鍵障礙；每個資料發布最多消耗400KB（0.4MB）的區塊空間，實際上佔據了整個區塊的10%。

鑑於比特幣自2023 年1 月以來一直處於滿載狀態，多個Rollups 之間對區塊納入的競爭將加劇，可能會使比特幣的交易費市場緊張到不可持續的水平。比特幣基礎層的當前限制，加上正在開發的Rollups 的激增，可能會創造一個L2 難以負擔資料發布的環境。為了保持可行性，比特幣上的Rollups 將需要透過有用的應用程式從交易費中獲得可觀的收入。本報告透過研究以太坊ZK-Rollups 的數據並預測使用比特幣進行Rollups 的成本（以實現數據可用性），分析了Rollups 在比特幣上的經濟可行性。該分析探討了這些項目在主網上啟動後對比特幣區塊構成的潛在影響，並討論瞭如果將數據發佈到比特幣的成本過高，Rollups 可能採用的替代策略。

比特幣L1 是資料可用性層嗎？

將資料發佈到基礎層的比特幣Rollups 將面臨一個重大問題：發布資料的成本。比特幣區塊空間是所有鏈中每個位元組最昂貴的。此外，比特幣的區塊大小被嚴格限制在4MB，費用與交易的資料權重掛鉤，這使得任何資料密集型交易的執行成本都很高。序數（附在單一Satoshi 上的銘文）的出現突顯出，佔據區塊大小很大一部分的交易需要支付額外費用並推高交易費用。例如，Taproot Wizards 團隊（區塊774,628）銘刻的第一筆4MB 比特幣交易的費用為14.7 萬美元。

根據與在比特幣上構建ZK-Rollups 的幾個團隊的對話，Rollups 預計每6-8 個區塊（1 小時- 1.2 小時）將ZK-Proof 輸出和狀態差異以銘文的形式發佈到比特幣L1 ，銘文是儲存在交易隔離見證部分中的任意資料。這些數據將使任何運行比特幣節點的參與者能夠重建Rollup 的最新狀態。根據測試網和與開發人員的對話，我們估計，每次將證明輸出和狀態差異發佈到比特幣的第1 層區塊鏈時，最多需要400KB (0.4MB)。

當比特幣與以太坊和Celestia 每秒處理的兆位元組數進行比較時，很明顯比特幣從未被設計為DA 層。

驗證證明的成本– 以太坊ZK-Rollups

從以太坊的Rollup 生態系統中汲取經驗，ZK-Rollups 因使用有效性證明而成為資本密集型營運。這種方法要求證明者發布ZK-Proof 以及每次L2 狀態變更的交易資料或狀態差異。與僅在發生詐欺糾紛（罕見發生）時支付驗證成本的Optimistic Rollup 擴展解決方案不同，ZK-Rollups 透過發布有效性證明預付驗證成本。 ZK Rollup 的前期成本較高，可實現即時終結（而Optimistic Rollup 的挑戰視窗約為7 天）。下面的圖表顯示了以太坊上ZK-Rollups 的每週數據發布成本。

ZK-Rollups 透過L2 交易費收入來支付資料發布費用。自推出以來，ZK-Sync Era 已證明該模式的可行性，從L2 交易費中獲得了6,690 萬美元的總收入。其中5,120 萬美元用於ZK 驗證和L1 呼叫資料成本。 ZK-Sync 已成功為540 萬用戶處理了超過4.176 億筆交易，平均每筆交易成本為0.16 美元。這種高效的營運帶來了1570 萬美元的總利潤。

估算將數據發佈到比特幣的成本

在比特幣L1 上，每6 個區塊發布一次數據，費用為400KB，費用低至10 sat/vByte，比特幣上的Rollups 將為每個發布的區塊支付2,640 美元。每6 個區塊發布一次數據，比特幣上的Rollups 將每月支付高達190 萬美元，以發佈到730 個區塊（每年2,300 萬美元）。使用50 sat/vByte 等級將使每月資料發布成本增加到近960 萬美元（每年1.15 億美元）。需要注意的是，由於隨著Ordinals、BRC-20s 和Runes 的出現，比特幣的費率環境現在變得越來越不穩定，因此估計未來的sat/vByte 水平極其困難。

為了抵​​消在每個貼文為400KB 的世界中發布數據的高成本，使用比特幣提供數據的ZK-Rollups 每月需要從L2 交易費中產生約190 萬美元至963 萬美元的收入。下面的敏感度表估算了比特幣Rollup 在扣除資料發布成本後達到收支平衡所需的交易活動和費率水準。我們的模型預測，截至2024 年7 月23 日，Rollup 每6 個區塊向比特幣L1 發布400KB 資料的每週成本為10、20 和50 sats/vByte。如果比特幣Rollup 每月處理2000 萬筆交易（與ZK-Sync 過去一年的每週交易量相當），則需要收取0.096 美元、0.193 美元和0.482 美元的交易費才能在10、20 和50 sats/ vByte 的水平上達到收支平衡。需要注意的是，由於測試網上缺乏可用數據，此敏感度表假設400KB 數據發布大小固定在每月100 萬至8000 萬筆交易之間。我們瞭解，根據狀態差異中包含的交易數量，資料發布大小可能大於或小於400KB。

無法提供足夠交易費來支付資料發布成本的Rollup 將需要動用其金庫來支付L1 交易費，並可能最終被迫不再使用比特幣作為DA 層。其他選擇包括在更具成本效益的DA 層（如Celestia、Near 或Syscoin）上發布ZK 證明和狀態差異。但是，使用比特幣以外的其他東西作為DA 層會降低該層自稱為「比特幣Rollup」的能力。如果第2 層網路不匯總到比特幣，它是否仍被視為比特幣Rollup，還是會轉變為替代DA 網路的Validium 鏈？對於難以支付成本的Rollup，另一個潛在的解決方案是重組為第3 層解決方案。在這種情況下，Rollup 會將狀態差異發佈到第2 層或側鏈，而只有merkle 根雜湊會發佈到第1 層。這種方法可以顯著降低數據發布成本，同時保持與比特幣網路的連接。

Rollups 啟動時的比特幣區塊空間

自2023 年初出現Ordinals 和BRC-20 以來，比特幣的每日平均區塊重量一直略低於其4m 重量單位限制（4MB 數據）。區塊重量是區塊「大小」的無量綱測量，在SegWit 升級中引入，以包含折扣見證數據。由於大量銘文相關交易的湧入，每日平均區塊重量顯著增加，其中包括交易隔離見證欄位中的任意資料（文字、圖像等）。自2023 年2 月以來，比特幣區塊的平均飽滿度為98%。

如果每個證明輸出和狀態差異總計為400k 重量單位，則如果Rollup 的資料大小保持一致，則單個Rollup 將資料發佈到區塊，這將佔用區塊重量限制的10%。鑑於區塊始終處於滿載狀態，引入Rollup 將改變每個數據發布區塊內交易數據的組成。下圖展示了2024 年7 月18 日30 個區塊樣本的區塊組成，假設兩個Rollup 處於活動狀態，並且每6 個區塊發布一次資料。

Rollups 每6-8 個區塊在比特幣L1 上發布一次數據，對區塊空間的持續需求將迫使時間敏感型交易在數據發布區塊之前或期間支付溢價。下圖強調了Runes 和Ordinals 鏈上活動競爭加劇如何迫使時間敏感型交易（也稱為金融交易）支付最高的費率溢價。

為什麼比特幣DA 很重要

為了使Rollup 與比特幣完全一致，它必須利用比特幣來實現數據可用性。這種選擇雖然成本高昂，但卻充分利用了比特幣無與倫比的安全性、不變性和去中心化。選擇替代DA 解決方案的Rollup 會在比特幣網路之外引入額外的信任假設，可能會損害其完整性和「比特幣Rollup」的分類。比特幣作為DA 層的優勢不僅在於其強大的安全性，還在於其廣泛的節點分佈和設置輕節點或完整節點的低門檻。這種可訪問性確保任何運行比特幣完整節點的人都可以重建Rollup 的最新L2 狀態，從而增強透明度和去中心化。

儘管費用高昂且潛在的長期可行性挑戰，但比特幣作為Rollup 的原始DA 層的角色凸顯了一個基本的權衡：利用比特幣基礎設施的高成本與其提供的無與倫比的安全性和去中心化。成本和安全性之間的這種平衡可能會塑造比特幣網路上Rollup 實施的未來格局。

使用比特幣進行DA 的Rollups 展望

• 使用比特幣進行數據可用性的ZK-Rollups 需要從L2 交易費中產生約190 萬美元至960 萬美元的月收入，才能在10-50 Sat/vByte 費率環境中運作。

• 費用估算引擎對於比特幣上的Rollups 最大化利潤至關重要。

• 比特幣區塊空間根本無法支援每6-8 個區塊發布400KB 證明的4-8 個Rollups。

• 將在比特幣上建立主權Rollup 的團隊將需要使用應用程式執行上市策略，讓用戶在L2 上進行交易。

• 一些比特幣L2 將探索L3 環境以執行交易，並使用L2 和比特幣L1 的組合來提供數據可用性。

• 比特幣上的Rollups 將增加區塊納入的競爭，從而提高所有人（包括Rollups 本身）的L1費用。

• 使用比特幣L1 進行DA 的比特幣L2 將需要透過費率衍生性商品市場和帶外挖礦交易來對沖意外的波動費用飆升。