ROL:一文对比Layer2四大解决方案的交易成本

作者：Xiang｜W3.Hitchhiker修订：Marina、Evelyn｜W3.Hitchhiker

随着以太坊的兴起，我们看到了去中心化金融(DeFi)的高速发展，以及现在非同质化代币(NFT)的爆炸式增长。然而，以太坊每秒只能处理不到20笔交易，由于以太坊网络拥堵导致gasfee大幅上涨。在更广泛地有效采用这些网络之前，无疑需要更高的吞吐量和更便宜的费用。但ETH2.0的扩容还需时间，在中短期内Layer2的解决方案能够解决主要网络面临的低效率问题，同时仍能保持以太坊区块链的完整性。Layer2值得关注的原因如下：Layer2网络将会更快、更便宜，能够让更多用户得以进入以太坊生态；提前参与Layer2网络的激励，能够获得奖励；在Layer2发展的预期下，用户可将资产迁移至二层网络上，将会有很大概率获得空投；因此，Layer2也是今年最重要的看点之一。对于用户来说，除了体验舒适之外，最关心的还是交易成本。本文从对比Layer2各种解决方案的交易成本出发，方便各位读者能够更加清晰的了解到每个解决方案的优劣势。一、Layer2的扩容技术

据L2BEAT的数据显示，当前layer2共计19个项目，总TVL从2021年初的$48.2M增长到$5.63B，总TVL涨幅达11580%。Layer2的快速增长与资本涌入、背后的技术方案调整有着密切的关系。目前主要有四种技术方案：OptimisticRollup、ZKRollup、Plasma、Validium。

二、各解决方案的Gas费用

狗狗币联合创始人：尽管已离开项目但仍持有“少量DOGE”:金色财经报道，Billy Markus是2013年推出的meme项目狗狗币的两位联合创始人之一，最近他在社交媒体上对加密社区的一些传言进行了澄清。Billy Markus表示，他已经9年没有研究狗狗币，目前与该项目没有任何关系，而且也不代表狗狗币团队发言。不过，Billy Markus承认自己拥有“非常少量的DOGE代币”。针对加密社区希望他重新代表狗狗币项目，Billy Markus表示到目前为止他唯一能代表的人就是他自己。[2023/4/2 13:40:21]

四大方案各自费用??计算方法

如上图，普通转账eth需要字节数112左右，ZK压缩为12个字节，op系压缩为78.4，假设swap转账需要字节数约180左右，ZK压缩为14个字节，op系压缩为126个字节。在现有的以太坊链上，gas上限为3000万，交易中每个非0字节的calldata数据需要16个gas，0字节需要4个gas。如果ZK占领了以太坊所有的区块空间，忽略0字节的数量。那么该批次可以有=1,843,750字节的数据。如上所示，每次用户操作的ETH转账汇总只需要12个字节，这意味着该批次最多可以包含153,645笔交易。在13秒的平均出块时间下，这转化为~11,818TPS。由上可知ZKRollup转账eth的可扩展性提高了100+倍，而zk最大优势不在于转账eth，相比转账erc20的合约代币，与uniswap交易来算，主网消耗的gaslimit的更多，ZKRollup压缩的性价比也越高，ZKRollup相比主网的uniswap交易拓展可提高400+倍。同理，也可计算Optimistic系的扩展性与极限tps。注意：EIP-4488、EIP-4844将对rollup的成本大幅降低。1、ZKRollup的交易费用

在zkSync中，每笔交易的成本有两个组成部分：链下部分：状态存储和SNARK生成的成本。链上部分：对于每个zkSync区块，验证者必须支付以太坊gas来验证SNARK，另外每笔交易额外支付约0.4kgas来发布状态?。

HashKey Capital：2023年值得关注的技术趋势包括以太坊升级及ZK应用等:金色财经报道，HashKey Capital发布2023年值得关注的五大技术趋势报告，分别为：1、以太坊的重大升级（Shanghai，Cancun）；2、质押相关的技术、产品和服务；3、模块化区块链的改进和特定应用的Rollup发展，如L3s；4、ZK的其他非扩展应用，如ZKBridges；5、AA+MPC和闪电网络的迭代，为终端用户提供其他技术。[2023/3/9 12:51:53]

交易费用地板价ZKrollup的交易地板价依赖于eth主网gas的费用。链上gasfee=每wei的价格*交易大小*gas的费用*代币的风险系数

ZKRollup是不是用得多费用越低OP,AR是有类似这样的机制？用户的状态数更新，用户用的越多，ZK支付给layer1层的Gas费用是会相对变少，但是并未平摊至用户。链下部分：SNARK生成的成本。这部分依赖于硬件资源的使用，因此是不变的。我们的估计每次转账基准约为0.001美元。实际大小=(zkp_cost_chunk*op_chunks)*token_usd_risk;普通交易的链下gas成本=0.001*2*1=0.002u交易接收者为新地址的链下gas成本=0.001*6*1=0.006uswap的链下gas成本=0.001*5*1=0.005u??验证流程参考下方代码块：

Hive Blockchain部署首批由英特尔Blockscale ASIC驱动的比特币矿机:金色财经报道，加拿大矿企Hive Blockchain周五宣布，已经部署了首批基于英特尔 Blockscale ASIC 驱动的比特币矿机，这批5800台机器于2022年底交付并被命名为BuzzMiners，可共同产生638 PH/s至754 PH/s的算力。Hive表示，在加拿大和瑞典的设施中已经安装了1500多台采用英特尔技术的机器，它们已经达到了性能目标。Hive最初订购了13000台机器，但减少了订单“以在加密熊市期间有条不紊地扩展业务”。

据报道，Jack Dorsey旗下比特币公司 Block (SQ)、Argo Blockchain (ARBK)和 Griid Infrastructure 将成为英特尔Blocksale ASIC的首批客户。[2023/1/14 11:11:15]

链上部分：对于每个zkSync区块，验证者必须支付以太坊gas来验证SNARK，另外每笔交易额外支付约0.4kgas来发布状态。链上部分是一个变量，取决于以太坊网络中当前的gas价格。但是，这部分比普通ETH/ERC20转账的成本要便宜几个数量级。实际大小=每wei的价格*交易大小*gas的费用*当前gas价格*代币的风险系数=wei_price_usd*gas_tx_amount*scale_gas_price*token_usd_risk假设ETH价格为2500u，当前gas价格为30Gwei普通交易的链上gas成本=2500/10^18*(0+300+2002)(30*10^9)1.31=0.068u交易接收者为新地址的链上gas成本=2500/10^18*(0+940+2006)(30*10^9)1.31=0.20865u假设eth价格为2500u,当前gas价格为30Gwei普通交易的链上gas成本=2500/10^18*(0+300+200*2)*(30*10^9)*1.3*1=0.068u交易接收者为新地址的链上gas成本=2500/10^18*(0+940+200*6)*(30*10^9)*1.3*1=0.20865u??swap的gas_tx_amount=链上验证成本+提交成本+Chunk*SwapChunk参数swap的链上成本=2500/(10^18)*(0+710+200*5)*(30*10^9)*1.3*1=0.1667u??验证流程如下：

赵长鹏：资金是安全的，BSC跨链桥漏洞导致产生额外的BNB:10月7日消息，币安CEO赵长鹏发推表示，在BNB Chain跨链桥“代币中心”（Token Hub）上的一个漏洞导致了额外的BNB，已要求所有验证者暂时暂BNB Chain，这个问题现在得到了控制，资金是安全的，将相应地提供进一步的更新。[2022/10/7 18:41:35]

印尼互联网公司 GoTo 以约 840 万美元价格收购当地加密货币交易所:8月30日消息，印度尼西亚最大的科技公司 PT GoTo Gojek Tokopedia Tbk (GoTo) 周一在给证券交易所监管机构的声明中表示，以 1248.4 亿印尼盾（838 万美元）的价格收购了 PT Kripto Maksima Koin 100% 的股份，以此进入加密货币市场，实现服务多元化。

这家科技公司今年早些时候通过首次公开募股筹集了 11 亿美元，在给路透社的一份声明中表示，这笔交易是其成为“多元化资金管理中心”目标的一部分。（路透社）[2022/8/30 12:56:53]

总成本=链上+链下普通交易总成本=0.002+0.068=0.07u交易接收者为新地址的总成本=0.005+0.20865=0.21365uswap总成本=0.005+0.1667=0.1672u影响地板价的因素

Rollup的交易地板价依赖于ETH主网calldata的费用。ETH的gas的相关处于草案阶段的EIP主要为EIP4488，该方案将calldata非0字节数据由16gas降低至3gas，对layer2TPS的影响较大，利好layer2的Rollup，可以大大降低Rollup主网的交易成本，非0字节的数据可以降低为当前的1/5的成本不到，0字节的也可以微微降低。费用支付方式

zkSync中的转账天然支持“无气体交易”：用户在被转账的代币中支付交易费用。因此，例如，如果您想交易DAI稳定币，您无需拥有ETH或任何其他代币。只需支付一小部分DAI的费用。2、zkPorter的交易费用

目前github无zkPorter相关代码，由于zkPorter不需要链上数据可用性，预计成本将大大降低。主要为链下成本，交易可以控制在1到3美分的恒定费用。引用自官方文档。

在zkSync2.0中，L2状态将分为2个方面：具有链上数据可用性的ZKRollup和具有链下数据可用性的zkPorter。

这两部分将是可组合和可互操作的：ZKRollup端的合约和账户将能够与zkPorter端的账户无缝交互。从用户的角度来看，唯一明显的区别是zkPorter账户的费用减少了100倍。想象一下应用场景：Uniswap在ZKRollup端部署他们的智能合约，zkPorter账户可以以低于0.03美元的费用进行swap。zkPorter账户可以在Uniswap合约上进行数千次交换，但只需将一次更新发布到以太坊。zkPorter账户的数据可用性将由zkSync代币持有者保护。他们将通过签署区块来跟踪zkPorter端的状态，以确认zkPorter帐户的数据可用性。监护人使用zkSync代币参与权益证明(PoS)，因此任何数据可用性故障都将导致他们被削减。这为数据可用性提供了加密经济保证。需要注意的是，zkSync中的PoS比侧链等其他系统中的PoS安全得多。这是因为zkSync监护人本质上是无法窃取资金。他们只能冻结zkPorter状态。每个用户都可以自由选择自己的安全阈值。任何想要所有链上可用数据的用户都可以完全留在Rollup,使用ZKRollup账号。zksync2.0主网上线时间

根据官方文档2022年1月31日的文章内容可得知，6个月内，zkPorter将与zksync2.0一起上线主网。

3、ArbitrumGas机制

Arbgas费用将根据用户与Arbitrum的交互方式而有所不同，但下表可用作一般参考：

??部分代码：

4、optimismGas机制

optimism交易中的两个成本来源：L2执行费和L1数据/安全费。L2执行费

就像在以太坊上一样，Optimism上的交易必须为他们使用的计算量和存储量支付gas。每笔L2交易都会支付一定的执行费用，等于交易使用的gas数量乘以交易附带的gas价格。这也是以太坊的收费方式。这是公式：l2_execution_fee=transaction_gas_price*l2_gas_used使用的L2气体量取决于您尝试发送的特定交易，交易在Optimism上使用的gas量通常与在Ethereum上的大致相同。L1数据费

Optimism与以太坊不同，因为Optimism上的所有交易也都发布到以太坊。此步骤对于Optimism的安全属性至关重要，因为这意味着同步Optimism节点所需的所有数据始终在以太坊上公开可用。这就是使Optimism成为L2的原因。Optimism上的用户必须支付向以太坊提交交易的费用。称之为L1数据费用，这是Optimism与以太坊之间的主要差异。由于以太坊上的gas成本非常昂贵，因此L1数据费用通常会在Optimism上占据交易的总成本。该费用基于四个因素：以太坊当前的gas价格。将交易发布到以太坊的gas成本。这交易长度的大小成比例。以gas计价的固定费用。当前设置为2100。一种动态的间接费用，按固定数字支付的L1费用。当前设置为1.24。公式：L1_data_fee=L1_gas_price*(tx_data_gas+fixed_overhead)*dynamic_overhead三、总结

随着越来越多的应用程序接入区块链，用户的采用和交易量将呈指数级增长。从DeFi、NFT到DAO，它们最终将消耗以太坊上更多的吞吐量和产生更多交易成本，使其使用体验感降低，从而阻碍了区块链向更多人口的扩展的机会。L2s是目前以太坊扩展的最佳解决方案，在提供高吞吐量和更便宜的费用的同时，可以很好的利用L1s的安全性。但由于Layer2的扩容解决方案也在不断的更新和调整，每种方案都有其各自的优劣势，总体来说，zkrollup的交易费用更低、极限/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证，zkporter次之；其他解决方案的交易费用也有所降低，但是同zkrollup相比略逊色。未来，我们将看到许多项目在L2上迁移或创建，从而改善用户体验。作为2022年最热门的趋势之一，L2s将继续建立庞大而忠诚的用户群，这将成为以太坊最重要的发展之一。

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