GAS: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

音乐NFT交易平台OneOf完成800万美元战略融资,Amex Ventures等参投:8月1日消息,基于Tezos的音乐NFT交易平台OneOf完成800万美元战略融资,Amex Ventures、Mirabaud Lifestyle Impact and Innovation Fund、Snow Hill Ventures、Sangha Capital、Chain Link Crypto Fund等参投。此外,OneOf将推出一组可供美国运通卡会员使用的NFT。(Business Wire)[2022/8/2 2:52:05]

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?。

音乐NFT初创公司Serenade完成420万美元融资,“金刚狼”休·杰克曼参投:5月19日消息,音乐NFT初创公司Serenade宣布完成600万澳元(约合 420 万美元)的新一轮融资,投资方包括音乐行业内多家公司高管以及金刚狼休·杰克曼。Serenade表示,他们计划利用这笔最新融资进行全球化扩张,包括在美国设立一个办事处并重新启动Serenade 2.0 NFT 市场。(musically)[2022/5/20 3:29:06]

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:

Pudgy Penguins新老板建议创建类似iTunes版OpenSea的音乐NFT平台:4月13日消息,Pudgy Penguins新老板Luca Netz发推称,有人应该创建一个类似OpenSea的音乐NFT专属平台(类似的UX/UI)。音乐NFT是下一个热点。可以把它想象成iTunes,平台上只有音乐NFT。

据此前报道,知情人士称,NFT项目Pudgy Penguins以750 ETH的价格出售给洛杉矶企业家Luca Netz。Luca Netz 领导的一个小组将从Pudgy Penguins的最初四位联合创始人手中转移该项目的控制权以及特许权使用费。对该项目的控制将允许Luca Netz推出代币并向NFT系列的其他持有者进行空投,以及其他权利。[2022/4/13 14:20:58]

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:

Snoop Dogg和Wiz Khalifa推出以APE和BAYC为主题的音乐NFT:3月24日消息,说唱歌手Snoop Dogg发布了以 ApeCoin (APE) 和Bored Ape Yacht Club (BAYC) 为主题的音乐NFT,名为“Ape Drops 03 : An 8th”,是与说唱歌手Wiz Khalifa合作制作的由八首曲目组成。Snoop Dogg称,这些曲目可以购买两天,并且只能使用上周通过空投发布的ApeCoin代币购买。总共有近8000个NFT可供出售,每个NFT的价格从12 APE到15 APE不等。根据当前汇率,该系列中每个NFT的价格在165美元到210美元之间。(Coingape)[2022/3/24 14:15:56]

林肯公园主唱Mike Shinoda将在Tezos上推出Ziggurat系列音乐NFT:11月26日,林肯公园创始成员及现任主唱Mike Shinoda宣布将于12月3日在Tezos上推出名为Ziggurat的系列音乐NFT,该系列有5000张迷你混音带,每一张都有独特的音乐和封面。其中每个NFT的作品都以相同歌词为特色,歌曲由计算机算法生成。[2021/11/26 22:19:50]

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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