论 Rollups 的经济结构设计

2024-06-25 11:59:40观点

商业模式的多样性和不同 Rollups 在不同市场状态下的适应能力，我们看到了以太坊 L2 Rollups 生态的深远考量。

作者：IOSG Ventures

原用标题：IOSG Weekly Brief｜Rollup 币价高估 or 低估？我们做了一个 Rollup 的收支结构分析 #231

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背景

目前以太坊 Rollup L2 生态初见雏形，整体单日 TVL 超过了 $37b，是 Solana 的 3 倍以上，超过以太坊的⅕。从用户的角度来看，主流 L2 的近期日平均用户数量达到 158k，超过 Solana 100k 左右的数据。

然而，Rollups 的币价短期表现不及预期。就市值来看，主流 Rollups 中，Arbitrum 市值 $7.8b，Optimism 市值 $7.3b，Starknet 市值 $6.9b，刚完成空投的 zkSync FDV $3.5b，而同期 Solana 的 FDV 达 $74b。近期 zkSync 近期上线，较差的市场表现也没有满足市场对 Rollups 的预期。

从收入的角度来看，以太坊在 2023 年的收入达到了 $2b，而同年表现较好的 Arbitrum 和 Op Mainnet 的年收入分别达到了 $63m 和 $37m，与以太坊有较大差距。今年新进入市场表现较好的 Base 和 zkSync，分别在 2024 年上半年获得了 $50m 和 $23m 的收入，而同期以太坊创造了 $1.39b 的收入，差距仍未缩小。Rollups 目前还未能做到与以太坊匹敌的收入规模。

部分 Rollups 目前的低活跃度固然是一个原因，这是大部分公链都面对的问题。我们更想知道的是，Rollups 在其作为 Mass adoption infra 的使命上完成度到底如何，其价值是否因为目前的低活跃度被低估？

一切还是要回到最早的命题，Rollups 的诞生起源于以太坊的日渐拥挤，费用达到了用户无法接受的程度。因此 Rollups 先天带有 “降低交易成本” 的目的问世。Rollups 的优点，除了大家所熟知的以太坊 L1 级别的安全性外，还包括其颠覆性的成本结构，所谓 “用户越多，Rollups 越便宜”。

如果这点能被很好落地，我们相信 Rollups 是有无法替代的价值的。更合理的成本结构也能提高 Rollups 在面对市场变化时的韧性。健康的现金流带来的持续投入是竞争力的来源，在利润率上有优势的协议也自然会有更高的估值和长期的竞争力。

本文简单分析了目前 Rollups 的经济结构，并展望未来的可能性。

1. Rollups 的商业模式

1.1 概述

Rollups 协议以 Sequencer 为收支点，对用户在 Rollups 上的交易收取费用以覆盖 L1 和 L2 上产生的成本，以及获得额外的利润。收入侧，Rollups 向用户收取的费用包括：

基础费用（包括拥堵费用）
优先费用
L1 相关的成本费用

协议自己制定策略可以捕获的潜在费用包括：

MEV 费用

成本侧，包括目前占比较小的 L2 执行成本和占主要部分的 L1 成本，包括：

DA 成本
验证成本
通信成本

Rollups 相较其他 L2 的商业模式的不同在于其成本结构，如占最大比例的 DA 成本被视为随数据量变化的可变成本，验证成本和通信成本更多被视为维持 Rollups 运行的固定成本。

从商业模式的角度，我们希望厘清 Rollups 的边际成本，即一个额外交易的新增成本多大程度能小于每个交易的平均成本，来验证 “用户越多，Rollup 越便宜” 成立的具体程度。

这背后原因是 Rollups 批量处理数据、数据压缩、验证聚合，导致相较其他公链效率高且边际成本较低。理论上 Rollups 的固定成本能被很好的摊销到每一笔交易中去，因此在交易量足够大的情况下甚至可以忽略不计，但这一点也需要我们的验证。

1.2 Rollups 收入

1.2.1 交易费收入

Rollups 主要收入来自于交易手续费即 gas，手续费的目的在于覆盖 Rollups 的成本，并获取一部分利润以对冲长期 L1 ga s 变化的风险，以及获取部分利润。部分 L2 会收取交易优先费用，让用户优先执行紧急的交易。

Aribtrum 和 zkSync 采取 FCFS 的机制，即交易处理的顺序为先来先处理，并不支持 “插队” 请求。OP stack 在此类问题上采取了弹性处理，允许支付优先费用进行交易的 “插队”。

对于用户来说 Rollups L2 的费用在链上较不活跃时，会由下限基础费用决定。在链上较为繁忙时，会由各个 Rollups 对于拥堵程度的判断收取拥堵费用（往往呈指数级上升）。

由于 Rollups 的 L2 开销极低（仅有链下工程和运维成本），而收取的执行成本自主性较高，导致几乎所有用户用于支付 L2 费用的收入都将成为协议的利润。由于中心化运营 Sequencer，Rollups 对于基础费用下限、拥堵费用、优先费用拥有控制权，因此 L2 执行费用将是协议的 “参数” 游戏，在生态较为繁荣，以及价格不会引来用户的反感的前提下，执行费用的多少可以任由设计。

1.2.2 MEV 收入

MEV 交易分为恶意 MEV 和非恶意 MEV，其中恶意 MEV 为类似于三明治攻击的 front-running 交易，更多的在于抢夺用户的交易价值，例如，三明治攻击中，攻击者会在用户的交易之前插入自己的交易，导致用户以更高的价格买入或更低的价格卖出，即所谓的 “被夹”。而非恶意 MEV 为套利和清算等 back-running 交易，套利行为可以在不同交易所之间平衡价格，提高市场的有效性；清算行为则可以移除不良杠杆，降低系统风险，被视作是有益的 MEV 行为。

与以太坊不同的是，Rollups 不提供一个公开的 mempool，只有排序器可以在交易最终确定之前看到交易，因此只有排序器有能力发起 L2 链上的 MEV，由于现绝大部分 L2 都是中心化排序器，暂时不太会存在恶意 MEV 的情况，因此目前的 MEV 收入将需考虑套利和清算类型。

根据 Christof Ferreira Torres 等人的研究，其回放了 Rollups 上的交易，得出的结论是 Arbitrum, Optimism, Zksync 是存在链上非恶意 MEV 行为的，三个链目前总计产生了 $580m 的 MEV 价值，足以作为一个值得关注的收入来源。

Source: Rolling in the Shadows: Analyzing the Extraction of MEV Across Layer-2 Rollup

1.2.3 L1 相关的成本费用

这部分是 Rollups 为了覆盖 L1 相关成本而向用户收取的费用，具体的成本构成后文会讲到。不同 Rollups 收取的方式不一样。除了对 L1 gas 进行预测去覆盖 L1 数据的费用外，Rollups 还会产生额外费用，作为应对未来 gas 波动风险的预备资金，本质上是 Rollups 的一笔收入。如 Arbitrum 会加上一笔 “Dynamic” 费用，OP stack 会将费用乘以 “Dynamic Overhead” 系数。这部分费用在 EIP4844 升级前，估算下来为 DA 费用的 1/10 左右。

1.2.4 分润

Base 由于采用了 OP stack 会相对特殊一点有一个分润，Base 承诺贡献总收入 2.5%/L2 交易中扣除向 L1 提交数据的成本后的利润的 15% 二者中取其高，给到 OP stack。作为回报，Base 将参与 OP Stack 和 Superchain 的链上治理，并获得最多 2.75% 的 OP 代币供应量。以最近的数据来看，Base 给 Superchain 的收入贡献在 5 ETH/天。

我们能发现 Base 为 Optimism 提供了不小的收入比例，除了现金流之外，健康的网络效应也让 OP Stack 生态在用户和市场的眼中更具吸引力。尽管 Arbitrum 的某些表现如 TVL 或稳定币市值高于 Base + Optimism，但目前已无法超过后者的交易量和收入。从两者的 P/S ratio 也能看出这一点——考虑 Base 收入后，$OP 的 PS ratios 高于 $ARB 16%，体现了生态带给 $OP 的额外价值。

1.3 Rollups 成本

1.3.1 以太坊 L1 数据成本

每一条链具体的成本结构不同，但大类基本可以分为通信成本，DA 成本，ZK Rollups 特有的验证成本

通信成本：主要包括 L1 和 L2 之间的状态更新、跨链交互等。

DA 成本：包括向 DA 层发布压缩后的交易数据、状态根、ZK 证明等。

在 EIP4844 前，L1 成本主要成本来源于 DA 成本（对于 Arbitrum 和 Base 来说超过 95%，对于 zkSync 超过 75%，对于 Starknet 超过 80%）

在 EIP4844 后，DA 成本大幅下降，而由于不同 L2 的机制，DA 成本的降低程度也不一样，大概有 50%-99% 的成本下降。

1.3.2 验证成本

主要为 ZK Rollup 所用，用于通过 ZK 手段验证 Rollups 交易的可靠性。

1.3.3 其他成本

主要包括链下工程以及运维成本等。由于目前的 Rollups 运作方式，节点的运行成本接近于云服务器成本，相对较小（接近于企业 AWS 服务器成本）

1.4 L2 的利润和其他 L1 的数据对比

至此，我们大概了解了 Rollup L2 的整体收入-支出结构，可以和 Alt L1 做一个对比，这里 Rollups 选择了 Arbitrum，Base，zkSync，Stakrnet 周平均数据作为数据来源。

可以看出，Rollups 整体的利润率和 Solana 较为接近，相较 BSC 有明显优势，体现出 Rollups 的商业模式在盈利能力和成本管理方面的优秀表现。

2. Rollup 横向对比

2.1 概述

Rollups 发展的不同阶段，基本面表现差异显著。如当交易存在发币预期时，Rollups 会迎来显著的交易量提升，随之而来的手续费收入和费用支出也会显著提升。

绝大部分 Rollups 仍处于早期，绝对的盈利能力对其来说没有那么重要，更多的是保证收支平衡，保证长期发展。这也是 Starknet 一直宣告的不向用户收取额外费用并以此盈利所希望达到的理念。

但从三月中起，Starknet 就持续负收益的状态运营持续至今，其链上活跃度表现确实不佳，但负收益根本原因到底是什么，会长期持续吗？

让我们带着这个问题继续深入。实际上，Rollups 的收入结构相对趋同，而由于每条链的 Rollup 机制带来的边际成本结构有区别，数据压缩方式等计算机制不一样也带来了成本上的差异。

我们希望在 Rollups 中进行成本的对比，以帮助我们横向对比不同的 Rollups 有着什么样的特性。

2.2 不同类型 L2 的成本结构

ZK Rollup

ZK Rollups 主要在验证成本有差异，验证成本往往可以被视为其固定成本，难以通过分摊手续费收取，也是造成 Rollups 出现入不敷出状况的根因。

本文主要讨论两个比较成熟有交易量的 ZK Rollups。

Starknet

Starknet 采用共享自家的验证服务 SHARP，交易排序、确认、出块后，组成批次通过 SHARP 构建交易证明，发送至 L1 合约验证，通过后将 proof 发送至 Core 合约。

Starknet 中的验证和 DA 的固定成本分别来自区块和批次。

Source: Starknet community - Starknet Costs and Fees

Starknet 中的可变成本随交易数量增加而增加，主要是 DA 成本，这一部分理论上并不会产生额外的支出。实际甚至相反——Starknet 的交易费用是按每次写入收费的，但其 DA 成本仅取决于更新的内存单元数量，而不是每个单元的更新次数。因此，Starknet 在此前收取了过高的 DA 费用。

交易费用的收取和运营成本的支付存在时间差，可能会导致部分亏损或盈利的发生。

因此我们看到，只要有交易还在产生，Starknet 就需要不断出块并支付块和批次的固定成本。同时，交易数量越多，需要支付的可变成本也就越多。固定成本并不会显著增加边际成本

Source: Eli Barabieri - Starknet User Operation Compression

Starknet 由于对每个块有计算资源的限制（Cairo Steps），其 gas fee 计算方法是根据计算资源和数据量大小，分别覆盖固定成本和可变成本。由于出块/批次的成本难以分摊到每个交易，但由于每个块是到达了一定计算资源后才关闭（固定成本被触发），因此可以通过计算资源的维度来计算并收取一部分的固定成本。

但同时由于出块时间的限制，如果交易量不足（单个块中的计算量不足），计算资源并不能很好的衡量所需要摊掉的价格，因此固定成本仍然无法被完全覆盖。同时 “计算资源的限制” 会受到 Starknet 网络参数升级的影响，EIP4844 后短期运营的大幅亏损便体现了这一点，亏损直到收取的费用里的计算资源参数被调整后才有所缓和。

Starknet 的收费模式并不能在每一笔交易中有效地填补固定成本，因此当 Starknet 主网更新及交易量极低时，就会出现负收入的情况。

zkSync (zkSync Era)

zkSync era 在 Boojum 升级后从块验证转向了批次验证和存储状态差异，有效降低了验证和 DA 成本。流程基本类似 Starknet，Sequencer 提交批次到 Executor 合约（状态差异和 DA 承诺），证明节点提交验证（ZK 证明和 DA 承诺），验证通过后执行批次（每 45 个批次执行一次）；区别在于 Starknet 对于块和批次都有验证成本而 zkSync 仅有批次的验证成本。

zkSync 和 Starknet 的成本对比

Starknet 批处理大小比 zkSync Era 要大得多，zkSync Era 每批的交易限制为 750 或 1,000，而 Starknet 没有交易限制。

这样看来，Starknet 的 scale 能力更强，由于每个块都有计算资源限制，单块中处理更多交易和批次的能力使其在高频交易和需要处理大量简单操作的场景中表现更好，但在交易量较小的时候会出现固定成本过高的问题。zkSync 的压缩效率和灵活的块资源使其在需要灵活应对 L1 gas 价格波动和自身链上活跃度匮乏的情况下更具优势，但在出块速度方面会有限制。

对于用户来说，Starknet 的收费模式会更用户友好，与 L1 相关性较小，规模效应更强。zksync 的费用更加高效但随 L1 波动会更大。

对于协议来说，在活跃度低的阶段，Starknet 高昂的固定成本会带来更多的亏损，而 zkSync 会更加适用于这种场景。在活跃度高的阶段，Starknet 更适用于进行大量高频交易并控制成本，zkSync 目前的机制在高交易量上表现可能会略逊一筹。

2.3 Optimistic rollup

Optimistic Rollup 的成本结构相对简单，在没有验证成本的情况下，用户仅需要支付 L2 的计算成本和发布到 L1 数据的 DA 成本，其中状态根的发布由于和出块相关，更偏固定成本，而压缩交易的上传为易于预估易于分摊的可变成本。和 Zk Rollup 相比，其固定成本更低，更适合交易量适当的场景，但由于每笔交易需要包含签名，导致 DA 即可变成本会更高，在大规模采用阶段边际成本带来的优势也就相对更小。

基于目前的采用规模，ZK Rollup 的固定成本可能会导致无补贴交易更高的费用下限，相较 OP Rollups 为用户带来成本，但 ZK 的优势明显在于规模化：高交易量和证明聚合将验证成本分摊，最终 L1 节省的边际成本将超过 Optimism Rollups；运行 Validiums/Volitions 和仅需状态差异的 DA、更快的提款速度等会更适合规模型的经济需求和 RaaS 生态。

2.3 数据对比

收入

Rollups 向用户收取的 gas fee，可以看到 Base 收入较高，Starknet 收入较低，Arbitrum 和 zkSync 持平，交易量的差异导致了横向和纵向的差距，因此我们计算每交易收入。会发现在 EIP4844 升级前，Arbitrum 的每交易收入较高，升级后 Base 的每交易收入较高。

成本

从每笔交易的成本来看，Base 在 EIP4844 前，由于 DA 成本过高，导致交易成本过高，实际上处于边际成本较高的情况，由于规模效应导致的成本优势并没有体现。而在 EIP4844 后，随着 DA 成本的大幅降低，Base 的每单交易成本直线下降，目前是所有 Rollup 里交易成本最低的。OP 和 ZK 相比，可以看到 OP Rollups 是升级更大的受惠者，StarkNet 的 L1 DA 的实际成本可以降低约 4 到 10 倍，略小于 OP Rollups 一个数量级。这也与理论推论一致：在 EIP-4844 升级中，ZK Rollups 的收益不如 OP Rollups 大。ZK Rollup 在升级后的费用表现也体现了固定成本对其的影响。

利润

数据来看，Base 由于规模效应毛利最高，远超同为 Optimistic 的 Arbitrum。同为 ZK Rollup 的 Starknet 由于交易量过低，无法覆盖固定成本导致交易毛利为负，zkSync 则为正但同样受限于固定成本，低于 OP Rollup。EIP4844 的升级并没有给利润率带来直接的帮助——受惠的主要将是用户，其费用成本大幅降低。

3. 总结

3.1 成本侧

目前看来大部分 Rollups 还处于其 Margin curve 的前半段，随着交易量的提高边际成本逐渐降低，同时平均固定成本也会显著降低。但未来以太坊 L1 或 L2 生态交易量兴起后，受网络的容量影响平均交易成本的上升会导致边际成本逐渐呈上升趋势（从 Base3-5 月的表现可见），这是 Rollup 长期发展不可忽视的问题。在关注短期采用导致的成本变化时，我们也需要关注 Rollups 在长期成本曲线上作出的努力。

而短期看来，对于 Rollups 来说，更有效地减少边际成本是最好建立壁垒的方法，其中针对市场状况调整收入和成本模式是比较好的解决方案。

3.2 收入侧

为了保持长期的竞争力，协议尽可能不对用户额外收费，甚至倒贴费用让用户支出尽量保持低且稳定，如我们看到 Starknet 现在的情况。优先费用固然会带来更多收入，可前提是链要有足够的活跃度。

在 EIP4844 后，部分 Rollups 的收入产生了大幅下降（如 Arbitrum），这是由于一部分利润差来源——DA 数据费用部分的隐性收入已经几乎被抹除。Rollups 的收入模式将会变得相对单一，主要从 L2 费用当中挖掘，随着交易量的增长，产生的优先费用和拥堵费用会是重要的收入组成部分。同时在主动收入方面，通过 Sequencer 提取 MEV 也将是未来 Rollups 重要的收入来源之一。

总的来看，Rollups 的商业模式的确具有规模经济的优势，尤其是 ZK Rollups。目前的市场状况并不适合 Rollups 发挥其优势，都需要等到类似今年 3-5 月的 Base 时刻。商业模式的多样性和不同 Rollups 在不同市场状态下的适应能力也让我们看到以太坊 L2 Rollups 生态的深远考量。