超越治理代币,探讨Rollup的货币化设计

作者:Jiawei, IOSG Ventures

Rollup 是众多基础设施中一个好的投资类别吗?

Rollup 的投资逻辑从早期的 ZK/OP 叙事之争,到后来实践中的 TPS 和用户体验比拼,再到围绕 OP Stack 等衍生工具构建的护城河——对于这个问题,处在行业发展的不同阶段或许有不同的回答。

但归根结底我们需要回答的是,Rollup 是赚钱的生意吗?Rollup 的经济学是怎么一回事?本文试图学习探讨 Rollup 的商业模式及其 Monetization 的设计空间。

Barry Whitehat 最早在 Ethereum Research 论坛提出了 Rollup 的概念。当 Rollup 的概念处在雏形阶段时,我们把运作 Rollup 的角色统一称为 Relayer 或 Operator。随着基础设施发展的精细化,这一角色被分解为多个实体:Sequencer 负责排序交易,并写入 DA,Challenger 负责提出挑战,Prover 负责生成证明。在我们讨论 Rollup 经济时,基本上可以从这几个实体出发进行梳理。

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Source: IOSG

本文主要讨论 Rollup Monetization 的几个方面:

交易费用(Transaction Fee)的缘由、构成和 Rollup 的盈亏情况;
MEV 在 Decentralized Sequencer 语境下的形式和 Monetization;
基于 Fault Proof 和 Validity Proof 进行 Monetization 的可能性。

交易费用 (Transaction Fee)

与在其他链上类似,用户在 Rollup 发送交易需要支付交易费用。

从 Sequencer 的角度看,这个交易成本主要涵盖两部分支出:执行开销和安全开销。

执行开销(Execution Cost)

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Source: John Adler

Rollup 的执行开销继承自以太坊的模型。抽象来看,每个以太坊节点运行着一个复制状态机。如上图所示,节点下载并存储交易数据、执行计算、读写内存和存储,这些操作对应物理性的资源花销和消耗。Gas 作为统一的资源定价单位,被用于对这些操作背后隐含的资源进行度量。

那么延伸到 Rollup 中也是如此, 运营 Rollup 节点将产生一定的执行开销,这是 Rollup 用户支付的交易费用的由来。由于 EVM 等效性的细微差异和 Rollup 设计的不同,不同 Rollup 对执行开销的定价也有些许分别(例如,zkSync Era 提供了原生的账户抽象,一些操作对比 EOA 可能需要支付更多的 Gas),但总体上沿用以太坊的 Gas 模型。

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Source: Dune Analytics @springzhang

除了上述的执行开销之外,还应考虑拥堵费用和最低交易费用。

拥堵费用。反映在 Gas 价格与网络流量的动态平衡上。例如在 Arbitrum Odyssey 期间,网络流量的激增导致了 Gas 价格的大幅上涨。

最低交易费用。在网络费用极低的区块链上,为了避免 Spam 和 DoS 攻击,有必要设置一个交易费用的下限。目前 Arbitrum One 上为 0.1 gwei,Arbitrum Nova 上为 0.01 gwei。最低交易费用的数值取决于该网络的设计(在 Optimism 上是 0.001 gwei)。

安全开销(Security Cost)

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Source: Celestia Forum @adeets_22

安全开销即为我们讨论的数据可用性(DA)成本,DA 是 Rollup 等效于以太坊安全性的保证,确保所有人能够根据发布在以太坊 L1 上的数据重建 Rollup 的状态(这里讨论的是以太坊 L1 的情况,当然还有其他 DA 方案)。贡献给以太坊 L1 的 DA 成本占据 Rollup 总成本的绝大多数。今年 5 月,Arbitrum 向以太坊提交了大约 3,927 MB 的数据,并为此支付 4,856 枚 ETH,DA 成本约 1.24 ETH/MB。(按 S3 Standard 每 GB $ 0.023 和 ETH 价格 $1800 计算,以太坊的 DA 存储成本大概是 AWS 的 一亿倍)。

由于链上 DA 非常昂贵,各个 Rollup 都采用了数据压缩方法。Arbitrum 和 Optimism Bedrock 分别使用开源数据压缩库 Broti 和 zlib 对发布到以太坊 L1 的数据进行压缩。StarkNet 和 zkSync Era 通过发布 State Diff(即先前状态与新状态之差)而非全部数据,对数据进行压缩。(P.S:Optimism Bedrock 升级还采取了多种方法对交易成本进行压缩,在这里我们可以看到更多数据指标)。

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Source: IOSG

值得期待的是,以太坊 L1 高昂的 DA 成本将在 Decun Upgrade 引入 EIP-4844 后得到大幅缓解。另外,此处讨论的「安全开销」实际隐含了不同的安全级别。除以太坊 L1 保证的 DA 之外,DAC 和 Celestia、EigenDA 等解决方案提供了多样的「安全 – 成本」权衡,为 DA 需求端提供了多种选择。一些低频、高价值的 DeFi 应用更需要安全保证,一些高频、相对低价值的应用(例如游戏),则可以更多考虑成本;各取所需。

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Source: Dune Analytics @optimismfnd

综上所述,简单地从 Sequencer 的角度看:Sequencer 从用户侧收取交易费用,向以太坊支付 DA 费用。那么 Sequencer 的利润可以按上述方式计算。目前多数 Sequencer 由 Rollup 团队运营,如果忽略代币发行的收入和通胀等一系列细节,Rollup 的收入也可以粗略地用这个方式进行衡量。

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Source: Token Terminal

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Source: IOSG

以 Optimism 为例,在过去 30 天,Optimism 每天的盈利大约是 20k 美金。根据 Token Terminal 的数据,Optimism 上线至今的盈利大约是 10.9 M 美金。

MEV

MEV 是 Rollup 建立商业模式的重要方式。在中心化的单个 Sequencer 语境下谈论 MEV 没有太多意义,所以我们先从去中心化 Sequencer 开始,随后将探索 Rollup 的 MEV 经济。

Decentralized Sequencer (DS)

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

去中心化是一项繁杂的事项,引入多方参与者的过程需要仔细打磨,一步到位没有必要。从安全性、竞争形势和开发者资源的角度思考,在项目早期采用中心化的 Sequencer 讲得通。然而,中心化的 Sequencer 至少有两个明显的缺陷(这同样也是大多数中心化手段的缺陷)。

交易审查:即对特定用户的交易进行审查,包括勒索攻击等等。为了解决这个问题,Arbitrum 和 Optimism 提供了用户交易强制包含的选项,例如 Arbitrum 的所有用户都可以调用 forceInclusion 方法来强制包含交易;StarkEx 实施了逃生舱(Escape Hatch)机制,实现了部分抗审查。
活跃保证:Sequencer 是否能够持续保持在线?如果中心化的服务产生单点故障(例如硬件故障或软件配置错误),整个网络将会停机。这种可能性虽小,但一旦发生会产生广泛的负面影响。

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Source: Taiko

当前, Sequencer 实际上同时扮演了以太坊 L1 上 Builder 和 Proposer 的角色:既负责交易排序,又负责提交 Batches —— 实现 DS 的过程有点像在重走以太坊 PBS 的老路。

要实现DS,Rollup 通常有几种选项。

领导者选举/轮换(Leader Election/Rotation)机制,加上本地区块构建,即以太坊 L1 上非 PBS 的情况。Vitalik 在他的 An Incomplete Guide to Rollups 提出了几种选举/轮换的方法:Sequencer 拍卖、基于 PoS 的随机选取、DPoS 投票等。根据以太坊的实践,很显然 PBS 会是更优解。
领导者选举/轮换机制,加上开放的区块构建市场 ,即以太坊 L1 上 Enshrined PBS 或者 Proposer 采用 MEV-Boost的情况。
一些特定机制,例如 FCFS (First Come First Serve)。FCFS 最终会导致延迟竞赛,类似于传统高频交易中的 Colocation。Arbitrum 当前采用 FCFS,并在研究 Time-Boost 等变体。Time-Boost 在 FCFS 的基础上引入了优先费用,可以支付费用让交易加快最多 0.5 秒。这是一种延迟与费用之间的二维权衡。

Rollup 团队可以采用以上选项内部构建 DS,也可以考虑外包 Sequencing:

Espresso/Astria 等项目提出了它们的 DS/SS 服务;
Flashbots 正在构建 SUAVE,一个域间通用的加密内存池;
Justin Drake 提出的 Based Rollup,直接借助 L1 共识,由以太坊 L1 的 Proposer 把 Rollup 区块包含到 L1 区块中,继承 L1 等同级别的去中心化和活跃保证。

选择内部构建或外包有一些利弊权衡,本文将在稍后进一步讨论。

DS 语境下的 Rollup MEV

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Source: odos.xyz/arbitrage

如果我们有了一个开放区块构建的 DS 市场,那么现在以太坊上的 MEV 供应链就会在 Rollup 上复现。其中,域内 MEV (Intradomain MEV) 指发生在 Rollup 内部的 MEV,这与以太坊 L1 的 MEV 并没有太多差异。例如 DEX 中的三明治攻击、跨 DEX 套利等等。因为目前 Rollup 还没有实现 DS ,上图以以太坊 L1 上的跨 DEX 套利作为举例。

更有趣的可能是跨域 MEV (Cross-domain MEV)。我们把跨域 MEV 分为普通跨域 MEV 和 Shared Sequencer (SS)下的跨域 MEV。

普通领域 MEV

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Source: odos.xyz/arbitrage

普通跨域 MEV 在以太坊 L1 和 Rollup、Rollup 和 Rollup 之间发生。在 DS 的语境下,各个域之间都有各自的 MEV 管道,涵盖不同角色。上图是跨域套利的一个示例。

在 Searcher 端,跨域 MEV 涉及到复杂的执行风险,因为不同域有不同的确认时间和最终性,无法确定交易是否会被如愿包含。为此,Primev 正在构建一个通讯网络,Searcher 可以向多个域的多个 Builder 提交出价,为其 Bundle 获取预先确认(Pre-confirmation)保证。这样一来Searcher 可以量化并管控它们的执行风险。

跨域 MEV 存在中心化的趋势。如 Flashbots 所指出,同时在多条链上进行区块构建的 Builder 与仅在一条链进行区块构建的 Builder 相比,在跨域 MEV 方面具有更大的优势,因此容易导致中心化。在 Rollup-centric Roadmap 之下,这是未来几年需要面对的话题。

SS 下的 MEV

如果多个 Rollup 使用同一个 SS,情况有所不同。

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Source: IOSG

SS 的特性之一是它可以实现跨 Rollup 原子套利。原先 Searcher 在分别提交交易 1 和交易 2 的时候,不确定这两笔交易是否会按它的期望被包含(例如刚好在下一个区块被包含)。有了 SS 之后,Searcher 可以提交类似上图的Bundle,当交易 1 和交易 2 能够同时满足时才进行执行,否则两笔交易都不执行(当然,需要满足交易不是无效交易)。这种实施减少了 Searcher 的执行风险。

理想情况下,SS 将会实现「整体大于部分之和」。例如,一笔交易涵盖的信息在单个 Rollup 上可能没有价值,但在多 Rollup 共享排序的情况下可以与其他 Rollup 上的交易进行排列组合,从而充分利用一些「无效信息」并实现正和游戏。

尽管有众多好处,但 Sequencing 涉及到复杂的商业问题,故笔者认为 SS 短期内不会得到头部 Rollup 采用,而可能在长尾的 App-specific Rollup 中率先实施和验证,或者作为 Rollup-as-a-Service 项目的可选项提供给开发者使用。

围绕 MEV 的 Rollup 经济

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Source: IOSG

在 DS 得到实施之后,问题回归到如何围绕 MEV构建经济模型和价值捕获机制。

在上文我们讨论了 Rollup 的开销。这种开销的源头是 DA 资源和运营 Rollup 本身的物理资源。这些有限资源构成了区块空间的稀缺性。MEV 反映了对区块空间稀缺性的支配权。Rollup 可以对该支配权进行定价。

Fuel Network 认为一个优化的代币模型应该合理地对区块空间的价值进行捕获。用户使用 Rollup 代币支付交易费用,是价值捕获的其中一种方式(即赋予了代币 Utility)。但这也引入了额外的用户侧摩擦。Fuel 的想法也是对区块空间的稀缺性进行代币化,但代币化的是「收取区块空间内费用的权利」。这是从区块生产者和 MEV 的角度而言的,并不影响终端用户。

对应上述 DS 的选项,笔者认为可能有以下设计空间:

MEV Auction (MEVA)。Sequencer 参与拍卖来确定特定区块、或特定时间内的区块的交易排序权。拍卖的出价作为 Rollup 的收入。
PoS。质押 Rollup 代币,随机选择 Sequencer;质押越多,成为 Sequencer 的概率越大。注意 Rollup 仍由 Validity/Fault Proof 和以太坊保证安全,并不需要依赖于 PoS 提供的经济安全。PoS 仅作为选择领导者的方式。质押代币为 Rollup 提供了价值捕获,这种锁仓本质上也是对区块空间稀缺性的反映。
SS。相较上述两点而言,SS 是一个有趣的新话题,目前还没有定论。假设 Rollup 选择外包 Sequencing 给 SS,同时意味着出让了自己捕获域内 MEV 的权利 —— 尽管这样做的好处是多个域间会产生网络效应,从而形成正和。但从另一个角度来说, Rollup 完全可以选择把自己的 MEV 留在自己的生态内部,由自己捕获或是对域内 MEV进行代币化。

因此,笔者认为 SS 应该以某种方式对其各个域间捕获的 MEV 进行再分配。在多个 SS 争夺他们的 Rollup 客户的情况下,这种再分配的激励显得尤为重要。在这种情况下,再分配的 MEV 可以作为 Rollup 的收入。

“欺诈”证明 (Fault Proof)

欺诈证明的普遍设计是在挑战期内,人们(称为挑战者)可以对状态转换提出质疑;一旦该质疑被验证为正确,作恶者会被罚没,挑战者获得部分罚没的资金作为奖励。其余被罚没的资金可能会被销毁,如果被罚没的资金是 Rollup 的代币,这被视为对于所有代币持有者的一种补偿(而非对于攻击的受害者)。Arbitrum 和 Optimism Cannon 目前都采用交互式欺诈证明。

在 Arbitrum 上观察状态转换和提出挑战的一方称为验证者(Validator),观察状态转换的一方称为观测者(Watchtower Validators) 。两者的主要区别在于前者可以提出挑战,后者可以以任意方式提出警告(例如通过社区或社交媒体)。成为验证者需要白名单的权限。观测者则无需许可。

Arbitrum 可能在未来去中心化验证者(也即挑战者)这一角色。但实际上挑战者只需要 1 of N 的信任假设,一个诚实的挑战者对于网络来说是足够的。因此,笔者认为去中心化挑战者只是满足去中心化的要求,除了上述提到的挑战者获得部分罚没的资金之外,在经济学上没有太多的设计空间,更多可能是出于设计冗余的考虑。

证明者网络/市场 (Prover Network/Market)

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Source: Figment Capital

Figment Capital 在其文章中对 Prover Network 和 Prover Market 进行了概念区分:Prover Network 是仅为单个应用(例如 Scroll)提供服务的 Prover 集合。Prover Market 是开放的市场,多个应用(例如 Scroll、Succinct)可以向该市场提交证明请求。这篇文章已经概括了 Decentralized Prover 的方方面面,因此本文不会重复增添过多笔墨。

证明网络(Prover Network)

Scroll 在两年前提出了去中心化 Prover 的想法。

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Source:Scroll

Prover (Scroll 称为 Roller)需要质押代币以获得初始的声誉,该声誉与质押的代币成正比例。在网络需要生成证明的时候,由 Sequencer 按声誉随机选择多个 Prover,要求他们在时间 T 内生成证明 —— 如果证明无效将被罚款;如果证明有效但晚于时间 T,将降低其声誉;如果证明有效且在时间 T 内,有机会获得奖励。

引入限定时间 T 的设计,而非简单地采用「最快」来进行衡量,是为了避免最快的 Prover 赢家通吃的局面,因为只要能够在时间 T 内完成,最快的 Prover 和稍慢的 Prover 获得奖励的概率是相同的。这种机制鼓励最快的 Prover 并行生成其他区块的证明,以最大化利润。

证明市场(Prover Market)

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Source:=nil;

=nil; 提供了构建电路和证明市场的通用化服务。构建电路的开发者和生成证明的 Prover 各自获得一部分收入。

作为一个开放市场,=nil; 与现货市场类似,有两方角色:证明请求者和证明生产者。前者可以发布买单,后者可以发布卖单。挂单的参数包含 Statement (如 Mina 或 Solana 的状态证明电路)、成本、订单超时时限和证明生成时间。

=nil; 也采用了类似的声誉系统,没有按时生成证明和生成错误证明的 Prover 会被降低评级甚至罚没。

Scroll 和 =nil; 都采用了 Staking-slashing 和声誉系统的设计,区别在于面向的需求端群体不同。前者服务于 ZKRollup 本身,后者服务于多个 ZK 应用。这两个实例分别对应内部构建 Prover 和外包 Prover 的两种形式。

Closing Thoughts

综合以上讨论,笔者提出几个观点:

交易费用是简单有效的商业模式,而 Rollup 对以太坊进行扩容的主要卖点之一就是低费用,因此它们在交易费用上面并不会做太多文章。随着 EIP-4844 的采用和各类 DA 方案的成熟(Celestia、EigenDA 等),Rollup 交易费用将进一步得到降低。这对用户而言是好事情。
在 Rollup 方面,笔者认为,主流 Rollup 在两到三年内会逐渐走向 DS,一些长尾 Rollup 可能更快一步。MEV 作为较隐晦的商业模式,会成为 Rollup 收入的主要增长点。其中,如果内部构建 DS,则关系到代币经济学设计;如果选用 DS & SS ,如何对其中的 MEV 进行合理分配是 Rollup 和 DS & SS 项目都需要考虑的点。Rollup 上的 MEV 重要性目前被严重低估。
去中心化往往是渐进式的过程,去中心化也有不同的程度。无论去中心化 Sequencer 或是 Prover,主要有两种选项:由团队进行内部构建或外包。前者的设计空间较为广阔,主要建立在 Staking-slashing 的加密经济原语之上,已经有一些成熟的机制设计可供参考。笔者猜测后者可能依赖于类似 DA 的付费模型。

DS 在机制设计上可能是更复杂的,而 Prover 相对直观。因为我们很难说 Sequencer 返回的交易序列是正确或错误的,而数学证明是确定性的东西,可以定量地被衡量,例如时间、成本等参数。DS 更多是从 MEV 经济的角度出发去考虑。

Rollup 如何选择上述两种方式,根据项目所处阶段不同有所差异,至少需要考虑资本效率、开发者资源等因素。对于早期的 Rollup,包括一些 App-specific Rollup,外包这项去中心化的工作,快速进行 Bootstrap 可能是最优解(通过 DS & SS 或 EigenLayer)。而相对成熟的 Rollup 一方面有更加充足的开发者资源和资金,另一方面会更多地考虑代币价值捕获和资源连接,并借此构建护城河和飞轮效应。

Reference

1.https://joncharbonneau.substack.com/p/rollups-arent-real

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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