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ETH?2.0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
四大方案各自费用
??计算方法
CBDC基础设施供应商Emtech获得400万美元种子投资:金色财经报道，CBDC基础设施供应商Emtech宣布获得经纬创投印度公司牵头的400万美元种子投资。它计划进一步开发CBDC堆栈及其监管科技解决方案。BTN、Vested、Equity Alliance和LoftyInc Capital是本轮融资的其他投资者。他们加入了Emtech之前的投资者行列，包括Noemis Ventures、Octerra Capital和500 Global等。此轮融资使Emtech的总投资达到1000万美元（包括去年的400万美元的种子前投资和最近的200万美元的延期投资）。[2023/8/3 16:16:26]
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：
火币即将上线wstUSDT(stUSDT):据官方消息，火币即将上线wstUSDT(stUSDT)，具体安排如下：7月17日12:00(GMT+8)开放wstUSDT的充币服务；wstUSDT/USDT现货交易将于充币量达市场交易需求后开放，具体开放时间将另行公告；7月18日16:00(GMT+8)开放wstUSDT的提币服务。
据悉，stUSDT是波场TRON生态中首个RWA（真实世界资产）赛道产品，现已通过去中心化平台JustLendDAO运行。stUSDT平台致力于通过智能合约在个人与机构投资者、加密世界与现实世界之间架设桥梁，提供面向所有人的更公平的RWA投资渠道。[2023/7/17 10:59:31]
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?。
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
Tether：华尔街日报的报道不实，实际上公司长期与全球执法部门合作:3月11日消息，Tether发文称，其继续成为《华尔街日报》过时、不准确和具有误导性的报道和指控的目标，《华尔街日报》的最新报道暗示Tether的运营不受监管。然而该报道与事实相冲突，实际上Tether在大量金融监管下运营，并几乎每天与全球执法部门合作，包括与美国司法部和其他顶级美国机构的定期合作，不为美国客户提供服务。[2023/3/11 12:56:43]
??验证流程参考下方代码块：
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
碳交易市场协议KlimaDAO发起KIP-28投票，旨在提高KLIMA/NCT流动性:8月30日消息，碳交易市场协议KlimaDAO发起KIP-28投票，使用国库中的NCT为KLIMA/NCT引导流动性，并从流动性支持预算中铸造KLIMA。据悉，该提案作为KIP-8中概述的横向发展战略的补充，旨在为KlimaDAO构建高流动性和高效的链上碳生态系统。当前通过KLIMA>USDC>NCT的交换路线对社区来说并不理想，因为在以KLIMA作为输入代币的NCT在退出时会产生额外费用和滑点。[2022/8/30 12:57:36]
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：
Cudos推出区块链基金“Cudos Basis”:8月15日消息，分散式计算网络Cudos宣布推出区块链基金“Cudos Basis”，以促进Cudos区块链网络的优化和进步。据悉，Cudos Basis旨在为Cudos区块链生态系统发展提供支持资金、资产支持，为相关团体、建设者提供帮助支持。（Crypto News BTC）[2022/8/15 12:25:47]
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=0.21365u
swap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、Arbitrum?Gas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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