以太坊 Rollup 層 2 生態系統蓬勃發展，總每日鎖倉量（TVL）超過 370 億美元。然而，Rollup 的短期價格表現未達預期。就全面稀釋估值（FDV）而言，主流 Rollup 如 Arbitrum 的 FDV 達到 80 億美元，Optimism 為 74 億美元，Starknet 為 71 億美元，zkSync 的 FDV 為 37 億美元，而 Solana 的 FDV 為 770 億美元。
從收入角度看，以太坊在 2023 年的收入達到 20 億美元，而 Arbitrum 和 Optimism 主網分別產生了 6300 萬美元和 3700 萬美元的年收入。今年表現強勁的新秀如 Base 和 zkSync，2024 年上半年分別賺取了 5000 萬美元和 2300 萬美元，而以太坊同期收入為 13.9 億美元，表明差距尚未縮小。Rollup 尚未實現與以太坊相當的收入規模。
一個因素是 Rollup 上的應用程序對用戶的吸引力不足，這是大多數鏈條的共同問題。我們的問題是：Rollup 作為大規模采用的基礎設施，其作用發揮得有多有效？它們的價值是否因當前活動水平較低而被低估？
一切仍然回到最初的命題：Rollup 的出現是由于以太坊日益嚴重的擁堵和用戶無法接受的高成本。Rollup 本質上是為了降低成本而設計的。除了安全目的，Rollup 還擁有一種顛覆性的成本結構，隨著交易量的增加變得更加經濟。如果這一原則能夠有效實現，Rollup 可能具有不可替代的價值。
本文簡要分析了 Rollup 的當前經濟結構，并展望了未來的可能性。
1、Rollup 商業模式
概述 Rollup 通過 Sequencer 作為現金流的入口，對 Rollup 交易收取費用，以覆蓋 L1 和 L2 產生的成本，并生成額外利潤。
在收入方面，費用包括：
- 基礎費用（包括擁堵費用）
- 優先費用
- 覆蓋 L1 成本的費用
此外，協議還可以通過以下策略捕獲潛在收入：
- MEV 費用
在成本方面，費用包括相對較小的 L2 成本和較大的 L1 成本，如：
- 數據可用性（DA）成本
- 驗證成本
- 執行成本
Rollup 與其他 L2 解決方案的區別在于其成本結構。最大比例的 DA 成本被視為隨提交到 L1 的數據量波動的可變成本，而驗證和執行成本則更多地被視為維持 Rollup 運營所必需的固定成本。
我們旨在闡明 Rollup 的邊際成本，即額外交易的額外成本在多大程度上低于每筆交易的平均成本。這一分析對于驗證「用戶越多，Rollup 越便宜」這一說法至關重要。
其背后的原因是 Rollup 以批量處理數據、壓縮數據和聚合驗證，從而理論上導致比其他 L1 更低的邊際成本。Rollup 的固定成本應在每筆交易中得到良好攤銷，當交易量高時，這些固定成本變得微不足道，但這也需要我們的驗證。
2、Rollups 收入
1）交易費用收入
Rollups 的主要收入來源于 L2 交易費用。這些費用旨在覆蓋 Rollups 的運營成本，并產生一定的利潤，以對沖 L1 gas 成本的長期波動。某些 Rollups 還收取交易優先費用，允許用戶加快緊急交易的處理。
Arbitrum 和 zkSync 采用先到先得的機制，按照交易接收的順序進行處理。OP 堆棧在這個問題上采用了更靈活的方法，允許通過支付優先費用「插隊」處理交易。
對用戶來說，L2 基礎費用在低活動期間由最低費用決定。在繁忙時段，擁堵費用則根據每個 Rollup 對擁堵程度的評估來收取，通常呈指數級增長。
由于 Rollup L2 的成本極低（僅包括鏈下工程和運營成本），且收費非常靈活，幾乎所有用于支付 L2 費用的收入都成為協議的利潤。由于當前排序者的集中化，治理組織可以相對自由地決定費用參數，以滿足其短期需求。
2）MEV 收入
MEV 交易分為惡意和非惡意兩類。惡意 MEV 包括像三明治攻擊這樣的搶先交易。非惡意 MEV 則涉及套利和清算等跟隨交易。
與 L1 不同，Rollups 沒有提供公共內存池；只有排序者在交易最終確定前可以看到交易，因此只有排序者有能力在 L2 上發起 MEV。由于大多數 L2 目前運行自己集中的排序者，惡意 MEV 的發生暫時不太可能。
根據 Christof Ferreira Torres 等人的研究，通過重放 Rollup 上的交易，得出結論：Arbitrum、Optimism 和 zkSync 確實參與了鏈上的非惡意 MEV 活動。這三條鏈共產生了 2200 萬美元的 MEV 價值，使其成為值得關注的重要收入來源。
3）覆蓋 L1 成本的費用
這部分費用是由 Rollups 收取以覆蓋 L1 成本。除了預測 L1 gas 費用以覆蓋 L1 數據成本外，Rollups 還會產生額外的費用作為儲備，以對沖未來 gas 價格波動，這實際上代表了 Rollups 的一種收入。例如，Arbitrum 增加了「動態」費用，而 OP Stack 則通過「動態開銷」系數來乘以費用。在 EIP4844 升級之前，這些費用約占 DA 成本的十分之一。
4）收入分享
Base 由于使用了 OP Stack，與 OP Superchain 有一個特殊的收入分享模式。Base 承諾將其總收入的 2.5% 或 L2 交易利潤（扣除提交數據到 L1 的成本后）的 15%，兩者取其高，給予 OP Stack。作為回報，Base 將參與 OP Stack 和 Superchain 的鏈上治理，并將獲得最多 2.75% 的 OPToken 供應。最新數據顯示，Base 每天為 Superchain 的收入貢獻約 5 ETH。
顯然，Base 為 Optimism 提供了重要的收入來源。除了現金流之外，健康的網絡效應也使 OP Stack 生態系統對用戶和市場更具吸引力。盡管 Arbitrum 的一些指標如 TVL 或穩定幣市值可能超過 Base + Optimism，但在交易量和收入方面，它已無法超越后者。這從它們的市銷率（P/S 比率）中可以看出——考慮到 Base 的收入，$OP 的 P/S 比率比 $ARB 高出 16%，反映了生態系統為 $OP 增加的附加值。（P/S 比率是用于衡量公司市值與銷售收入之間關系的金融指標，可用于評估公司的估值水平和市場對其未來銷售增長的預期。）
3、Rollups 成本
以太坊 L1 數據成本 每條鏈都有特定的成本結構，但一般可以分為執行成本、數據可用性（DA）成本和驗證成本（ZK Rollups）。
1）執行成本
這些成本主要包括 L1 和 L2 之間的狀態更新以及跨鏈交互。
2）DA 成本
這涉及將壓縮的交易數據、狀態根和 ZK 證明發布到 DA 層。在 EIP4844 升級之前，L1 的主要成本，特別是對于像 Arbitrum 和 Base 這樣的協議（超過 95%），以及對于 Zksync（超過 75%）和 Starknet（超過 80%），來自于 DA 成本。EIP4844 升級后，DA 成本顯著降低，降低幅度根據 Rollup 機制的不同，范圍從 50% 到 99% 不等。
3）驗證成本
主要與 ZK Rollups 相關，這些成本用于通過 ZK 方法驗證 Rollup 交易的可靠性。
4）其他成本
這些主要包括鏈下工程和運營成本。鑒于當前 Rollup 的運行，節點操作成本接近于云服務器成本，相對較低（類似于企業使用的 AWS 服務器成本）。
4、L2 利潤與其他 L1 數據的比較
到目前為止，我們對 Rollup 的整體收入和支出結構有了大致的了解。我們可以將其與其他 L1 進行比較。我們選擇了包括 Arbitrum、Base、zkSync 和 Starknet 在內的 Rollup 的平均每周數據作為 Rollup 的平均表現。
Rollup 的整體利潤率與 Solana 相似，并且明顯優于 BSC，反映出 Rollup 商業模式在盈利能力和成本管理方面的卓越表現。
5、Rollup 之間的比較
1）概述
Rollup 在不同階段的基本表現顯示出顯著差異。例如，在預期空投時，Rollup 的交易量顯著增加。這種增加伴隨著收入和成本的顯著上升。
大多數 Rollup 目前仍處于早期階段，短期盈利并不像確保財務可持續性和支持長期競爭那樣關鍵。這與 Starknet 當前不向用戶收取額外利潤費用的態度是一致的。
然而，自 2024 年 3 月中旬以來，Starknet 一直處于持續虧損狀態。造成這些虧損的潛在原因是什么？這種情況是否會長期持續？
讓我們深入探討這個問題。Rollup 的邊際成本結構因每個鏈所使用的具體 Rollup 機制而異，數據壓縮技術的差異和其他計算機制也導致成本差異。
我們的目標是比較 Rollups 內部的成本，以幫助我們橫向評估不同 Rollups 所具備的特點。
2）不同 Rollup 類型的成本結構
A、ZK Rollups
ZK Rollups 在驗證成本方面存在主要差異，這通常可以視為它們的固定成本。這些成本很難通過費用分配來抵消，也是 Rollups 陷入財務赤字的根本原因。
我們將以 Starknet 和 zkSync 作為例子。
Starknet
Starknet 使用其專有的驗證服務 SHARP 來處理交易排序、確認和區塊生成。在這些步驟之后，交易會被分批處理，并通過 SHARP 構建交易證明，然后將其發送到 L1 合約進行驗證。一旦獲得批準，證明將被轉發到核心合約。在 Starknet 中，驗證和數據可用性的固定成本分別來自區塊和批處理過程。
在 Starknet 中，變動成本隨著交易數量的增加而增加，主要是由于數據可用性（DA）成本。理論上，DA 成本不應該給用戶帶來額外的支出。然而，在實際情況中，Starknet 會按照每次寫操作收取交易費用，但其 DA 成本僅由更新的內存單元數量確定，而不是由每個單元的更新頻率確定。因此，Starknet 之前對 DA 成本進行了過高收費。
交易費用的收取和運營成本的支付發生在不同的時間，這可能導致潛在的損失或利潤。
因此，只要交易繼續發生，Starknet 需要持續產生區塊并支付與區塊和批處理相關的固定成本。此外，交易數量越多，需要支付的變動成本就越高。固定成本對邊際成本的增加影響不大。
由于每個區塊（Cairo Steps）的計算資源限制，Starknet 的 gas 費計算方法基于使用的資源和數據量，涵蓋了固定成本和變動成本。然而，很難將每個區塊或批次的成本分配給每個交易，但由于一旦達到一定的計算資源水平（觸發固定成本），一個區塊就會完成，因此可以根據使用的計算資源量計算和收取部分固定成本。
然而，由于區塊時間的限制，如果交易量不足（單個區塊的計算負載較低），計算資源不能有效地反映需要分配的成本，因此無法完全覆蓋固定成本。此外，「計算資源限制」可能會隨著 Starknet 網絡參數的升級而發生變化。EIP4844 之后的短期重大損失就是一個例子，只有在調整了收費中包含的計算資源參數之后，損失才得以緩解。
Starknet 的收費模型在每個交易中無法有效覆蓋固定成本。因此，在 Starknet 的主網更新和交易量極低的情況下，它會遭受損失。
zkSync（zkSync Era）
在 Boojum 升級之后，zkSync Era 從區塊驗證轉向批次驗證，并只存儲狀態差異，有效降低了驗證和 DA 成本。該過程基本類似于 Starknet，Sequencer 將批次提交給 Executor 合約（狀態差異和 DA 承諾），Prover 節點提交驗證（ZK 證明和 DA 承諾）。在通過驗證后執行批次（每 45 個批次執行一次）；不同之處在于，Starknet 對區塊和批次都會產生驗證成本，而 zkSync 僅對批次產生驗證成本。
zkSync 和 Starknet 之間的成本比較
與 zkSync Era 相比，Starknet 的批次大小要大得多，zkSync Era 將每個批次限制為 750 或 1000 個交易，而 Starknet 的每個批次沒有交易限制。
從表格中可以明顯看出，Starknet 擁有更強大的擴展能力。每個區塊的計算資源限制使其能夠處理更多的交易和批次，提高了在高頻交易和涉及大量簡單操作的場景中的性能。然而，在交易量低的時期，Starknet 會遇到高固定成本的問題。相反，zkSync 通過其高壓縮效率和靈活的區塊資源，能夠適應 L1 gas 價格的波動和低活動期間，具有優勢。然而，zkSync 在區塊生成速度方面存在限制。
對于用戶來說，Starknet 的收費模型往往更友好，與 L1 的相關性較低，并具有更強的規模經濟效益。zkSync 的費用更具成本效益，但會受到與 L1 的更大波動。對于 Rollups 來說，在低活動期間，Starknet 高固定成本可能導致虧損，而 zkSync 則更適合這種情況。Starknet 更適合處理大量高頻交易并同時控制成本，而 zkSync 的當前機制在高交易量的情況下可能稍顯滯后。
B、Optimistic Rollup
Optimistic Rollup 的成本結構相對簡單。在沒有驗證成本的情況下，用戶只需要支付 L2 上的計算成本和將數據發布到 L1 的 DA 成本。每個區塊，或者一些區塊，定期向 L1 上傳一個狀態根，這往往是一個固定成本。而壓縮交易的上傳則代表了可預測的變動成本，均勻分攤到每個交易中。
與 Zk Rollup 相比，Optimistic Rollup 具有較低的固定成本，更適用于中等交易量的場景。然而，由于每個交易都需要一個簽名，這導致了更高的 DA 或變動成本。在高活動期間，樂觀 Rollup 在邊際成本上的優勢變得較小。
根據當前的采用規模，ZK Rollup 的固定成本可能會導致比 Optimistic Rollup 更高的成本，從而增加用戶的成本。然而，ZK Rollup 的可擴展性優勢是顯著的：隨著交易量的增加，驗證成本逐漸減少，節省下來的邊際成本最終將超過 Optimistic Rollup 的成本。此外，運行 Validiums/Volitions 并且只需要狀態差異進行 DA，以及更快的提款速度，對于可擴展性和 RaaS 生態系統來說更好。
C、數據比較
從表格中可以看出，每個交易的收入中，Base 的收入較高，Starknet 的收入較低。值得注意的是，在 EIP4844 升級之前，Arbitrum 每個交易的收入較高，而升級后，Base 的每個交易收入增加了。
D、成本
根據每個交易的成本，在 EIP4844 之前，由于較高的 DA 成本，Base 的交易成本過高，實際上導致了更高的邊際成本。預期的規模經濟效益并未明顯體現出成本優勢。在 EIP4844 升級之后，由于 DA 成本的大幅降低，Base 的每個交易成本顯著降低，成為所有 Rollups 中最低的。比較 OP 和 ZK，可以明顯看出 OP Rollups 在升級中受益更多。
StarkNet 的 DA 成本降低了大約 4 到 10 倍，略低于 OP Rollups。這與我們的理論一致：ZK Rollups 在 EIP4844 升級中沒有像 OP Rollups 那樣受益。EIP4844 之后 ZK Rollup 成本的表現也反映了固定成本的影響。
E、利潤
根據數據，由于規模經濟效益，Base 具有最高的利潤率，明顯超過 Arbitrum。在 ZK Rollups 中，由于交易量較低，Starknet 目前無法覆蓋其固定成本，導致交易利潤為負，而 zkSync 雖然有盈利，但也受到固定成本的限制，利潤較 OP Rollups 低。EIP4844 升級并沒有直接提高利潤率，主要受益者將是用戶，他們將看到大幅減少的成本支出。
6、未來展望
1）成本方面
目前，大多數 Rollups 仍處于利潤曲線的早期階段，隨著交易量的增加，邊際成本和平均固定成本都會降低。然而，在未來，隨著 L2 生態系統中的交易量增加，由于網絡容量的增加，平均交易成本的上升將導致邊際成本逐漸上升（從 Base 在 3 月至 5 月的表現可以看出）。這是一個關鍵問題，對于 Rollups 的長期發展來說是不可忽視的。
在短期內，對于 Rollups 來說，更有效地降低邊際成本是在競爭中取勝的最佳方式。在策略中，根據市場情況調整收入和成本模型是一個不錯的解決方案。
2）收入方面
為了保持長期競爭力，理想情況下，協議應避免向用戶額外收費，甚至可能對用戶進行補貼，以使用戶的費用低廉且穩定。盡管優先費用可以增加收入，但足夠的鏈活動是必需品。
在 EIP4844 之后，一些 Rollups（如 Arbitrum）由于幾乎消除了 DA 數據費用的隱藏利潤，導致收入大幅下降。Rollups 的收入模型變得更簡單，主要關注從 L2 費用中提取收入。
總體而言，Rollups 的商業模式確實會受益于規模經濟，特別是對于 ZK?Rollups。只是當前的市場條件對于 Rollups 發揮其優勢并不有利。