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OPStack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。BarryWhitehat最早在EthereumResearch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。Source:IOSG本文主要讨论RollupMonetization的几个方面：交易费用（TransactionFee）的缘由、构成和Rollup的盈亏情况；MEV在DecentralizedSequencer语境下的形式和Monetization；基于FaultProof和ValidityProof进行Monetization的可能性。交易费用(TransactionFee)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（ExecutionCost）Source:JohnAdlerRollup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，zkSyncEra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。Source:DuneAnalytics@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ArbitrumOdyssey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ArbitrumOne上为0.1gwei，ArbitrumNova上为0.01gwei。最低交易费用的数值取决于该网络的设计（在Optimism上是0.001gwei）。安全开销（SecurityCost）Source:CelestiaForum@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3,927MB的数据，并为此支付4,856枚ETH，DA成本约1.24ETH/MB。（按S3Standard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OptimismBedrock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zkSyncEra通过发布StateDiff（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：OptimismBedrock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）。Source:IOSG值得期待的是，以太坊L1高昂的DA成本将在DecunUpgrade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。Source:DuneAnalytics@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。Source:TokenTerminalSource:IOSG以Optimism为例，在过去30天，Optimism每天的盈利大约是20k美金。根据TokenTerminal的数据，Optimism上线至今的盈利大约是10.9M美金。MEVMEV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。DecentralizedSequencer(DS)截至目前Arbitrum($5.87b)、Optimism($2.14B)和zkSyncEra($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（EscapeHatch）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。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（LeaderElection/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AnIncompleteGuidetoRollups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EnshrinedPBS或者Proposer采用MEV-Boost的情况。一些特定机制，例如FCFS(FirstComeFirstServe)。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；JustinDrake提出的BasedRollup，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RollupMEVSource: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（IntradomainMEV）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-domainMEV）。我们把跨域MEV分为普通跨域MEV和SharedSequencer（SS）下的跨域MEV。普通领域MEVSource: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-centricRoadmap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。Source:IOSGSS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-specificRollup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。
FuelNetwork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：MEVAuction(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/FaultProof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(FaultProof)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OptimismCannon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（WatchtowerValidators）。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1ofN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(ProverNetwork/Market)Source:FigmentCapitalFigmentCapital在其文章中对ProverNetwork和ProverMarket进行了概念区分：ProverNetwork是仅为单个应用（例如Scroll）提供服务的Prover集合。ProverMarket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DecentralizedProver的方方面面，因此本文不会重复增添过多笔墨。证明网络（ProverNetwork）Scroll在两年前提出了去中心化Prover的想法。Source:ScrollProver（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（ProverMarket）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。ClosingThoughts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-specificRollup，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。Reference1.https://joncharbonneau.substack.com/p/rollups-arent-real2.https://mirror.xyz/0x59567ea31347ba1430939E8a8aC58fDa014aBed9/I12E6Jf9X6HE_DuegZG4gmy8j-4RGAX4AdMZ71MnANY3.https://figmentcapital.medium.com/decentralized-proving-proof-markets-and-zk-infrastructure-f4cce2c585964.https://dba.mirror.xyz/LYUb_Y2huJhNUw_z8ltqui2d6KY8Fc3t_cnSE9rDL_o5.https://hackmd.io/@EspressoSystems/EspressoSequencer6.https://mirror.xyz/electriccap.eth/SD0wT7qSSfis9gLT_Ki1gY6_oTYEqgwcGE0hDw7kMDY7.https://hackmd.io/@yezhang/SkmyXzWMY8.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-5b3066382d6211.https://docs.google.com/presentation/d/1KCcJv5m8NlbSMv4UiWSaRkKOBfiiHeaOBe444vVL_fQ/edit#slide=id.g22387294055_1_23712.https://forum.celestia.org/t/ethereum-rollup-call-data-pricing-analysis/14113.https://ethresear.ch/t/mev-auction-auctioning-transaction-ordering-rights-as-a-solution-to-miner-extractable-value/6788?ref=alex-beckett14.https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html15.https://twitter.com/sreeramkannan/thread/163749624431788032116.https://twitter.com/jon_charb/thread/163748862072977408017.https://barnabe.substack.com/p/understanding-rollup-economics-from18.https://developer.arbitrum.io/intro/
