为什么在L2主导的以太坊生态中仍需提高L1 gas限制

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区块链抗审查能力与L1扩容需求分析 区块链核心价值之一是抗审查能力,确保有效交易快速上链。L1高度去中心化,审查难度大;L2则依赖中心化排序器,更易被审查。文章通过数学计算评估强制包含机制成本,指出当前L1→L2存款交易成本为4.5美元,需扩容4.5倍才能降至目标水平。跨L2资产转移、大规模提现、ERC20发行等场景均需L1扩容支持,理想情况下需将gas消耗从7500降至0.28美元。分析表明,L1扩容约10倍对保障区块链抗审查能力和用户体验至关重要。

抗审查能力

为什么在L2主导的以太坊生态中仍需提高L1 gas限制

区块链技术的一个重要特性就是其抗审查能力,这是其核心价值主张之一。当一笔交易符合有效性标准且用户支付了市场费率的手续费时,这笔交易应该能够快速可靠地上链。这种特性在DeFi领域尤为重要,特别是在价格剧烈波动的市场环境中。想象一下,当你持有某个DeFi仓位时,短短5分钟的交易延迟就可能导致你的仓位被清算,这种时间敏感性使得抗审查能力变得至关重要。

以太坊L1凭借其高度去中心化的验证者集,使得任何试图审查交易的尝试都难以持续超过几个slot。目前已经有一些提案正在讨论如何进一步增强这一特性,即使在区块构建过程高度集中化和外包的情况下,也能确保以太坊保持抗审查能力。相比之下,L2解决方案要么依赖更加中心化的区块生产者,要么依靠中心化的排序器,这使得它们更容易对用户进行选择性审查。不过,一些领先的L2项目如OptimismArbitrum已经实现了强制包含机制,允许用户直接通过L1提交交易。这种机制的实际价值取决于两个关键因素:L1的手续费是否足够低廉,以及L1是否有足够的区块空间来确保即使用户在L2遭遇大规模审查时,仍然能够成功发送绕过交易。

基本数学假设

为了评估强制包含机制的实际成本,我们可以进行一些基础计算。首先需要明确几个基本假设,这些假设将在后续分析中反复使用。当前一笔L1到L2的存款交易大约消耗120,000L1gas,这个数据可以通过Optimism的实际交易得到验证。而一个极简的L1操作,比如更改特定存储槽的值,大约消耗7,500L1gas,这包括了冷SSTORE、地址的calldata成本以及少量计算开销。

假设ETH价格为2,500美元,gas价格为15gwei,这个数值是对长期平均水平的合理估计。我们还需要考虑需求弹性接近1的情况,这意味着如果将gas限制翻倍,价格可能会减半。虽然早期数据分析支持这一假设,但实际上需求弹性可能会出现较大偏差。基于这些假设,当前绕过审查的成本约为4.5美元。要将这一成本降至目标水平,我们需要将L1的扩展性提高约4.5倍。不过需要注意的是,由于需求弹性难以精确估算,这个数字只是一个粗略的参考。

跨L2资产转移

在现实应用中,用户经常需要在不同的L2之间转移资产。对于高流动性的主流资产来说,使用ERC-7683等意图协议可能是最实际的选择。这种方案下,实际上只需要少数做市商直接处理L2间的资产转移,普通用户只需与做市商进行交易即可。然而,对于流动性较低的小众资产或NFT来说,这种模式就不太适用了,个人用户需要通过L1来完成跨L2的资产转移。

目前,一次完整的跨L2转移包括提现和存款两个步骤,分别消耗约250,000和120,000L1gas。理论上,这个过程有很大的优化空间。以NFT从Ink转移到Arbitrum为例,底层所有权变更实际上只需要通过L1在两个桥合约之间转移,这个存储操作仅需约5,000gas。其余成本主要来自调用和证明过程,通过合理优化可以将总成本控制在约7,500gas。

为什么在L2主导的以太坊生态中仍需提高L1 gas限制

让我们比较当前和理想情况下的成本差异。按照当前方案,跨L2转移的成本高达13.87美元;而在优化后的理想设计中,这个数字可以降至0.28美元。如果我们的目标是0.05美元,那么还需要将成本再降低约5.5倍。另一个分析角度是从容量出发,假设每位用户平均每月进行一次跨L2的NFT转移,以太坊当前的月gas容量可以支持约5.18亿次此类操作。如果以太坊要服务全球用户(以Facebook的31亿用户为参考),那么需要将容量扩展约6倍。

L2大规模提现

L2的一个重要安全特性是,当L2出现故障时,用户可以通过L1提现资产,这是传统”alt L1″所不具备的能力。在乐观rollup中,只要有一个诚实的参与者就能阻止错误状态根的确认。而在Plasma系统中,如果出现数据不可用的情况,用户通常需要在一周内完成提现。即便是乐观rollup,在遭遇恶意治理升级时,用户也有30天的窗口期(参见第2阶段定义)来提取资产。

假设某个Plasma链发生故障,每次提现需要120,000gas,那么一周内可以支持约756万用户完成提现。如果是因为恶意治理升级导致的30天窗口期,这个数字可以增加到3,240万。通过设计更高效的大规模提现协议,将每次提现的gas消耗优化到7,500gas,这两个数字可以分别提升到1.21亿和5.18亿。

以Sony的L2项目为例,考虑到PlayStation网络拥有约1.16亿月活用户,以太坊当前的基础设施还无法支持如此大规模的用户同时提现。但如果实施更智能的大规模提现协议,或许刚好能够满足需求。

另一个需要考虑的因素是gas费用的波动。在大规模提现事件中,gas价格可能会飙升至100gwei以上,这将使单次提现成本升至1.88美元。为了将成本控制在1美元以下,L1需要再扩容约1.9倍。如果用户希望一次性提现所有资产而不使用复杂的哈希提交协议,这个成本可能会进一步增加,相应地也需要更大的扩容幅度来保持成本在可接受范围内。

L1上的ERC20发行

目前许多代币选择在L2上发行,但这带来了潜在的安全风险。如果某个L2发生恶意治理升级,在该L2上发行的ERC20代币可能会被无限增发,这些代币可能会流入整个生态系统。相比之下,在L1上发行的代币即使遭遇某个L2的问题,其影响也基本会被限制在该L2内部。

迄今为止,已有超过20万个ERC20代币在L1上发行。以Railgun代币为例,其部署交易消耗了164.7万gas,成本约为61.76美元。虽然对企业来说尚可接受,但如果要将类似Polymarket这样需要大量创建微型市场的项目迁移到L1,按照每次操作0.25美元的目标成本计算,L1需要扩容约18倍。

密钥库钱包操作

为什么在L2主导的以太坊生态中仍需提高L1 gas限制

密钥库钱包允许用户修改验证逻辑,这些变更会自动同步到所有L2。虽然可以将验证逻辑放在L2上,但这会引入大量复杂性。通过优化,可以将密钥更换操作的gas消耗降至仅需一次存储写入(约7,500gas),这样每次操作的成本约为0.28美元。L1只需扩容约1.1倍,就能使密钥库钱包的使用变得经济实惠。

L2证明提交

为了实现快速、通用且无需信任的跨L2互操作性,L2需要频繁地向L1提交状态证明。当前使用ZK-SNARKs技术,每次提交需要约500,000gas,这意味着以太坊只能支持约36个L2(而L2beat追踪的项目约有150个)。更重要的是经济可行性:按照15gwei的gas价格和2,500美元的ETH价格计算,每个L2每年需要支付约4,900万美元的提交成本。通过聚合协议优化后,每次提交可能只需10,000gas,这样每年成本可降至约100万美元。

为什么在L2主导的以太坊生态中仍需提高L1 gas限制

结论

为什么在L2主导的以太坊生态中仍需提高L1 gas限制

综合分析表明,即使在L2主导的未来,L1gas扩容约10倍仍然具有显著价值。这意味着在未来1-2年内进行短期L1扩容具有重要战略意义,尽管长期发展图景仍存在不确定性。需要注意的是,不同用例的需求是累加的,而且基于成本的估算存在较大不确定性,特别是需求弹性和费用市场演变难以精确预测。但总体而言,适度的L1扩容将为整个以太坊生态系统带来显著效益。

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