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GAS:Optimism 開銷優化:通往美分級手續費之路_TIM

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來源|?OptimismPBC

譯者注:1月份,Optimism發推更新其Rollup的固定開銷(Fixedoverhead)從2750gas減少至2100gas,動態開銷(FeeScalar)從1.5倍降低到1.24倍;3月份又發布更新,稱將對交易的calldata進行一次系統級別的壓縮。而這一系列調整與更新將會給Optimism的開銷帶來極大的變化,進而影響用戶的交易費(交易費平均減少30%-40%)。這些收費部分在Optimism的運作中分別扮演什么角色?本文先整體介紹了Optimism開銷的組成部分,然后再分析對這些組成部分的調整如何影響用戶的交易手續費。

cr:@optimismPBC

Optimism交易費介紹

想要理解我們是如何減少開銷的,首先需要了解Optimism交易費的組成部分:1)?Rollup開銷:將交易“rollup”(打包)進交易batch中然后提交至以太坊主網(L1)的開銷;2)?L2執行開銷:在Optimism(L2)上運行交易的開銷。想要深入研究,請閱讀"Optimism是如何運作的"文檔。

1)Rollup開銷

在Optimism中用戶不再需要支付整個交易執行的L1gas費用,而只需支付將你的交易數據通過交易batch提交至L1所產生的那部分費用。這筆費用包括你的交易的實際Calldata(輸入數據)和固定開銷(FixedOverhead)產生的費用,即在更大的交易batch中添加一個交易所需的額外處理費用。

ETH 2.0總質押數已超1798.29萬:金色財經報道,數據顯示,ETH 2.0總質押數已超1798.29萬,為17982920個,按當前市場價格,價值約326.02億美元。此外,目前ETH 2.0質押總地址數已超57.82萬,為578227個。[2023/4/6 13:48:08]

Optimism還增加了一個動態開銷(FeeScalar,費用比例系數)作為附加費用。這給了我們一些額外資金用來作為緩沖,以防L1價格迅速上升,而多余的資金用于推動公共物品發展。(OptimismPBC發布的《追溯性公共物品募資》文章中有承諾這一點,還可以閱讀我們首輪募資的回顧文章)

Calldata的開銷和L1gas價格是由以太坊L1決定的,但是固定開銷(FixedOverhead)?和費用比例系數(FeeScalar)?是可以由Optimism調整的“花哨數字”。

“L1gas費”代表這些rollup開銷:

Layer?1?Gas?Fee?=Fee?Scalar?*?L1?Gas?Price?*?(Calldata?+?Fixed?Overhead)

目前Optimism一筆交易費中rollup開銷占大概99.6%,所以我們可以通過優化這一部分大大地降低交易費用。

2)L2執行開銷

Optimism上的交易使用的gas量與以太坊上的同等交易使用的gas量相同;但是,Optimism上gas的標準開銷只有0.001gwei,比L1便宜很多倍。這個gas價格在使用率高期間會略有增加,但平均只占總交易費的0.4%。

3Commas:泄露API信息為不實指控,平臺將不會對受損者負責:11月23日消息,由Alameda Research支持的加密貨幣交易服務提供商3Commas表示,不會對聲稱因該平臺泄露API信息的用戶被盜資金負責。

據悉,此前數十位3Commas用戶聲稱該平臺泄露了他們的憑據,使黑客能夠轉移超過600萬美元的用戶資金,但3Commas首席執行官稱這些指控為虛假謠言,并指出是用戶自己被網絡釣魚而泄露了憑據,3Commas副首席技術官Artem Koltsov進一步確認稱,每個損失錢的用戶都是網絡釣魚受害者,目前雙方都無法明確證明。(CoinDesk)[2022/11/23 8:01:27]

“L2gas費”代表著執行開銷:

Layer?2?Gas?Fee?=?L2?Gas?Price?*?L2?Gas?Used

交易費用的節省

將rollup開銷和L2執行開銷相加,我們就得到了總的交易費用。對于簡單的交易(如?ETH?轉賬),Optimism上的費用比以太坊便宜約5倍,但對于更復雜的交互(如進行一筆永續swap交易或者期權交易),Optimism能比直接使用以太坊L1便宜200倍以上。

發現我們新的費用參數

在我們降低費用之前,固定開銷參數被設置在2750gas每筆交易,費用比例系數被設置在1.5倍。后來對它們都做了一些調整:

1.?更低的開銷結構:由于Optimism在去年11月11日進行了EVM等同性(EVMEquivalence)升級,提交Optimism交易batch至L1需要的gas變少了。實際開銷減少了將近25%,從2750每筆交易降至2100gas每筆交易。

數據:Aptos主網交易總量突破3000萬筆:11月14日消息,據AptosExplorer數據顯示,Aptos主網交易總量已突破3000萬筆,達到30,989,192筆,活躍質押數量超8.3億枚,活躍節點數量102個。[2022/11/14 13:03:38]

2.?從經驗中學得什么:雖然現在Optimism仍處于十分早期的階段,但自我們上線主網這幾個月以來,我們知道我們有能力將額外費用從35%的利潤率減少至10%的利潤率(利潤率=/L2收集的費用)。

EVM等同性升級后開銷gas降低

預測和優化

下一步就是將更低的開銷轉化成Optimism用戶更便宜的手續費。為了恰當地調整固定開銷和費用比例系數這兩個參數,我們必須理解什么影響了我們的費用:

1.?Calldata:Calldatagas的多少由交易類型決定(比如,ETH轉賬:0calldatagas、Chainlink預言機更新:890gas、Uniswap?V3交易:3200gas)。平均一筆交易使用1100calldatagas,但這個gas可能會變高,也可能會隨著Optimism上不同的app被普遍采用之后變低。

2.?開銷:隨著總batch的尺寸變大,在一個batch中添加一筆交易的開銷會減少。這是L2擴容與L1擴容不同的一個地方:交易越多,交易費就越便宜。開銷已經從2750gas減少到2100gas,并會隨著Optimism的使用率增加繼續減少。

3.?L1Gas價格:交易在Optimism上發生了之后過幾分鐘就會被提交至L1,而L1gas價格在這段時間內變化相當大。如果L1gas價格升高,提交者需要支付比預期多的gas費;如果L1gas價格下降,那么就會支付比預期少的gas費。在gas價格波動期間,可以有10%的差距。

The Information:a16z首支Web3基金已部分兌現,收益率高達300%:10月21日消息,a16z規模為 3 個億美元的第一支加密基金在去年的加密牛市中兌現了部分收益,目前已經返還給 LP 這一基金原始規模的 3 倍。該基金的其余部分仍然未兌現。但據知情人士透露, 理論上,這支基金的回報可能會高達 10 倍(盡管如果當前的加密熊市持續低迷,可能會讓收益縮小)。(The Information)[2022/10/21 16:34:28]

根據batch大小而變化的開銷gas費用

現在我們知道這些因素是什么樣的了,但一旦我們降低費用,預計使用情況就會發生變化(比如,更多的交易,使用更多的calldata)。因此,我們做了一些假設,提出了一系列的方案,然后在這些范圍內模擬了5000個隨機日(參考蒙地卡羅方法,MonteCarlomethod)。之后我們得到一個簡單的優化問題:通過調整固定開銷和費用比例系數,盡可能地接近10%利潤的目標。

結論是:將固定開銷調為2100gas,費用比例系數調為1.24倍。

想了解最新的數據嗎?請看我們的交易開銷dashboard

Optimisticrollup正迅速地走向成熟。我們度過了“0到1”的階段之后,接下來要開始進行“優化”了——最實在的優化是開銷方面的優化。在下個月之內,我們將在任意的產品級ORU網絡上部署首個系統級別的calldata壓縮,實現費用降低30-40%。

未來,我們還有其他一些計劃來節省更多的gas費,今年夏天會推出下一個主要版本:Bedrock。這篇文章深入探討了calldata壓縮的細節:特別是我們如何評價各類壓縮算法,以及如何利用它們實現我們的亞美元級別的收費。

觀點:持續的市場調整對行業有利:金色財經報道,Web3基金會 Bertrand Perez表示,持續的市場調整將使低質量的項目消失,與此同時,行業參與者將更專注于建設而不是快速賺錢。Polygon 聯合創始人 Mihailo Bjelic 認為,在經歷了一年多的極度繁榮導致不可替代的代幣和 meme 幣興起之后,需要進行健康的修正,以使市場更加理性。(U.today)[2022/5/28 3:46:33]

Calldata概覽

Optimism使用以太坊作為其數據可用性層。這意味著每一筆在Optimism執行的交易都會存儲在以太坊上(但不在上面執行)。目前我們將Optimism的交易存儲在calldata中。多筆L2交易被成批地打包進一個二進制blob中,并且該blob(加上其他信息)存儲在交易的數據字段中。想要檢索回那個數據,我們需要看回交易主體本身(存儲在區塊內)。因為以太坊的區塊有保存下來,Optimism鏈的交易總是可以借助以太坊重構。

雖然在區塊中存儲數據比在合約狀態中存儲數據要便宜得多,但永久保留歷史區塊確實會給節點運行者帶來成本。因此,以太坊對calldata收費。每一個0字節的calldata消耗4gas,每一個非0字節的calldata消耗16gas(0字節類的在提交給Optimism的交易中占40%左右的字節)。

雖然將calldata發布至L1是rollup節省gas費的一個重要部分,但這個費用同時也是二層用戶進行交易的主要開銷。也就是說,我們可以減少calldata發布的數據量越多,rollup的交易費就可以越便宜。走進壓縮:縮小數據大小的藝術!下面將對實際運行的數據壓縮進行深入分析:

壓縮的概覽和結果

我們研究了Optimism提交給以太坊的2.2萬個batch(將近300萬筆單獨交易),并以不同的配置對其進行壓縮,以確定如何最好地執行壓縮,并對可能的情況進行實驗。

我們還研究了各種壓縮算法,并計算了壓縮率(壓縮后的數據大小占未壓縮大小的百分比)和預估節省的費用(假設交易中40%的字節是0字節)。

需要了解的一個配置選項是字典(dictionary)。提前創建一個字典,以顯示現實數據中常用的算法數據分塊。壓縮算法使用字典來更好地壓縮數據,特別是在一次性壓縮少量數據時。通過隨機抽取交易樣本,我們可以為zlib和zstd創建一個字典,這可以在壓縮單筆交易和交易batch時提高壓縮率。

由于以太坊交易中的大多數字段都是隨機的(地址和函數選擇器是哈希值,簽名應該都是隨機的),單筆以太坊交易的壓縮率并不高。因為以太坊上0字節本身就很省gas,而壓縮算法會迅速移除這些字節,所以節省的費用不會像壓縮率那么多。因此,為了節省最多的費用,我們需要在盡可能多的數據上運行一個高級的算法。

下面是對交易本身進行壓縮的結果:

正如你所看到的,壓縮單筆交易本身只會讓我們節省10-15%。請注意,交易大小減少的幅度比這個還大,但節省的幅度較小——這是由于上面討論的更便宜的0字節。

帶有字典的zstandard算法明顯性能更好,因為每筆交易和存儲在字典中的交易之間都有共通點。但是,當一次性壓縮大量數據時,zstd的性能仍然更好。

另一個極端就是一下子壓縮所有單筆交易。這在實際中是不可能實現的,但可以作為最大壓縮比率的例子研究。

因此,在這個例子中,我們可以通過壓縮節省10%-50%的開銷。但在實踐中,我們能實現什么呢?

當查看交易的壓縮batch時(數百筆交易),它們的壓縮率明顯比壓縮單筆交易的壓縮率高,但是要比一次性壓縮所有交易略低一些。這是因為用戶傾向于與某些合約交互。此外,某些字段(如鏈ID和gas價格)在交易中趨于相似。壓縮算法依賴于這些相似性來完成它們的工作。

在比較不同的壓縮算法時,我們發現zlib、zstd和brotli是壓縮率最高的算法。我們排除了Brotli是因為在差不多的壓縮率下,它比zstd或zlib慢得多。一般來說,某種算法的壓縮率越高(或某個算法的設置壓縮率越高),這個算法就運行得越慢。在通用基準測試中,在比較過一系列壓縮速度/壓縮率之后,zstd往往比其他壓縮算法性能更好。還要注意的是,以太坊交易與基準測試中的數據具有不同的特征。

Zlib和zstd十分接近,我們將在短期內推出zlib壓縮(不帶字典),因為它在不同的編程語言中都有良好的結果、速度和可用性。長期來看,我們希望zstd能夠幫助實現盡可能高的壓縮率和盡可能低的用戶費用。

總結

綜上所述:如果按照這樣的歷史趨勢繼續下去,我們預計可以通過引入上述所說的壓縮方法,將費用減少30%-40%。

使用Zlib壓縮算法的batch很快就會在Optimism上應用。

3/17推出Kovan測試網3/24上線主網基于Zstd算法的壓縮(帶有字典的)在Optimism未來的升級路線規劃中:Bedrock,將在今年晚些時候發布。

除了通過壓縮減少用戶的費用之外,Optimism同時正研究如何通過EIP-4844和類似的方法來改善以太坊作為數據可用性層的能力,以進一步減少開銷。

附錄:算法總結

ZLE是零字節運行長度編碼(zero-byterunlengthencoding)的縮寫。它是一種簡單的壓縮算法,將一串零替換成應該存在的多少個零。

原文鏈接:

https://medium.com/ethereum-optimism/fancy-numbers-how-we-lowered-fees-for-optimism-users-a3bb80cbc65f

https://medium.com/ethereum-optimism/the-road-to-sub-dollar-transactions-part-2-compression-edition-6bb2890e3e92

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