Optimism投资研究报告

投资概要

如今大多数L1都属于单片式区块链,与此相反的是模块化区块链,它会将链拆分为执行层、安全层和数据可用性层。每条链都有特定的作用,并建立在另一条链之上,以获得前一层区块链的特质。在以太坊中,以太坊L1是安全和数据可用性层,建立在其上的第二层L2则作为执行层。

模块化架构的目标是希望在每个层面上都比单片式区块链提高几个数量级。其目的是让 L2 能够做任何单片式 L1 能做的事情,并且要做得更好,同时还能与其他 L2 无缝互相操作。Optimism 就是以太坊 L2 的一个例子,其目的就是要实现上述目标。

Optimism  是基于  Optimism  Rollup   技术的二层扩容方案,在能承载大规模处理交易的同时保有以太坊的安全性。其从宣布方案开始就受到资本、头部 DeFi 协议的青睐,于去年 7 月上线了主网。

截至今日,Optimism 的 TVL 为$2.9 亿,占所有 Layer 2 总 TVL 的 16.9%。生态应用暂以 Synthetix 、Uniswap 以及Perpetual Protocol 等以太坊应用为主,其他 DeFi 协议的发展较一般。网络保持着每天约 40,000 笔以上交易量,用户规模在近期有不错的幅度增长,整体发展较为稳健。

对比主流 Optimistic Rollup 系项目——Arbitrum、Metis 以及 Boba Network:目前 Arbitrum 和 Optimism 都具有提款时间长的问题,Boba Network 和 Metis 通过各自网络架构设计,缩短了用户资金从 L2 的退出时间。Optimism 在 EVM 兼容上进展更为领先,是目前 L2 中唯一实现 EVM 等效性的平台。

作为 L2 平台,想要取得长远的成功,就必须有自己的生态,而不仅仅是以太坊的附属品。Arbitrum 目前发展势头迅猛,无论是体量增长还是生态项目上都日渐多元化,处于 L2 赛道头部。Optimism 紧随其后,但其相比 Arbitrum 增长缓和,主要项目暂以 Syn- thetix 生态为主,具备不错竞争力。Metis 和 Boba 近期的表现则相对不佳,生态应用缺乏发展,整体是下滑趋势。

另一方面,Optimism 仍存在一些潜在风险需值得注意:网络唯一的区块生产者 Sequencer 目前由 Optimism PBC 在运行,具备中心化特质,Sequencer 可能有作恶或宕机的风险;Verifier 和 Sequencer  之间达成的【共识】具有一定的滞后性,可存在多种类别的攻击场景。该些问题有可能会在未来的网络升级中有所改善。

综上,此项目值得关注。

基本概况

1、项目简介

Optimism 是基于 Optimism Rollup 技术的二层扩容方案,在能承载大规模处理交易的同时保有以太坊的安全性。同时 Optimism 实现了 EVM 等效性,以太坊上的 Solidity 智能合约可以在Optimism 的 Layer2 上运行,且不需要构建额外的功能,开发者可以无缝转接到 Optimism 上开发应用。

2、基本信息

成立时间2020 年 9 月
发行时间
所属国家美国
所属板块Layer 2
代币符号OP
募资情况截至目前累计融资 1.785 亿美元
代币总量4,294,967,296(初始总供应量)
Optimism的基本信息

项目详解

1、团队

在 2017 年,Vitalik Buterin 和 Joseph Poon 合著了一篇论文,提出了以太坊早期的扩容解决方案 Plasma。随后,一群以太坊核心研究者接手了这个方案的研发,并且成立了一个非营利性研究小组来构建这个愿景。

在 2019 年,由于 Plasma 的一些关键设计上的限制变得越来越明显,其开发进程停滞了。Plasma 的三位主要研究者 Karl Floersch、 Jinglan Wang 和 Ben Jones 决定转向研究 Plasma 的演变方案 Optimism Rollup,他们于 2020 年初成立了 Opti- mism PBC 团队。目前领英上显示团队人数有 35 人,核心成员信息如下:

  • Jinglan Wang,Optimism 创始人,也是 Plasma Group 的软件开发工程师,帮助建设以太坊的Plasma 扩容技术,曾经在 Handshake、IDEO 等工作过。
  • Karl Floersch,Optimism 首席技术官,曾在以太坊基金会担任研究员,参与共识协议(PoS)和扩展(分片)等方面研究。
  • Kevin Ho, Optimism 的联合创始人,同时也是产品经理。2019 年加入团队创建 Optimism 至今。
  • Mark Tyneway,Optimism 的联合创始人,在 IBM、Digital Promise 等多家互联网公司担任过软件工程师,开发经验丰富。

2、资金

目前完成 3 轮融资:

融资轮金额领投机构
种子轮350 万美元Paradigm、IDEO Colab
A 轮2,500 万美元a16z
B 轮1.5 亿美元a16z、Paradigm
Optimism融资信息

在 B 轮融资中,Optimism 以 16.5 亿美元估值完成 1.5 亿美元的融资,累计目前融资 1.785 亿美元,财库充足。

3、代码

 Optimism 的代码贡献者长期稳定在 15 人以上,代码持续更新,整体开发进度良好

4、产品

a、背景:

随着 ETH 合并正式迈入进程,Layer2 和  Rollup  在区块链行内逐渐成发展成型。究其本源,Layer2  的目的是提高系统每秒处理的交易数量(TPS),并降低 Gas 费。前者是整个 Layer2 扩容的最核心要点,后者则是提升 Layer2 交互体验的关键。

依照定义,TPS= 一段时间内处理的交易笔数 / 耗时,套用在区块链领域,若忽略分叉或区块重组等情况,可粗略视 TPS=平均每个区块包含的交易笔数/出块时间。对普通公链而言,提升 TPS 面对的是区块扩容和出块时间问题,同时,TPS 的实际值还牵涉到公链采用的 Gas 机制,无论是 ETH 还是 BSC 和 Polygon 都不出其右。

但提升区块 Gas 容量或缩短出块时间都会破坏安全性,究其根源,以太坊扩容要面对的是“不可能三角”问题,要如何提高效率,又保障安全和去中心化,始终处在纸上谈兵、悬而未决的阶段。

对此,以 Optimism、Arbitrum 以及 ZK Sync 为代表的 Layer2 凭借高效率和低 Gas 快速崛起。

b、技术实现:

Optimism 是基于 Optimism Rollup  技术的二层扩容方案。和传统的区块链网络架构不同,Optimism  网络不具备共识层,序列器将网络交易打包,交易数据摘要会被提交以太坊,依附以太坊的共识机制来获得网络安全保障。

i、网络架构:

Optimism  的技术架构中,其  4  个最重要的模块分别为  Sequencer(序列器)、Verifier(验证者)、CTC(交易链)、SCC(状态 链)。其中,Sequencer 和 Verifier 是有硬件实体的 Layer2 节点,两者基本构成了 Layer2 的节点网络;CTC 和 SCC 是部署在以太坊上的合约,这 4 个模块组成了 Optimism 的核心架构。

Optimism的网络架构
Optimism的网络架构

Optimism 的区块生产主要由单一方管理,称为“Sequencer(序列器)”,它负责提供即时交易确认和状态更新、构建和执行 L2 块、向 L1 提交用户交易。

Sequencer 没有内存池,交易会按照收到的顺序立即被接受或拒绝。当用户将他们的交易发送到  Sequencer  时,Sequencer  会检查交易是否有效(即支付足够的费用),然后将交易作为待处理块添加到本地状态。这些待处理的区块会定期大批量的提交给以太坊进行最终确定。这种批处理过程通过将固定成本分散到给定批次内的所有交易中来降低整体交易费用。Sequencer        还应用了一些基本的压缩技术,以尽量减少发布到以太坊的数据量。

或者,用户可以完全跳过 Sequencer 并通过以太坊交易直接提交他们的交易。这通常更昂贵,因为提交此交易的固定成本完全由用户支付,并且不会分摊到许多不同的交易中。

Sequencer 目前是一个中心化的矿池节点,负责网络出块,由 Optimism PBC  在运行,是  Optimism  网络唯一的区块生产者。因为取缔了【工作量证明】过程,由唯一的  Sequencer   担任矿工,这节省了大量时间。Sequencer   执行完交易马上就能敲定区块,本地出块时间甚至只需 1 秒,从根源上提高了 TPS。

但是,Sequencer具备很强的中心化特征,它实际上制造了一条独立于以太坊的链,若没有【共识】和【多方存储】流程,必然缺乏安全保障。为了解决这个问题,Optimism  在其文档中指出,Sequencer  会质押一定量的资产,并且每隔几分钟,Sequencer节点会把本地区块的压缩版本存储至以太坊主网;这些内容包括交易数据的摘要,以及交易发生后的状态根 StateRoot,这个过程就是Rollup(打包)。

交易数据的摘要被存入以太坊上的 CTC(CanonicalTransactionChain)合约,对应的状态根存入 SCC(StateCommitmentChain) 合约。这会产生两笔交易事件,此过程中,以太坊系统只负责【多方存储】内容,不会去检验正确性;Layer2 的 Verifier(验证者) 会自动读取 Sequencer 存储至以太坊的内容,对其进行审查。

CTC 和 SCC 是 Optimism 官方部署在以太坊上的合约,两者以 Batch(批次)的结构,分别记录了 Layer2 交易数据的摘要,以及每笔交易执行后 Layer2 状态树根的哈希值。

(注:状态树是一个数据库,记录链上地址的信息。获取状态树根和交易数据摘要,便可拼凑出Layer2 本地的区块内容。一般而言, SCC合约中存储的Layer2   状态根更为重要,获取状态根后,结合交易数据进行计算,便可知晓Sequencer是否擅自改写了用户地址余额。)

Optimism 的交易批次打包
Optimism 的交易批次打包

Optimism会按照每一个批次(Batch)进行打包,从上图可见目前网络的交易批次达到了第   53,116   批次,该批次的所包含的交易笔数目为 234(点击 Batch Size 可以看到具体每笔交易的情况),点击 L1 的交易哈希可以看到:

Optimism的数据发送1
Optimism的数据发送1

每个批次的交易数据的摘要都会被发送到以太坊上的 CanonicalTransactionChain 智能合约,每笔交易执行后  Layer2  状态树根的哈希值则发送到 StateCommitmentChain 合约中,如下:

Optimism的数据发送2
Optimism的数据发送2

交易数据传输到两个智能合约并非是同时的,交易数据摘要会在   Optimism完成一次批次的交易打包就进行传送,Optimism的状态在每个区块之后都会更新,状态承诺也会在每个区块之后发生变化,但状态承诺是定期发布(大约每小时一次或两次)到以太坊上的SSC 智能合约上。

Optimism 的 Verifier(验证者)会自动读取 CTC 和 SCC 这两个合约中的记录,尽量拼凑出 Sequencer 本地的区块内容,并进行验证。Verifier 由两个主要组件组成:1)以太坊数据索引器,也称为数据传输层或 DTL,其会检查 CTC 合约中发出新事件,并以以太坊区块格式将已发布的新事件重建编入到 DTL 中; 2)Optimism 客户端软件,负责持续监控 DTL 中新编入的索引事件,当一个新事件被编入索引时,客户端软件将下载它并执行其中包含的交易。

若 Verifier 发现 Sequencer 提交的数据有问题,便可发起质疑(挑战),并提交自认为正确的版本,挑战成功便可改写 CTC 与 SCC 中的错误数据,并获取一定量的代币奖励。

在 Optimism  Rollup  中,状态承诺(state  commitments  )会在没有任何直接证明这些承诺有效性的情况下发布到以太坊。这些承诺会在一段时间内(挑战窗口)被视为待定状态(Pending)。如果在挑战窗口期间(当前设置为 7 天)未受到挑战,则将其视为最终承诺。一旦一个承诺被认为是最终的,以太坊上的智能合约即可接受基于该承诺的状态的证明。

当承诺受到质疑时,可以通过(欺诈证明)使其无效。如果该承诺被成功挑战,则将其从 SSC 合约中删除,并被另一个提议的承诺取代。成功的挑战不会回滚 Optimism 本身,只会回滚有关链状态的已发布承诺,交易的顺序和状态不会因证明挑战而改变。

Sequencer 若被挑战成功,确认有不诚实行为,则受到一定惩罚,其质押的资产会被扣除一部分;若质押余额低于划定的阈值,则Sequencer 被强制除名,不再有出块资格;

以上便是“欺诈证明”机制,指 Verifier 可披露 Sequencer 的欺诈行为。

目前 Verifier 和 Sequencer 之间达成的【共识】具有滞后性。一笔交易提交后会立刻被 Sequencer 执行,但 Verifier 获取状态根、对结果进行最终验证却可以在 1 小时之后。

Optimism 在 2021 年 11 月进行了 EVM 等效性升级,其 Sequencer 和 Verifier 客户端取缔了旧版 OVM 虚拟机,基于旧版 OVM 设计的“欺诈证明”程序无法运转,而新版的“欺诈证明”程序尚未发布(目前的提款时间仍为 7 天)。

ii、Layer2 和 Layer1 的交互:

用户要从以太坊向 Optimism 发送消息,只需触发以太坊上的 CTC 合约即可。但将数据从 Optimism 发送到以太坊的过程会相对复杂,Optimism 上的智能合约要先将消息的哈希存储在 L2ToL1MessagePasser 合约中(该合约位于 Optimism)。该消息的哈希会跟随 Optimism 的区块状态变化所产生,并和新的状态承诺传输到以太坊到 SSC 智能合约上。

通过状态承诺来生成 Merkle 树证明,这些证明可以通过以太坊上的智能合约进行验证。Optimism 构建了一个跨链通信合约L1CrossDomainMessenger ,它可以代表其他合约验证这些证明。这些证明可用于对 Optimism 上特定区块高度的任何合约存储中的数据做出可验证的陈述,得向以太坊上的合约证明:该消息的哈希已存储在 L2ToL1MessagePasser 合约中,以此来实现Optimism 上的合约能够向以太坊上的合约发送消息。

从本质来看,Optimism 是由 Layer1 和 Layer2 上的软硬件实体组合成的跨域交互系统,其业务逻辑是在以太坊上构造 Layer2 区块的映射版本。由于需要跨域传输信息,Optimism 的 Sequencer 和Verifier  需要运行以太坊客户端  Geth  的山寨版:L2geth,通过该软件,Sequencer 可实现横跨Layer2 和 Layer1 的交互。

Geth,全名 go-ethereum。是由以太坊基金会提供的官方客户端软件,用 Go 编程语言编写的。Geth 提供了一个交互式命令控制台,命令控制台中包含了以太坊的各种功能(API)。

还有采用其他语言编写的客户端如:Rust 语言编写的 parity、C++ 编写的 cpp-ethereum、Python 编写的 pyethereum 等,在同一个以太坊网路下,这些客户端可以彼此操作与互动。节点若想接入以太坊网络,必须运行这些客户端之一,才能同步区块,参与网络区块验证。

Optimism 实现 EVM 兼容等效性的方式:在 Geth 的基础上构建 Optimism 客户端,其在接受用户交易时,生成一个与 L1 区块格式完全相同的 L2 区块,使 L2 区块的执行等同于 L1 区块。同时,因为 Geth 本身集成了 EVM 编译器,不需要额外创建专用的编译器,以太坊上的 Solidity 智能合约可以在 Optimism 的 Layer2 上直接运行。

iii、Gas 费用机制:

在 Gas 费问题上,由于 Optimism 业务流程有向以太坊存储数据的步骤,其每笔交易的 Gas 费=Layer1 部分+Layer2 部分,而Arbitrum 和 Metis 等其他 OP Rollup 方案也不外如此。

其中,Layer2 部分主要涉及 Sequencer 节点执行交易的费用。由于 Sequencer 的 TPS 上限较高,且当前 Optimism 的用户不多, 其本地 Gas Price 偏低。计算公式为:L2 Gas 费=L2 Gas Used×L2Gas Price。

Optimism的gas机制
Optimism的gas机制

据 OP 官方披露,一笔交易的Layer2 部分仅占 0.4%,剩余 99.6%的 Gas 开销来自于 Layer1 部分,将其转化为简单的算式: 0.4%×执行费用 + 99.6%×存储费用。

执行步骤越复杂的交易(期权等),在 Optimism 上可节省的成本越多。比如,以太坊上一次要 100 美元的期权操作,在 Optimism 上只需要 1.5 美元左右,仅为 1/60;以太坊普通转账要 3 美元,Optimism 可能要 0.3 美元,为 1/10。

而Layer1 部分的Gas 费,公式= 比例系数×(固定开销+存储开销)。其中,固定开销来自于打包数据和跨域传输的过程,存储开销是在 ETH 上存入数据产生的 Gas,比例系数则由 Optimism 官方设定,主要是为了预留出一部分资金,防止 ETH 主网 Gas 价格激增,无法把数据顺利存上链。

若想深入理解,可以观察 Rollup(打包)和存储的具体步骤:

  • 在将一批交易数据存储至以太坊前,Sequencer 会压缩内容,然后将这批交易组合成 Batch(批次),传输给 ETH 网络节点;
  • 每个 Batch 可包含几百笔交易数据,就像区块一样。发布 Batch 的时间周期由 Sequencer 动态调整,目前约为 3~10 分钟左右。

所以,打包和传输   Batch   的过程必然有工作量,这会消耗一定的计算资源,固定开销可以填补这部分成本。目前,Optimism    上每笔交易的固定开销 Gas 为 2100。Optimism 官方表示,随着未来用户规模扩大,每个 Batch 收纳的交易数量增加后,固定开销将进一步下调。

而在 Layer1 上存储 Batch 时,Sequencer 会以文本数据 Calldata(16 进制数形式的字符)的形式向 CTC 合约传入 Batch 信息,一般而言,文本数据只用于存储,不会被用于执行运算,比起普通的合约调用,这一步大量节省了 Gas。

(注:以太坊对 calldata 收费,每一个 0 字节的calldata 消耗 4 gas,每一个非 0 字节的 calldata 消耗 16 gas (0 字节类的在提交给 Optimism 的交易中占 40%左右的字节)。)

Optimism的数据验证
Optimism的数据验证

一般每隔几分钟,Sequencer 就会向 CTC 传输一个交易 Batch。之后,Sequencer 又会将交易 Batch 对应的状态根 Batch 存入 SCC(状态链)合约,该过程与上面提到的类似。

总结:Optimism Rollup 前 Plasma Group 团队成员创建,从 2020 至今累计完成了 1.785 美元融资,财库充足。代码持续更新, 整体开发进度良好。

Optimism 的底层是基于 Optimism Rollup 技术,其网络 4 个最重要的模块分别为 Sequencer(序列器)、Verifier(验证者)、CTC(交易链)、SCC(状态链)。其中,Sequencer 和 Verifier 是有硬件实体的 Layer2 节点,两者基本构成了 Layer2 的节点网络;CTC 和 SCC 是部署在以太坊上的合约,这 4 个模块组成了 Optimism 的核心架构。

发展

1、历史

2019.02.01团队成立
2020.10.14Coinbase 钱包上引入对 Optimism Ethereum 的原生支持
2021.01.06主网软启动
2021.04.11Optimism 将进行主网的再次创世,此前的状态数据会部署至新创世区块
2021.05.21集成 Etherscan
2021.07.14Uniswap V3 上 线
2021.11.12完成 EVM 等效性升级
2021.12.29DeFi 交易平台 Slingshot 已上线 Optimism
2022.03.10发布下一代故障证明架构 Cannon,同时发布漏洞赏金计划
2022.03.18Optimism 以 16.5 亿美元的估值完成 1.5 亿美元 B 轮融资
2022.04.27推出治理系统 Optimism Collective,以推动生态高速可持续发展
Optimism的大事件

2、现状

a、TVL 情况:

Optimism的TVL
Optimism的TVL

Optimism 最早在 2021 年 1 月上线了基于以太坊主网的测试网,当时得到了 Uniswap、Compound 以及合成资产 Synthetix 的参与 。随后在 7 月 14 号 Uniswap V3 正式上线了 Optimism 的主网。

Optimism 从宣布方案开始就受到资本、头部 DeFi 协议等的青睐,截止到 2022 年 5 月 10 日,网络的 TVL 为 $2.9 亿,占所有Layer 2 总 TVL 的 16.9% 。

从 DeFi Llama 的数据中看到 Synthetix 以 $1.378 亿的 TVL 排在第一位,占比 Optimism 总 TVL 的 47%。其次是 Uniswap,以及 Synthetix 生态链上的期权协议 Lyra 以(TVL 3,600 万美元)。

Stargate 是基于跨链互操作性协议 LayerZero 的跨链桥暂列 TVL 第四。大家熟知的头部 DeFi,除了 Synthetix,Uniswap 还有Perpetual Protocol 和 Curve 。

Optimism生态的TVL分布
Optimism生态的TVL分布

总体上,Optimism 目前的生态增速平缓,暂以 Synthetix 、Uniswap 以及 Perpetual Protocol 等DEX协议为主,而其他 DeFi 协议的发展较一般。Synthetix 在跟早期就和Optimism 进行了合作,目前 Synthetix 和其生态链上期权协议  Lyra 发展都不错,两者 TVL 的占比超过 60%。

b、网络交易:

从 OP 的交易量、总地址数目以及网络的新增用户来看,网络的用户规模在近期有不错的幅度增长,整体发展较为稳健。

年初至今,Optimism 网络保持着每天约 40,000 笔以上交易量,随着生态系统激励和空投一系类措施的推动增长,主网生态的交易量可能会进一步发展。

在 Optimism 上,Perpetual Protocol 推动的交易数量最多,每天约 27,000 笔交易,占 64% 的市场份额。紧随其后的是Uniswap V3 和 Synthetix,它们每天执行约 3,000 和约 2,000 笔交易。

通过分析交易数据(数据来自 Messari),Optimism 年初至今从用户那里收取了 750 万美元的总费用。为了将交易发布到 L1,他们支付了 590 万美元的交易费用,使他们的毛利润达到 160 万美元,毛利率达到 21%。

Optimism 团队提出了一个用于 MEV 拍卖的系统,在该系统下,他们将向其他方出售重新排序或在一个区块中插入交易的能力, MEV 拍卖产生的收入也将回流用于资助 Optimism 的公共产品。随着 MEV 的价值捕获加入,未来 Optimism 协议所产生的收入会进一步提升。

c、生态项目:

DeFi Llama 当前记录 Optimism 上 37 个生态项目的 TVL 表现,其中合成资产协议 Synthetix 以及其生态的期权协议、资管协议占到了相当大的比重,而剩余的项目也与交易关联紧密,主要项目的信息如下:

名称TVL项目详细
Lyra$3,592 万Lyra 在去年年底将所有流动性迁移至 Optimism,成为了 Optimism 的原生 DeFi 项目, 支持以 sUSD 进行 ETH、BTC、LINK、SOL 的期权交易 融资:330 万美元,Framework Ventures 和 ParaFi Capital 领投,已发币。
Pika Protocol$425 万Optimism 原生的去中心化永续合约协议,支持最高 50 倍的杠杆进行 BTC、ETH、LINK、SOL、AVAX、SNX 的永续合约交易
Arrakis Finance$520 万由 G-UNI 更名而来,是以太坊智能合约自动执行工具 Gelato Network 开发的 DeFi 用例,用户可以通过 Arrakis Finance 来查看 Uniswap 各个流动性池的收益率并直接在 Ar- rakis Finance 上添加流动性进行挖矿。
Clipper$173 万Clipper 是由加密货币交易所开发商 Shipyard Software 于 2021 年 6 月推出的 DEX, 通过流动性聚合、优化 AMM 及简化链上计算等方式降低了交易所需的 Gas 费用。目前除Optimism 外,还支持以太坊、Polygon 和 Moonbeam 融资:获得了 Polychain Capital 领投的 400 万美元股权融资,并获得了包括 Polychain、Nascent、Three Arrows Capital 提供的 1,700 万美元初始流动性。
Rubicon$91 万一个订单簿模型的 DEX,目前仅上线了 Optimism,未来将上线 Polygon,支持使用 USDC、 USDT、DAI 交易 WBTC、WETH 与 SNX
Aelin$42 万一个在以太坊上建立,但在 Optimism 上发布的去中心化融资协议,用户可以在其上发布筹款需求以及相应用途,其他用户投入资金来获取收益,其运作模式有一些类似于资产管理
ZipSwap$900 万一个 Optimism Rollup 方案二层网络原生 DEX,支持 Optimism 和 Arbitrum
Polynomial Proto- col$310 万一个加密资产管理协议,允许用户存入 sUSD 以及 sETH,通过协议自动化的策略产生收益 融资:完成 110 万美元 pre 种子轮融资,Acrylic 领投
Hundred Finance$90 万一个采用 VE 模型的多链借贷协议,用户可以质押其原生代币 HND 生成 veHND,并对代币激励在多链上的分配进行投票
Quixitic目前 Optimism 上主要的 NFT 交易市场,未融资
OptiPunksOptimism 上的 Punks,Mint 成本 0.005 ETH
Optimism apesOptimism 上的第一个 Apes,Mint 成本 0.01ETH
AlchemyOptimism 上的区块链开发平台,创始团队来自斯坦福大学,致力于成为加密赛道的 AWS 融资:以 102 亿美元估值完成 2 亿美元融资,Lightspeed 和Silver Lake 领投,多位现有投资方参投
Optimism的生态项目详细信息

Optimism 作为以太坊的二层解决方案,目前生态内 TVL 靠前的项目普遍都是以太坊主网上的头部应用,且以 DeFi 协议为主,基础设施方面的项目不多,NFT、IDO 以及 DAO 等平台只有少数。

3、未来

Optimism 下一次的迭代: Bedrock,将引入 Cannon,下一代故障证明系统。实现 Bedrock 后,Optimism 在 EVM 等效性方面会进一步完善。

总结:目前 Optimism TVL 为 $2.9 亿,占所有 Layer 2 总 TVL 的 16.9%,其中 Synthetix 以 $1.378 亿的 TVL 排在第一位,占比 Optimism 总 TVL 的 47%。其次是 Uniswap,以及 Synthetix 生态链上的期权协议 Lyra 以(TVL 3,600 万美元)。

网络交易方面,目前 Optimism 保持着每天约 40,000  笔以上交易量,用户规模在近期有不错的幅度增长,整体发展较为稳健。生态内 TVL 靠前的项目普遍都是以太坊主网上的头部应用,生态以 DeFi 协议为主,基础设施方面的项目不多,NFT、IDO 以及 DAO 等平台只有少数。

经济模型

Optimism 在 4 月 27 日正式宣布将发行代币 OP ,同时公布代币经济学与治理机制,启动去中心化治理 Optimism Collective。OP 代币初始总供应量为 4,294,967,296 个,其中 19% 用于空投,超过 26 万个地址符合空投条件。

代币赋能

Optimism Collective 希望生态系统的经济模型旨在为三个群体创造价值:

通过对 Sequencer 收入进行有效的重新部署,让代币持有者获得价值。Sequencer 收入主要用于资助公共产品,从而创造生态系统价值并推动对区块空间的需求。区块空间的需求是推动 OP 经济模式并与网络本身一起增长的可持续收入来源。

贡献者和建设者直接从追溯性公共产品资金及其支持的市场中获得价值。建设者也可以共生受益:建立一个拥有资金充足的工具、教育、应用程序和基础设施的生态系统。

用户和社区成员的价值来自 OP 的持续空投、OP 生态系统资金支持的项目激励以及公共产品提供的利益。总结而言,对  OP  区块空间的需求产生了收入,收入分配给公共物品,公共产品的价值推动了对区块空间的需求。

此外,OP 持有者将能够对项目激励的分配进行投票,包括罢免 Optimism 基金会一名董事的职务和否决 Optimism 基金会创始文件的变更等。

Sequencer 的收入来自于用户所产生交易费用:L2 执行费用和 L1 数据费用。

  • L2 执行费类似于以太坊的 gas 费。要支付的费用金额取决于交易的复杂性,即其计算和存储要求。这大约占用户支付费用的1%;
  • L1 数据费用是将批量交易发布到以太坊的成本。排序器采用成本加成的方法,向用户收取高于 L1 成本的价格。它目前收取的费用是提交交所需的 gas 总和的 1.24 倍+ 2,100 gas。这大约占用户支付费用的 99%;

到目前为止,用户支付的这些费用已经为 Optimism 带来了 2,450 万美元的收入,未来还可以通过捕获 MEV 的拍卖获得更大收入。Optimism Collective 并不会直接把 Sequencer 的收入以现金流的方式分给 OP 代币持有者,而是通过资助公共产品,以创造更大的生态价值——OP 代币的价值赋能来自:未来协议的成长价值;对协议参数的治理权。

分配机制

OP 代币总供应量将以每年 2%的速度膨胀。64%的初始代币供应(即不为核心贡献者和投资者保留的 OP 总量)将分配给社区。随着时间的推移,这些分配将由 Optimism 基金会作为 Optimism Collective 的管理者进行管理。

在第 1 年,30%的初始代币供应将由基金会进行分发。第一年后,代币持有者将投票决定基金会的年度 OP 分配预算。基金会目前规划了预期代币量进行年度拨款,如下:

  • 第 2 年:初始代币供应量的 15%;
  • 第 3 年:初始代币供应量的 10%;
  • 第 4 年:初始代币供应量的 4%;

Optimism 预计未锁定 OP 代币的总供应量接近下图:

Optimism的代币分配和解锁情况
Optimism的代币分配和解锁情况

其中:

1、用户空投:19%

Optimism 基金会将分多次向 Optimism 和 Ethereum 社区的成员分配部分 OP 代币。第一次用户空投将分配 5%的 OP 代币供应,未来还将空投 14%的 OP 代币。

2、生态系统基金:25%

生态系统基金将用于直接资助推动集体生态系统 (OPCO) 扩展社区和公司,其中包括治理基金(5.4%)、合作伙伴基金(5.4%)、种子基金(5.4%)与未分配(8.8%)。一旦基金中的  OP  耗尽,Optimism  预计生态系统基金所服务的功能最终将被私募等第三方投资者所取代。

3、追溯性公共产品募资:20%

追溯性公共产品募资 (RetroPGF) 最初将由 Citizens’ House 分发。RetroPGF 轮次预计将每季度进行一次,目的是确保所有OPCO 根据其对集体的影响获得充分、适当和可靠的奖励。

RetroPGF 将由几个收入来源资助:初始 OP 代币供应的 20% 作为“RetroPGF 储备”;Optimism 网络交易费用和 Sequencer 收入。

4、核心贡献者:19%

核心贡献者份额将分配给帮助将 Optimism 和 Optimism Collective 从概念变为现实的人,并将继续为协议的开发付费。该部分所有代币都将受到锁定期的约束。

5、投资者:17%

投资者资助了 Optimism 对未来的愿景,该部分所有代币都将受到锁定期的约束。

治理机制

未来,Optimism 将由 Optimism 基金会和 Optimism Collective 成员合作管理。由于简单的基于代币治理系统经常由于激励措施不一致或权力过度集中而恶化。Optimism Collective 希望通过实施结构性机制来抵消这些缺点,以两院制治理体系开始制衡 OP 持有者和 OP 公民的权力。

Optimism Collective 作为去中心化治理的大规模实验,其核心治理结构为两个平等的议院:Token  House  和  Citizens’ House, 其任务是在追求 Optimism 愿景的过程中平衡短期激励与长期愿景。

即将到来的 Airdrop 通过将 OP 分发到数千个从事、面向社区行为的地址来建立 Token House 。作为治理基金、协议升级等的一部分,代币持有者将能够对项目激励的分配进行投票。

接下来,Collective 将建立一个 Citizens’ House(公民之家),以促进和管理追溯公共产品资金的分配过程。公民身份将由“soulbound”的不可转让 NFT 授予,公民的集合会随着时间的推移而增长。分配公民身份的机制将由基金会根据 Token House 的意见确定。

根据 Optimism 基金会的创始法律文件和集体运营手册中概述的程序,未来 OP 公民可以参与分配追溯性公共品资金和行使随时间推移赋予公民的其他权利。OP 持有人可以罢免 Optimism 基金会一名董事的职务和否决 Optimism 基金会创始文件的变更,如果这些变更将实质性地减少 OP 持有人的权利。

总结:OP 代币的初始总供应量为 4,294,967,296 个,总供应量将以每年 2%的速度膨胀。其中 5%的  OP  代币已经用于空投,未来还将空投 14%的 OP 代币。到目前为止,用户所支付的交易费用已经为 Optimism 带来了 2,450  万美元的收入,未来还可以通过捕获 MEV 的拍卖获得更大收入。

Optimism Collective 并不会直接把 Sequencer 的收入以现金流的方式分给 OP 代币持有者,而是通过资助公共产品,以创造更大的生态价值——OP 代币的价值赋能来自:未来协议的成长价值;对协议参数的治理权。

竞争

1、行业概述

a、背景:

以太坊的容量是有限的,平均每秒能处理 20-25 笔左右的交易。而以太坊是一个竞价机制的网络,矿工会优先打包确认出价高(Gas Price)的交易。2020 年 8 月,以 Uniswap 发布代币为契机,DeFi 应用爆发,为了获得更多的空投或进行流动性挖矿,链上用户和交易开始增加,网络拥堵成为常态,Gas Price 开始居高不下,加之以太坊价格上涨,每笔转账需要几刀甚至几十刀的交易费。

(注:交易费用($)=以太坊价格 × Gas Price × Gas Limit ×10-9。Gas Limit 是指完成这笔交易需要的计算量,一笔普通的ERC- 20 链上转账的Gas Limit 通常为 45,000,调用的合约越复杂,Gas Limit 越高。Gas Price 为用户的竞价部分。)

在过去一年内,以太坊的平均手续费约在 0.3-2 ETH 之间,若发生网络拥堵,手续费则会大幅度上升,如在今年的 5 月初,手续费暴涨到 12ETH,以太坊的扩容势在必行。开发者也基于这个问题开始探索以太坊扩容方案。

以太坊从工作量证明(PoW)向股权证明(PoS)共识模式的转变是扩容方案之一。但真正的挑战是为以太坊的可扩展性创建一个全新的框架,从单片式区块链转向模块化区块链。这是以太坊针对区块链三元悖论问题给出的解决方案,目标是在提高吞吐量的同时保持去中心化和安全性。区块链三元悖论指的是,区块链必须在三个核心原则(去中心化、速度、安全性)之间进行权衡,任何一个原则都不太可能在不牺牲另一个原则的情况下得到改善。

对于那种在单一链上进行所有计算和处理的区块链——单片式区块链。如今大多数第一层 L1 都遵循这种结构,都属于单片式区块链。与此相反的是模块化区块链,它会将链拆分为执行层、安全层和数据可用性层。每条链都有特定的作用,并建立在另一条链之上,以获得前一层区块链的特质。在以太坊中,以太坊 L1 是安全和数据可用性层,建立在其上的第二层 L2 则作为执行层。

模块化架构的目标是希望在每个层面上都比单片式区块链厉害几个数量级。其目的是让 L2 能够做任何单片式 L1 能做的事情,并且要做得更好,同时还能与其他 L2 无缝互相操作。Optimism 就是以太坊 L2 的一个例子,其目的就是要实现上述目标。

b、定义

以太坊扩容,就是提高以太坊每秒能够处理的交易数量。Layer 2 扩容是改变区块链的使用方法,将原先放在以太坊链上执行的计算、、存储等活动放在主链外的“二层(Layer-2)”协议中执行。二层的所有活动需要生成一个证明并提交到主链上,证明主链外发生的一切活动是可信的。

无论是何种方案,首先需要确保:

1)二层和主链之间资产安全转移;

2)能够验证链下活动是准确可信的。

在此基础上,我们可进一步对比各个二层方案的其他方面:

1)二层网络的技术特点;

2)开发进度;

3)生态发展。

c、二层扩容方案分类:

目前 Layer 2(链下)扩容方案主要包括:状态通道、托管型侧链、非托管型侧链(Plasma、Rollup)。

以太坊扩容方案分类(按技术分类)
以太坊扩容方案分类(按技术分类)
  • 托管型侧链

托管型侧链和状态通道属于比较早期的扩容方案。

托管型侧链是指主链上的资产都发送到一个合约中,合约中的资产由一个或多个托管方进行保管,再由托管方在侧链释放出等量的相应代币。资产的进出都需要经过托管方的同意。侧链是一个独立的区块链,侧链上的资金安全由节点/共识机制保障。这种二层扩容方式在技术上比较容易实现,但是处理方式过于中心化,托管方可以罚没和冻结资金,因此用户只能相信托管方是可信的。

典型:xDai Chain、PoA Network。

  • 状态通道

状态通道是双方建立一个通道并在通道内存取一部分资金,定时更新最新状态,双方可通过相互商定来确定通道的最终状态,并将账户最终状态更新至主链,同时关闭通道。

典型:比特币的闪电网络、以太坊的雷电网络。

状态通道技术存在资金利用率低、可扩展性有限等问题。状态通道近期出现了新的发展方向:作为各个二层解决方案的连接方。

  • Plasma

17 年,Plasma 方案被提出,缓解了对侧链运营方的信任问题和可拓展性问题。Plasma 的侧链不具备托管性质,用户只要检测到错误,就可以自行退出。但每个人在退出二层网络时,都需要经历一个挑战期。其他人发现退出者离开网络会损害自己的资金时,就需要提交欺诈证明(包含自己交易的默克尔树数据),从而保障自己的资金安全。这种方案虽然减少了对侧链运营方的信任,但二层的交易数据无法在主链上进行广泛的监控,提交的哈希值缺乏数据有效性,用户退出的过程比较复杂。

具体过程:Plasma 链上的交易数据会组成一个默克尔树,只有默克尔树树根的状记录在主链上,主链上无法查看二层交易的具体内容,其他人也就无法验证当前的全局状态是否有效。默克尔树的计算和交易信息存储都在链下进行,只有默克尔树根记录在链上。在这种情况下,用户就必须自行监控网络的状态。

  • Rollup

Rollup 是 Plasma 的演进方案,理论上解决了  Plasma  方案中数据有效性验证的问题。Rollup  原理是:将一段时间内的交易打包成一个汇总交易(Batch),交易数据存储在    Rollup    区块的只读区域并发布到主链上,从而使所有人都可以随时在主链上获取到二层上的交易数据,实现监控交易并对二层的状态形成共识。Rollup         使用一系列的压缩方案将原始数据进行处理后,只上传一部分数据。默克尔树的计算、可信证明计算在链下进行,但默克尔树的树根哈希和交易的部分数据存储在链上。Rollup 系列解决方案包括: zkRollup、Optimism Rollup 等。Rollup 是目前最理想的二层扩容解决方案。

2、Rollup 扩容方案

a、数据压缩:

压缩技巧是 Rollup 方案扩容的关键。在以太坊链上,一个区块最大消耗 Gas 总量将近 1,250 万(目前扩展到了 1,500 万),它限定了一个区块中包含多少交易。一笔交易里每个字节的数据花费 16 gas。也就是说,一个区块最多包含约 78~90 万字节。如果每笔Rollup 交易只消耗 20 字节,那么每个区块就可以包含 39,000~45,000 笔交易,每秒大概处理 2,600~3,200 笔交易。一个 Rollup 区块(Batch)中,每笔交易消耗的字节越少,能够包含的交易数量就越多,对以太坊的扩容效果就越好。Batch 中每笔交易的字节不同,也影响着二层的交易手续费的消耗量。

一笔交易通常包含签名(64 字节)、目的地址(20 字节)、交易金额、手续费和随机数等(25 字节)内容,除去这些,与合约交互的合约会带有数据负载。因此一笔以太坊主链上的交易通常需要超过 109 字节。

数据用途消耗字节压缩方式
Nonce交易序列随机数,用于防止重播交易~3省去随机数,验证时从前状态哈希中恢复
Gas Price发起人愿意支付的 Gas 价格~8允许用户按固定 gas 价格范围进行支付或在每个batch 中收取固定的 gas 费用或者让交易者使用通道向 batch 创建者支付相应费用
From交易发起以太坊地址0(从签名中恢复)N/A
to交易目的地以太坊地址20index 来替换 20 字节的地址
value交易数值~9可以用科学记数法储存值
v.r.s发起人签名的三个组成部分~68(2+33+33)使用 BLS 聚合签名将大量签名聚合成一个约为 32- 96 字节的签名。可以依据消息集和 batch 的发送者集,一次性进行检查。
以太坊交易数据的压缩方式

b、验证方式:

验证链下活动有效性证明方式的差异产生了 ZK Rollup 和 Optimism Rollup 这 2 种主要方案,并且衍生 ZK 系和 OP 系——两种派系的 Rollup 项目。

ZK Rollup 使用 ZK-SNARK 密码学证明,每一次排序交易处理都会产生一个证明,并把该证明传送到主链,这样任何人任何时候都可以对交易进行验证。

Optimism Rollup 采用欺诈证明/挑战机制,在完成交易排序后将数据摘要传输到主链,并给与一个挑战窗口让验证者进行挑战验证,若挑战成功则给与奖励,并进行相应处理,若挑战窗口内无疑,则默认数据没问题。该设计需要设计合理的经济模型,使验证者有动力参与验证、作恶者的作恶动机降低。

Arbitrum 和 Optimism 虽然同样是采用 Optimism Rollup,但两者在欺诈证明的设计上有所差异。具体如下:

 验证方式优势缺点
ZK Rollup每个 Rollup 区块(Batch)都包含一个 Zk- Snark 的密码学证明,用于证明后状态根是正确执行 Batch 的结果。无论计算量多大, 该证明都能够在链上得到极速验证。退出网络的时间相对比较快生成零知识证明需要大量计算,对硬件要求可能比较高,需要投入比较多的计算资源。零知识证明中涉及电路的计算, 因此在支持通用型合约/兼容EVM 上的开发难度比较大,即使可以支持也需要用新的语言重写大部分代码库。
Optimism Rollup非交互式欺诈证明。验证人会追踪历史状态根和每个 Batch 的哈希值,如果发现 Batch 的后状态根不正确,就向区块链发送一个证明,证明该 Batch 计算错误。合约通常会模拟全部交易过程进行验证,如果确定事实欺诈,那么会对该 Batch 和之后的 Batch 进行回滚。采用单轮交互。比较容易支持通用型合约/兼容 EVM,对于团队来说,开发难度会相对低一些。迁移成本也比较低。采用欺诈证明,退出的时间比较长。 单轮交互需要在链上模拟全部交易执行过程,增加链上成本。 网络进入挑战争议时,网络运行会停滞。
Arbitrum Rollup交互式欺诈证明。在链下进行多轮交互,将最终的争议点和证明上链进行验证。采用流水线区块排列方式,多个争议可能会形成树状结构,完成争议后不会对交易进行回滚,将修建树状结构中错误数据的内容。比较容易支持通用型合约/兼容 EVM,对于团队来说,开发成本也比较低。无需模拟全部交易,从而减少了链上 Gas 费用。采用欺诈证明,退出的时间比较长。(Arbitrum Rollup 提出了快速退出的方案,引入一个在 L1 提供流动性的第三方。)
Arbitrum 和 Optimis的验证方式差异

整体来看,Arbitrum  所采用的非交互式欺诈证明,只执行在  L1  上有争议的特定步骤,链上成本更低。Optimism   采用的非交互式欺诈证明的好处是,它在设计上要简单得多,省去了各个相关方的协调需要,但整个交易的成本要比计算单一步骤高得多。

另一方面,Optimism 必须在争议发生时通过 EVM 运行每笔交易,所以它不能处理超过以太坊 gas limit 的交易,因为这些交易无法在链上正确验证。相反,Arbitrum 可以执行任意大小的交易,尽管这些交易超过了以太坊的 gas limit,因为这些交易不需要通过EVM 批量运行,总的来说,Arbitrum 应该比 Optimism 更加节省 gas——因此对用户来说更便宜。

ZK Rollup 特有的一个重要压缩技巧是:如果交易的一部分仅用于验证,并且与计算状态更新无关,那么该部分可以离开链。这不能在 Optimism Rollup 中实现,因为该数据仍然需要包含在链上,以防以后需要在欺诈证明中进行检查,而在 ZK Rollup 中,证明交易批次正确性的 SNARK 证明已经包含了验证所需的信息,这让 ZK Rollup 对主链的区块空间需求比 Optimism Rollup 低。

另外,零知识证明技术有独特的技术优势——隐私保护:在 Optimism Rollup 中,用于每个交易中的隐私的约 500 字节 ZK- SNARK 需要上链,而在 ZK Rollup 中,覆盖整个批次的 ZK-SNARK 已经包含全部信息。

ZK Rollup 与 Optimism Rollup 之间的技术权衡在于:

  1. ZK Rollup 的提款时间更快,数据压缩更加出色,用户在 L2 的每笔交易成本更低。但受限 ZK-SNARK 密码学技术 ,ZK Rollup 在实现智能合约的 EVM 兼容方面会更难,且对节点的要求更高,因为需要执行非常复杂的验证计算;
  2. Optimism Rollup 有约 7 天的提款期(可以通过第三方跨链桥快速提款),每个批次的提交到主链的交易数据摘要,要比 ZK Rollup 所产生 SNARK 证明体积更大,用户在 L2 的支付成本会更高,但在 EVM 兼容方面更容易实现,目前 Optimism 已经可以实现 EVM 等效性。整体技术并没有很复杂,对节点的硬件要求较低。

总的来说,在短期内,Optimism Rollup 可能会在通用 EVM 兼容方面中胜出,而 ZK Rollup 可能会在简单的支付、交换和其他特定于应用程序的用例中胜出,但在随着 ZK-SNARK 技术的改进,以及 zkEVM 的实现,未来 ZK Rollup 可能会在 L2 中更具备技术优势。

(注:zkEVM 正在进行开发,其由以太坊基金会发起,可直接将Solidity 代码编译成EVM 的字节码,无需任何翻译,在zkEVM 的虚拟环境中直接执行字节码。)

目前,ZK 系中的代表项目,分别是 Matter Labs 开发的 zkSync 方案和 Starkware 开发的 StarkEx 方案。其中 zkSync 有两代,分别是 zkSync1 和 zkSync2;Starkware 那边则分别是 StarkEx 和 Stark Net 两代。

zkSync 方案中,zkSync1 仅能简单的转账交易,和简单的逻辑处理交易,应用于  Gitcoin  捐款支付,在而  zkSync2  中,解决了智能合约的支持问题,可以进行应用开发,但要控制数据技术量和解决数据可用性问题,目前的应用规模有限。

StarkEx 方案中,一代 StarkEx 已经上线,被 dYdX,DiversiFi 等平台采用。但不同智能合约的兼容方面存在一定问题。在二代的Stark NET 中,解决了第一代关于不同应用的智能合约兼容度问题,可以适用于任意的合约扩展。

根据  Starkware  官网的数据,目前利用其方案的区块链网络平台(dydx、immutable  等)累计创造了超过十亿美元的总锁仓额,交易超过了 5,100 万笔,累计交易量超过了 2,150 亿美元。

zkSync 在今年 2 月推出了 2.0 的测试网,并实现了 EVM 兼容,目前累计锁仓量有 8,440 万美元,主要是锁仓代币是 ETH 和WBTC。生态应用方面在 2.0 测试网上线后有快速发展,目前已有超过 1,800 个智能合约在 zkSync 上部署,其所属类别涵盖基础设施、跨链桥、钱包、DeFi、GameFi、NFT 以及支付等。但从这些应用的体验来看,多数应用处于早期,仅上线了 Swap 功能。

下图是当前 L2 的 TVL 排名情况:

L2的TVL排名
L2的TVL排名

整体上,ZK 系目前的生态应用开发进度不及 OP 系,虽然有多个平台采用,但主要是交易支付、NFT 领域(如 dydx、Loopring 以及 DeversiFi 等),包括 zkSync 2.0 虽然解决了智能合约应用开发问题,但今年才上线 EVM 兼容功能,生态应用还未开发完善。

OP 系受益于整体技术实现并没有很复杂,目前在生态的进展已经有所成效,多数知名 DeFi 应用已经迁移到 Op 系的 L2 平台上,并且获得不错发展。下文主要围绕 OP 系的 L2 的项目进行竞争分析。

3、竞争项目

目前 Op 系的主流项目包括:Optimism、Arbitrum、Metis 以及 Boba Network。

Arbitrum 最初是在普林斯顿大学的一个学术扩容项目,在 2020 年由研究人员、工程师和以太坊爱好者组成的世界级团队 Offchain Labs 构建,于 2020 年 10 月推出测试网 Arbitrum One,其基于 Rollup 技术的二层扩容方案,采用流水线区块处理方式加快网络运行速度,多轮交互挑战机制确保二层安全性,技术上具有创新性。

Boba 是由 Enya 团队作为 OMG 基金会的核心贡献者构建的 L2 以太坊扩展解决方案。Boba 最初是 Optimism 的一个分支,并且比 Optimism 更早地部署了 OVM 2.0。尽管 Boba 最初是一个分叉,但它们具有模块化结构,使它们能够交换向主网提交证明的机制,这允许将来进行一些升级或 ZK 化。

Metis 是一个 Layer 2 + DAO 基础协议,采用 Optimism Rollup 技术路线。于今年 4 月上线 Alpha 测试网,并于今年 11 月上线主网。在 Metis VMor MVM 中,存在一个被称为 DAC 机制(去中心化自治公司),它们具有独立的计算层和存储层,可以根据运营商的需求进行定制(即 DAO、dapp、协议等)。

a、生态对比:

下图是目前L2 的 TVL 分布:

L2 的 TVL 分布
L2 的 TVL 分布

Arbitrum 累计 12.94 亿美元的 TVL 占比整个 L2 的 75.85%,领跑 L2 赛道。其次是 Optimism(2.89 亿美元)、Metis(0.74 亿美元)以及 Boba(0.55 亿美元)。

目前,Aave、Curve、MakerDAO、Uniswap V3、Sushi swap 等主流项目都部署到 Arbitrum。以 Arbitrum 为主要建设重心的项目包括 GMX、Dopex、Tracer、Premia、Umami Finance、Swapr、Cap 等项目,锁仓量均在 2,000 万美元以上。

Optimism 生态的主要项目包括 Synthetix 、Lyra、Uniswap 、Perpetual Protocol 等,其中 Synthetix 和其生态链上期权协议Lyra 两者 TVL 的占比超过 Optimism 总 TVL 的 60%,原生生态应用的发展较为一般。

Metis 生态主要项目为去中心化交易平台 Netswap 和稳定币交换协议 Hummus Exchange,两者的 TVL 均存在 1,000 万美元以上。其次如 Tethys Finance、Hermes Protocol 和Agora 等都是 DEX 或借贷协议。Metis 近期整体 TVL 持续下滑,表现低迷。

Boba 生态目前的 TVL 主要集中在 DEX 协议 OolongSwap 上,其 TVL 超过了 2,000 万美元,其次是借贷协议 Bodh Finance 的 TVL 仅有 450 万美元左右,协议间的发展差距有些大。而且 Boba 的 TVL 在去年 12 月达到高点 6.24 亿美元,之后持续下滑,目前仅有3,772 万美元,约高点的 1/16,缩水严重

L2 平台的部分信息对比,如下表:

项目融资规模投资背景累计交易数累计地址数每笔手续费
Arbitrum1.237 亿美元Lightspeed Venture Partners 、 Pantera Capital 、 Coinbase Ventures13,160,454656,218进 行 一 次 转 账 的 成 本 约 为 : 0.00015645550249 ETH ($0.33)
Optimism1.785 亿美
Paradigm 、 IDEO Colab、a16z12,209,872829,498进 行 一 次 转 账 的 成 本 约 为 : 0.00011830115679 ETH ($0.27)
Metis400 万美元Ralf P. Gerteis、P1X Capital 、 Waterdrip Capital、DFG、Chain Capital、AC Capital、2,635,58679,184进行一次转账的成本约为0.005607828 Metis($0.168)
Boba4,500 万美
Crypto.com、Huobi、BitMart 、 Kinetic Capital 、Infinite Cap- ital 、 Hack VC 、Dreamers VC595,72723,323进行一次转账的成本约为0.000098556 ETH ($0.2)
L2平台的信息对比

(注:手续费数据会随网络交易情况而上下波动,以上是一笔简易转账所需交易费用,用户在与不同协议的交互所需要的费用也会不一样。另外,据 nansen 的数据披露,在过去 30 天内,Optimism 拥有 90.5k 独立活跃地址,Arbitrum 拥有 200k 独立活跃地址。)

Arbitrum 和 Optimism 在融资均超过 1 亿美元,资本相对充足。两者的网络交易规模上都突破了 1,000 万笔,领先与其他两个平台。四个 L2 平台对用户转账收费均在 0.1-0.2 美元左右,用户成本相差不大。

总体来看的话,目前 Arbitrum 发展势头迅猛,无论是体量增长还是赛道项目上都日渐多元化,处于 L2 赛道头部。Optimism 紧随其后,但其相比增长缓和,且主要项目暂以 Synthetix 生态为主。Metis 和 Boba 近期的表现则相对不佳,生态应用缺乏竞争力,整体是下滑趋势。

b、技术对比:

提款设计

以上 4 个项目都是采用 Optimism Rollup 的技术框架,在交易打包 Rollup 的设计中大体相似,区别是在于:针对 L2 层向 L1 层传输数据的过程,不同项目的技术有不同的处理方案。

Optimism Rollup 的基础技术是「欺诈证明」——假设所有提交交易者都是诚实(除非被证明有罪),网络相信绝大多数的区块验证者是可信的,即 L2 提交至 L1 的数据都是真实的。如果存在争议,就需要把提交的整个 L2 交易搬到 L1 主链上,重新运行计算并检查结果验证,但这样会增加主链上调用合约的时间成本。因此,为了保障交易的安全性,当资产从 Optimism Rollup 网络回到以太坊主网时,出现了 1-2 周的延时期。

Optimism 和 Arbitrum 目前官方的提款时间都是在 7 天左右,Arbitrum 曾提出快速退出的方案:引入一个在 L1 提供流动性的第三方,但不能解决根本上的问题。

Metis Rollup 对「交易数据验证板块」做了改进。它在 L2 层计算的过程中加入了验证交易的 Rangers 网络,Rangers 是受经济激励的验证者——他们将通过验证交易来获得 Metis 代币奖励。验证者需要质押一定的保证金,如果他们处理无效交易,他们的质押份额将被削减,以此抑制不良行为者。

通过竞争挖矿机制,来激励验证节点快速验证,即在 MetisL2 上的交易都是经过节点核实过的。提款时间将减少到几个小时甚至几分钟。这和其它 PoS 机制的 L1 网络一样,交易由节点验证核实。因此,从 Metis 上打包传送给 L1 上的数据不存在争议问题,也就不存在资产从 Metis 提取到以太坊主网上有间隔和延时问题。从 Metis 提取资产至以太坊 L1 层仅需要几个小时或几分钟。

Boba Network 将提款时间缩短到几分钟的方法是在 L1 设置流动资金池。一般的提款方式是,用户等待 7 天才能取回资金。L1 流动性池充当贷方,将为 7 天的提款提供资金。比方说,用户想提取 1,000 美元,其资金被锁定七天,这个时候流动资金池介入,立即给 与用户 1,000 美元,并收取一定的费用。流动池将等待用户的 1,000 美元在七天后解锁,然后钱就会回到池子里。这就是快速桥接的工作原理。当然,该池的 LP 在提款前会承担风险。相应的用户向池支付费用由所有 LP 共享。

当然,若 LP 都在短时间内撤出资金,会导致快速桥接无法提供其功能。池子收取的费用实际上是动态的。它们根据池中的余额以及代币需求而变化,某种代币的需求量越大,池中的余额越低,费用就越高,以吸引更多的流动性进入池中。

另一方面,对于 EVM 兼容的实现程度:

Optimism 通过分离块生成和执行来实现 EVM 的等效性。Optimism 的客户端包含一个功能,在对用户交易进行 Rollup 时会生成一个与 L1 区块格式完全相同的 L2 区块,使 L2 区块的执行等效于 L1。同时客户端本身集成了 EVM 编译器,不需要额外创建专用的编译器,以太坊上的 Solidity 智能合约可以在 Optimism 的 Layer2 上直接运行。

(注:EVM 等效性意味着 L2 解决方案及其所有模块(欺诈验证机制等)完全符合以太坊黄皮书,即协议的正式定义。任何可以在 L1 中运行的字节码也可以在它的 L2 中运行,从而使每个与 L1 兼容的以太坊合约、每个工具链,甚至每个节点实现也与 L2 兼容。)

Metis 正在探索一种将 EVM 等效性和使用欺诈证明的合并方法。 希望通过在其验证网络者 Rangers 中添加一个共识层以便对序列器所打包的交易进行欺诈验证,有问题的排序器将被削减、惩罚并下线。保留具有正确状态的序列器负责网络交易打包。不过该方案目前仍在探索中。

Arbitrum 方面宣称是:完全兼容 EVM,其具有与 EVM 相同的 RPC 接口并接受相同的字节码,意味着任何为以太坊编写的代码都可以在 Arbitrum 上开箱即用。

Boba 方面宣称:支持 EVM 兼容,以太坊开发者所构建 DApp 可在 AWS Lambda 等网络规模的基础设施上运行。

除了提款设计与 EVM 兼容外,各平台在技术开发上都有着不同的发展偏向:

Metis: 在今年的路线规划中,基于 Memolabs 的去中心化存储功能计划于 2022 年第一季度末发布并集成到主网中,分布式存储将用于 Rollup 数据和防欺诈挑战,以提升 Rollup 打包更多数量的交易,从而显着降低交易成本——从当前的大约 2-3 美元到一次只需几美分;构建 Polis 的中间件层,以此让任何用户或企业可以在 Metis 构建自己的链,实现多链愿景。

Boba:预计今年将在全球范围内发起一系列黑客马拉松,让开发人员有机会在 Boba 上进行构建生态应用并获得奖励;在第四季度增加多个序列器和进一步减少用户的交易成本(具体细节未公布)。

Arbitrum:将推出下一代网络 Arbitrum Nitro,该网络可以在 WebAssembly (WASM) 上运行,支持使用标准的语言和工具来构建和编译,进而取代经专门的开发语言和编译器;进一步增加网络容量并降低交易成本,团队预计 Nitro 的执行速度将提高 20 到 50 倍,成本也将大幅下降。

Optimism:在此前已经实现了 EVM 等效性,支持 Hardhat、Solidity、Vyper 等以太坊开发人员工具原生运行;协议的下一个版本迭代:Bedrock,将引入 Cannon,新一代的故障证明系统;推出 Zlib 批量压缩技术,预计可将费用降低 30-40%。

整体对比:技术方面 Boba Network 和 Metis 通过各自网络架构设计,缩短了用户从 L2 资金的退出时间。Metis 增加验证者网络来提前对交易数据进行验证,类似侧链的形式。Boba    Network     则通过流动池的方式提前为用户释放资金,但需要支付一定费用,且容易受流动池的流动性影响。

目前 Arbitrum 和 Optimism 都具有退出时间长的问题,Arbitrum 与 Optimism 的挑战机制和 Rollup 链处理上有所差异,前者在保障链安全性上有更多保障,创新性比较强。另外 Optimism 在 EVM 兼容上进展更为领先,是目前 L2 中唯一实现 EVM 等效性的平台。

L2 对于未来的网络的改进方向:一方面是压缩交易成本、提高网络的 TPS;另一方面,L2 希望通过不同发展偏向来提升自身在赛道中的影响力,如 Arbitrum 在下一个版本转向了 WASM 架构,更有利开发者进入 Arbitrum 生态。Boba 举办黑客马拉松,以此加快生态建设,Metis 除了 L2 生态外,多链构建也是其发展之一。

简而言之,作为 L2 平台,想要取得长远的成功,就必须有自己的生态,而不仅仅是以太坊的附属品。Arbitrum 目前在 TVL、用户规模以及生态应用发展等方面都是领先于其他 L2 平台,Optimism 紧随其后,具备着不错的竞争力。

4、赛道前景

扩容是区块链领域面临的最大挑战之一。部分区块链在去中心化和保证安全方面很有效,但它只能处理非常小的交易量,也就是它的TPS 非常有限。而现在人们希望在区块链上做越来越多的事情,相应衍生了各种各样的应用,如 DeFi、Gamefi 等,出现了很多人们想要实现的应用场景。这意味着区块链必须要实现扩容,从而为所有的应用提供他们所需要的空间。

实现区块链扩容有一个简单的方法,就是调高区块大小和 Gas 上限这些参数,使得能处理的交易量大量增长。但是这样的方法,它存在的问题就是看起来简单,但会牺牲去中心化。每一个单一节点都需要处理大量的数据,这样的系统,很有可能会丧失去中心化。

实现区块链扩容的另外一个方法,也更持续,就是 Layer2 技术。Layer2 技术纷繁复杂,目前最常看到的技术是 Rollup。这个技术的理念从 2014 年开始,到 2019 年正式成形。就以太坊来说,要实现原生扩容需要很长一段时间,也就是执行分片,在每一个分片里面,都能进行交易的处理,而且要实现这一点的话,需要克服很多技术挑战,需要很长时间,才能真正实现以太坊原生执行的分片式扩容,而现有的解决方案是 Rollup。

目前,可看到市面上出现了不同版本的 Rollup 项目,主要为 ZK Rollup 和 Optimism Rollup 两种派系。Rollup 能够大幅度提升可扩展性,并且以太坊的下一阶段升级将推出数据扩容方案,通过数据可用性采样实现数据分片,在其 64 个分片之间存储 Rollup 项目的链上数据。通过这样的分片,进一步提高 Rollup 的可扩展性,有可能再提高 100 倍。

数据分片
数据分片

Layer2 是当下实现以太坊的扩容最安全的解决方案,对于以太坊的扩容来说,在实现功能的同时保全网络的去中心化至关重要,因为去中心化才是区块链的核心。

目前完全 EVM 兼容的 Rollup 已经出现,可以在提供强扩展性的同时保证性能,同时它也保持了当前用户的体验和开发者的体验。在Rollup 层进行开发就相当于在以太坊上进行开发一样,只是有一些小小的变化。比如区块生成打包的方法不一样,但是它的虚拟机一样,而且和以太坊的虚拟机进行兼容的话,就意味着保全以太坊所有的性能,同时也保持了以太坊去中心化这一非常重要的属性。

在以太坊升级的最新路线图中,将 PoW 转 PoS 升级提前到扩容之前。这一改变的主要原因是 Layer2 技术的快速发展,尤其是Rollup,这给以太坊团队解决可扩展性问题提供了另一种思路。将    Rollup    作为安全可行的以太坊扩展方式的研究被证明是前景广阔的。目前路线图中一部分内容已经实现落地,或者正在如火如荼的开发之中。

总结:Rollup 主要分为 ZK Rollup 和 Optimism Rollup2 种设计方案,目前 ZK 系的生态应用开发进度不及 OP 系,虽然有多个平台采用,但主要是支付交易、NFT 领域,包括zkSync 2.0 虽然解决了智能合约应用开发问题,但今年才上线 EVM 兼容功能,生态应用还未开发完善。

OP 系受益于整体技术实现并没有很复杂,目前在生态的进展已经有所成效,多数知名 DeFi 应用已经迁移到 Op 系的 L2 平台上,并且获得不错发展。

在当前主流的 4 个 OP 系项目中,Arbitrum 发展势头迅猛,无论是体量增长还是赛道项目上都日渐多元化,处于 L2 赛道头部。Optimism 紧随其后,但其相比增长缓和,且主要项目暂以 Synthetix 生态为主。Metis 和 Boba 近期的表现则相对不佳,整体是下滑趋势。

风险

1、网络安全

Sequencer 目前由 Optimism PBC 在运行,是 Optimism 网络唯一的区块生产者,Sequencer 虽然节点制造了一条 TPS 极高的区块链。效率极高,但因其高度中心化,Sequencer 可能有作恶或宕机的风险。

2、信息验证

Optimism 网络中,Verifier 和 Sequencer 之间达成的【共识】具有严重的滞后性。一笔交易提交后会立刻被 Sequencer 执行,但Verifier 获取状态根、对结果进行最终验证却可以在 1 小时之后。由于延时过长,可存在多种类别的攻击场景,这对 Optimism 的安全性是潜在的威胁。

参考资料

  • 《Optimism 技术文档》,https://community.optimism.io/
  • 《精通以太坊》,https://cypherpunks-core.github.io/ethereumbook_zh/
  • 《IEndgame》,https://vitalik.ca/general/2021/12/06/endgame.html
  • 《 The ultimate guide to L2s on Ethereum 》 ,https://dcbuilder.mirror.xyz/QX_EL- JBQBm1Iq45ktPsz8pWLZN1C52DmEtH09boZuo0
  • 《 The Road to Sub-dollar Transactions Part 1: Slashing Fees by 30% 》 ,https://medium.com/ethereum-opti- mism/fancy-numbers-how-we-lowered-fees-for-optimism-users-a3bb80cbc65f

本文由头等仓团队编写,仅供参考。

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