IOSG：一文探讨 Rollup のマネタイズデザイン

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2023-08-01 12:15:42

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Rollupは儲かるビジネスですか？

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著者：Jiawei，IOSG Ventures

Rollupは多くのインフラの中で良い投資カテゴリですか？

Rollupの投資論理は、初期のZK/OPの物語の争いから、後の実践におけるTPSとユーザー体験の競争、さらにはOP Stackなどの派生ツールを中心に構築された防御線に至るまで、業界の発展の異なる段階において異なる回答があるかもしれません。

しかし、根本的に私たちが答えるべきは、Rollupは利益を上げるビジネスですか？Rollupの経済学はどうなっていますか？この記事は、RollupのビジネスモデルとそのMonetizationの設計空間を探求しようとしています。

Barry Whitehatは最初にEthereum ResearchフォーラムでRollupの概念を提唱しました。Rollupの概念が初期段階にあるとき、私たちはRollupを運営する役割を一括してRelayerまたはOperatorと呼びました。インフラの発展が精緻化するにつれて、この役割は複数の実体に分解されました：Sequencerは取引を順序付け、DAに書き込み、Challengerは挑戦を提起し、Proverは証明を生成します。私たちがRollup経済を議論する際、基本的にこれらの実体から整理することができます。

出典：IOSG

この記事では主にRollup Monetizationのいくつかの側面について議論します：

取引手数料（Transaction Fee）の理由、構成、Rollupの損益状況；
MEVが分散型Sequencerの文脈での形態とMonetization；
Fault ProofとValidity Proofに基づくMonetizationの可能性。

取引手数料 (Transaction Fee)

他のチェーンと同様に、ユーザーはRollupで取引を送信する際に取引手数料を支払う必要があります。

Sequencerの観点から見ると、この取引コストは主に2つの支出を含みます：実行コストと安全コスト。

実行コスト（Execution Cost）

出典：John Adler

Rollupの実行コストはEthereumのモデルを引き継いでいます。抽象的に見ると、各Ethereumノードは複製状態機械を実行しています。上の図のように、ノードは取引データをダウンロードして保存し、計算を実行し、メモリとストレージを読み書きします。これらの操作は物理的なリソースの支出と消費に対応しています。Gasは統一されたリソース価格の単位として、これらの操作の背後にあるリソースを測定するために使用されます。

したがって、Rollupにおいても同様で、Rollupノードを運営することは一定の実行コストを生じさせ、これがRollupユーザーが支払う取引手数料の由来となります。EVMの等価性の微妙な違いやRollup設計の違いにより、異なるRollupは実行コストの価格設定に若干の違いがあります（例えば、zkSync Eraはネイティブのアカウント抽象化を提供しており、一部の操作はEOAと比較してより多くのGasを支払う必要があるかもしれません）が、全体的にはEthereumのGasモデルを踏襲しています。

出典：Dune Analytics @springzhang

上記の実行コストに加えて、混雑費用と最低取引手数料も考慮する必要があります。

混雑費用。Gas価格とネットワークトラフィックの動的バランスに反映されます。例えば、Arbitrum Odysseyの期間中、ネットワークトラフィックの急増によりGas価格が大幅に上昇しました。
最低取引手数料。ネットワーク費用が非常に低いブロックチェーンでは、SpamやDoS攻撃を避けるために、取引手数料の下限を設定する必要があります。現在、Arbitrum Oneでは0.1 gwei、Arbitrum Novaでは0.01 gweiです。最低取引手数料の値は、そのネットワークの設計に依存します（Optimismでは0.001 gweiです）。

安全コスト（Security Cost）

出典：Celestia Forum @adeets_22

安全コストは、私たちが議論するデータ可用性（DA）コストに相当します。DAはRollupがEthereumの安全性に等しいことを保証し、すべての人がEthereum L1に公開されたデータに基づいてRollupの状態を再構築できることを確保します（ここではEthereum L1の状況を議論していますが、他のDAソリューションもあります）。Ethereum L1に貢献するDAコストはRollupの総コストの大部分を占めます。今年の5月、ArbitrumはEthereumに約3,927 MBのデータを提出し、そのために4,856 ETHを支払いました。DAコストは約1.24 ETH/MBです。（S3 Standardの1GBあたり$0.023およびETH価格$1800で計算すると、EthereumのDAストレージコストはAWSの1億倍程度です）。

オンチェーンDAが非常に高価であるため、各Rollupはデータ圧縮手法を採用しています。ArbitrumとOptimism Bedrockはそれぞれ、オープンソースのデータ圧縮ライブラリBrotiとzlibを使用してEthereum L1に公開されたデータを圧縮しています。StarkNetとzkSync Eraは、すべてのデータではなくState Diff（すなわち以前の状態と新しい状態の差）を公開することによってデータを圧縮しています。（P.S：Optimism Bedrockのアップグレードでは、取引コストを圧縮するためにさまざまな方法が採用されており、ここではさらに多くのデータ指標を見ることができます）。

出典：IOSG

期待されるのは、Ethereum L1の高額なDAコストがDecun UpgradeによってEIP-4844が導入されることで大幅に緩和されることです。また、ここで議論されている「安全コスト」は、実際には異なる安全レベルを含んでいます。Ethereum L1が保証するDAに加えて、DACやCelestia、EigenDAなどのソリューションは多様な「安全 - コスト」トレードオフを提供し、DAの需要側にさまざまな選択肢を提供します。一部の低頻度で高価値のDeFiアプリケーションはより高い安全保証を必要とし、一部の高頻度で相対的に低価値のアプリケーション（例えばゲーム）はコストをより考慮することができます；各自のニーズに応じて。

出典：Dune Analytics @optimismfnd

以上を総括すると、Sequencerの観点から簡単に見ると：Sequencerはユーザー側から取引手数料を徴収し、EthereumにDA費用を支払います。したがって、Sequencerの利益は上記の方法で計算できます。現在、多くのSequencerはRollupチームによって運営されており、トークン発行の収入やインフレなどの一連の詳細を無視すれば、Rollupの収入もおおよそこの方法で測定できます。

出典：Token Terminal

出典：IOSG

Optimismを例にとると、過去30日間、Optimismの毎日の利益は約20,000ドルです。Token Terminalのデータによれば、Optimismの運用開始以来の利益は約10.9百万ドルです。

MEV

MEVはRollupのビジネスモデルを構築する重要な方法です。中央集権的な単一のSequencerの文脈でMEVを議論することにはあまり意味がないため、まずは分散型Sequencerから始め、その後RollupのMEV経済を探求します。

分散型Sequencer (DS)

現在、Arbitrum（$5.87b）、Optimism（$2.14B）、およびzkSync Era（$649M）は、中央集権的なSequencer/Operatorに依存して取引の順序付けやバッチの提出などの操作を行っています。

分散化は複雑な事柄であり、多くの参加者を導入するプロセスは慎重に磨かれる必要があり、一気に進める必要はありません。安全性、競争状況、開発者リソースの観点から考えると、プロジェクトの初期段階で中央集権的なSequencerを採用することは理にかなっています。しかし、中央集権的なSequencerには少なくとも2つの明らかな欠陥があります（これはほとんどの中央集権的手法の欠陥でもあります）。

取引審査：特定のユーザーの取引を審査すること、例えば、強要攻撃などです。この問題を解決するために、ArbitrumとOptimismはユーザー取引の強制的な包含オプションを提供しています。例えば、ArbitrumのすべてのユーザーはforceInclusionメソッドを呼び出して取引を強制的に含めることができます；StarkExは逃生舱（Escape Hatch）メカニズムを実施し、一部の抗審査を実現しました。
稼働保証：Sequencerは継続的にオンラインでいることができるのでしょうか？中央集権的なサービスが単一障害点（例えば、ハードウェア故障やソフトウェア設定ミス）を生じる場合、ネットワーク全体が停止します。この可能性は小さいですが、一度発生すると広範な悪影響を及ぼします。

出典：Taiko

現在、Sequencerは実際にはEthereum L1上のBuilderとProposerの役割を同時に果たしています：取引の順序付けを担当し、バッチを提出する役割を担っています ------ DSを実現するプロセスは、Ethereum PBSの古い道を再び歩むようなものです。

DSを実現するために、Rollupには通常いくつかの選択肢があります。

リーダー選挙 / ローテーション（Leader Election/Rotation）メカニズム、地域ブロック構築を加えたもの、すなわちEthereum L1上の非PBSの状況。Vitalikは彼の「An Incomplete Guide to Rollups」でいくつかの選挙 / ローテーションの方法を提案しました：Sequencerオークション、PoSに基づくランダム選択、DPoS投票など。Ethereumの実践に基づくと、明らかにPBSがより優れた解決策となるでしょう。
リーダー選挙 / ローテーションメカニズム、オープンなブロック構築市場を加えたもの、すなわちEthereum L1上のEnshrined PBSまたはProposerがMEV-Boostを使用する状況。
特定のメカニズム、例えばFCFS（First Come First Serve）。FCFSは最終的に遅延競争を引き起こし、従来の高頻度取引におけるColocationに似ています。Arbitrumは現在FCFSを採用しており、Time-Boostなどの変種を研究しています。Time-BoostはFCFSの基礎の上に優先費用を導入し、取引を最大0.5秒早めるために費用を支払うことができます。これは遅延と費用の間の二次元的なトレードオフです。

Rollupチームは上記の選択肢を内部でDSを構築することも、Sequencingを外注することもできます：

Espresso/Astriaなどのプロジェクトは、彼らのDS/SSサービスを提案しています；
FlashbotsはSUAVEを構築しており、これはドメイン間で一般的な暗号メモリプールです；
Justin Drakeが提案したBased Rollupは、L1のコンセンサスを直接利用し、Ethereum L1のProposerがRollupブロックをL1ブロックに含めることで、L1と同等の分散化と稼働保証を引き継ぎます。

内部構築または外注の選択にはいくつかの利点と欠点があり、この記事では後でさらに議論します。

DSの文脈におけるRollup MEV

出典：odos.xyz/arbitrage

オープンなブロック構築のDS市場があれば、Ethereum上のMEVサプライチェーンがRollup上に再現されます。その中で、ドメイン内MEV（Intradomain MEV）はRollup内部で発生するMEVを指し、Ethereum L1のMEVとはあまり違いがありません。例えば、DEXでのサンドイッチ攻撃やクロスDEXアービトラージなどです。現在、RollupはまだDSを実現していないため、上の図はEthereum L1上のクロスDEXアービトラージを例に挙げています。

さらに興味深いのは、クロスドメインMEV（Cross-domain MEV）です。私たちはクロスドメインMEVを通常のクロスドメインMEVとShared Sequencer（SS）下のクロスドメインMEVに分けます。

通常のドメインMEV

出典：odos.xyz/arbitrage

通常のクロスドメインMEVはEthereum L1とRollup、RollupとRollupの間で発生します。DSの文脈では、各ドメインにはそれぞれのMEVパイプラインがあり、異なる役割をカバーしています。上の図はクロスドメインアービトラージの一例です。

Searcher側では、クロスドメインMEVは複雑な実行リスクを伴います。なぜなら、異なるドメインには異なる確認時間と最終性があり、取引が期待通りに含まれるかどうかを確定できないからです。そのため、Primevは通信ネットワークを構築しており、Searcherは複数のドメインの複数のBuilderに入札を提出し、彼らのBundleに事前確認（Pre-confirmation）保証を得ることができます。こうすることで、Searcherは実行リスクを定量化し、管理することができます。

クロスドメインMEVには中央集権的な傾向があります。Flashbotsが指摘するように、複数のチェーンでブロック構築を行うBuilderは、単一のチェーンでブロック構築を行うBuilderと比較して、クロスドメインMEVにおいてより大きな優位性を持つため、中央集権化を引き起こしやすくなります。Rollup-centric Roadmapの下では、これは今後数年にわたって直面する課題です。

SS下のMEV

複数のRollupが同じSSを使用する場合、状況は異なります。

出典：IOSG

SSの特徴の一つは、クロスRollupの原子的アービトラージを実現できることです。元々、Searcherは取引1と取引2をそれぞれ提出する際、これらの取引が期待通りに含まれるかどうかを確定できません（例えば、ちょうど次のブロックに含まれる場合など）。SSがあれば、Searcherは上の図のようなBundleを提出でき、取引1と取引2が同時に満たされる場合にのみ実行され、それ以外の場合は両方の取引が実行されません（もちろん、取引が無効取引でないことが必要です）。この実施により、Searcherの実行リスクが軽減されます。

理想的には、SSは「全体が部分の和よりも大きい」ことを実現します。例えば、単一のRollup上での取引が持つ情報は価値がないかもしれませんが、複数のRollupが共有する順序付けの下では、他のRollup上の取引と組み合わせることができ、一部の「無効情報」を最大限に活用し、正の和ゲームを実現します。

多くの利点があるにもかかわらず、Sequencingは複雑なビジネス問題を伴うため、筆者はSSが短期的に主要なRollupに採用されることはないと考えていますが、長尾のApp-specific Rollupで先に実施され、検証されるか、Rollup-as-a-Serviceプロジェクトのオプションとして開発者に提供される可能性があります。

MEVを中心としたRollup経済

出典：IOSG

DSが実施された後、問題はMEVを中心に経済モデルと価値捕獲メカニズムを構築する方法に戻ります。

上記でRollupのコストについて議論しました。このコストの源はDAリソースとRollup自体を運営する物理リソースです。これらの限られたリソースはブロックスペースの希少性を構成します。MEVはブロックスペースの希少性に対する支配権を反映しています。Rollupはこの支配権に価格を付けることができます。

Fuel Networkは、最適化されたトークンモデルがブロックスペースの価値を合理的に捕獲すべきだと考えています。ユーザーがRollupトークンを使用して取引手数料を支払うことは、価値捕獲の一つの方法です（つまり、トークンにユーティリティを与えます）。しかし、これは追加のユーザー側の摩擦を引き起こします。Fuelの考えは、ブロックスペースの希少性をトークン化することですが、トークン化されるのは「ブロックスペース内の費用を徴収する権利」です。これはブロック生産者とMEVの観点からのものであり、エンドユーザーには影響しません。

上記のDSの選択肢に対応して、筆者は以下の設計空間があると考えています：

MEVオークション（MEVA）。Sequencerは特定のブロックまたは特定の時間内のブロックの取引順序権を決定するためにオークションに参加します。オークションの入札はRollupの収入となります。
PoS。Rollupトークンをステーキングし、Sequencerをランダムに選択します；ステーキングが多いほど、Sequencerになる確率が高くなります。注意すべきは、Rollupは依然としてValidity/Fault ProofとEthereumによって安全が保証されており、PoSが提供する経済的安全に依存する必要はありません。PoSはリーダーを選択する方法としてのみ機能します。ステーキングトークンはRollupに価値捕獲を提供し、このロックは本質的にブロックスペースの希少性を反映しています。
SS。上記の2点に比べて、SSは興味深い新しいトピックであり、現在は結論が出ていません。RollupがSequencingをSSに外注することを選択した場合、同時にドメイン内MEVを捕獲する権利を譲渡することを意味します ------ ただし、こうすることで複数のドメイン間にネットワーク効果が生じ、正の和を形成する利点があります。しかし、別の観点から見ると、Rollupは自分のMEVを自分のエコシステム内に留め、自ら捕獲するか、ドメイン内MEVをトークン化することも完全に選択できます。

したがって、筆者はSSが各ドメイン間で捕獲したMEVを再分配する必要があると考えています。複数のSSが彼らのRollup顧客を争う場合、この再分配のインセンティブは特に重要です。この場合、再分配されたMEVはRollupの収入となる可能性があります。

「欺诈」証明 (Fault Proof)

（コミュニティはFraud Proofの名称をFault Proofに変更することを提案しています。なぜなら、誠実な側もソフトウェア設定ミスなどの理由で誤った状態遷移を提出する可能性があるからです。「欺诈」という言葉は実際には悪意のある動機を含意しており、したがって正確ではありません）

欺诈証明の一般的な設計は、挑戦期間中に人々（挑戦者と呼ばれる）が状態遷移に異議を唱えることができるというものです；その異議が正しいと確認されると、悪意のある者は罰金を科され、挑戦者は罰金の一部を報酬として受け取ります。残りの罰金は焼却される可能性があり、罰金がRollupのトークンである場合、これはすべてのトークン保有者への補償と見なされます（攻撃の被害者への補償ではありません）。ArbitrumとOptimism Cannonは現在、対話型欺诈証明を採用しています。

Arbitrumでは、状態遷移を観察し、挑戦を提起する側を検証者（Validator）と呼び、状態遷移を観察する側を観測者（Watchtower Validators）と呼びます。両者の主な違いは、前者が挑戦を提起できるのに対し、後者は任意の方法で警告を提出できることです（例えば、コミュニティやソーシャルメディアを通じて）。検証者になるにはホワイトリストの権限が必要です。観測者は許可を必要としません。

Arbitrumは将来的に検証者（すなわち挑戦者）という役割を分散化する可能性があります。しかし実際には、挑戦者は1 of Nの信頼仮定のみが必要であり、誠実な挑戦者がネットワークにとって十分です。したがって、筆者は分散化された挑戦者は分散化の要件を満たすだけであり、上記のように挑戦者が罰金の一部を受け取ることを除いて、経済学的にはあまり設計空間がないと考えています。より多くは設計の冗長性を考慮したものです。

証明者ネットワーク / 市場 (Prover Network/Market)

出典：Figment Capital

Figment Capitalはその記事でProver NetworkとProver Marketの概念を区別しました：Prover Networkは特定のアプリケーション（例えばScroll）にのみサービスを提供するProverの集合です。Prover Marketはオープンな市場であり、複数のアプリケーション（例えばScroll、Succinct）がその市場に証明リクエストを提出できます。この文章は分散型Proverのあらゆる側面を概括しているため、この記事では過度に繰り返すことはありません。

証明ネットワーク（Prover Network）

Scrollは2年前に分散型Proverのアイデアを提案しました。

出典：Scroll

Prover（ScrollはこれをRollerと呼びます）は、初期の評判を得るためにトークンをステーキングする必要があります。この評判はステーキングされたトークンと正比例します。ネットワークが証明を生成する必要があるとき、Sequencerは評判に基づいてランダムに複数のProverを選択し、彼らに時間T内に証明を生成するよう要求します ------ 証明が無効な場合は罰金が科されます；証明が有効だが時間Tを超えた場合は評判が低下します；証明が有効で時間T内であれば、報酬を得る機会があります。

単純に「最速」を基準にするのではなく、時間Tを限定する設計を導入するのは、最速のProverがすべてを独占する状況を避けるためです。時間T内に完了できれば、最速のProverと少し遅いProverが報酬を得る確率は同じです。このメカニズムは、最速のProverが他のブロックの証明を並行して生成することを奨励し、利益を最大化します。

証明市場（Prover Market）

出典：=nil;

=nil;は回路と証明市場を構築する一般化サービスを提供しています。回路を構築する開発者と証明を生成するProverは、それぞれ収入の一部を得ます。

オープン市場として、=nil;は現物市場に似ており、2つの役割があります：証明リクエスト者と証明生産者。前者は買い注文を出し、後者は売り注文を出します。注文のパラメータにはStatement（MinaやSolanaの状態証明回路）、コスト、注文のタイムアウト制限、証明生成時間が含まれます。

=nil;も類似の評判システムを採用しており、期限内に証明を生成できなかったり、誤った証明を生成したProverは評価が下がり、最悪の場合は罰金が科されます。

Scrollと=nil;はどちらもステーキング・スラッシングと評判システムの設計を採用していますが、対象とする需要側の群体が異なります。前者はZKRollup自体にサービスを提供し、後者は複数のZKアプリケーションにサービスを提供します。これらの2つの事例は、それぞれ内部構築Proverと外注Proverの2つの形式に対応しています。

結論

以上の議論を総合すると、筆者は以下のいくつかの見解を提案します：

取引手数料はシンプルで効果的なビジネスモデルであり、RollupがEthereumのスケーリングを行う主要な売りの一つは低手数料であるため、彼らは取引手数料にあまり多くの工夫をしないでしょう。EIP-4844の採用と各種DAソリューションの成熟（Celestia、EigenDAなど）に伴い、Rollupの取引手数料はさらに低下するでしょう。これはユーザーにとって良いことです。
Rollupに関して、筆者は主流のRollupが2〜3年内に徐々にDSに移行し、一部の長尾Rollupがより早く進むと考えています。MEVは比較的隠れたビジネスモデルとして、Rollupの収入の主要な成長点となるでしょう。その中で、内部でDSを構築する場合はトークン経済学の設計に関わり、DSとSSを選択する場合は、どのようにMEVを合理的に分配するかがRollupとDSおよびSSプロジェクトが考慮すべき点です。Rollup上のMEVの重要性は現在深刻に過小評価されています。
分散化はしばしば漸進的なプロセスであり、分散化にもさまざまな程度があります。分散型SequencerやProverに関しては、主に2つの選択肢があります：チームによる内部構築または外注。前者の設計空間は広範であり、主にステーキング・スラッシングの暗号経済原理に基づいており、参考にできる成熟したメカニズム設計がいくつか存在します。筆者は後者がDAのような支払いモデルに依存する可能性があると推測します。
DSはメカニズム設計においてより複雑であり、Proverは比較的直感的です。なぜなら、Sequencerが返す取引シーケンスが正しいか間違っているかを判断するのは難しいのに対し、数学的証明は決定論的なものであり、時間、コストなどのパラメータを定量的に測定できます。DSは主にMEV経済の観点から考慮されます。
Rollupが上記の2つの方法をどのように選択するかは、プロジェクトの段階によって異なり、少なくとも資本効率や開発者リソースなどの要素を考慮する必要があります。初期のRollup、特にApp-specific Rollupのいくつかは、この分散化の作業を外注し、迅速にブートストラップすることが最適解である可能性があります（DSとSSまたはEigenLayerを通じて）。一方で、比較的成熟したRollupは、より十分な開発者リソースと資金を持ち、トークンの価値捕獲やリソースの接続をより考慮し、それによって防御線やフライホイール効果を構築するでしょう。

参考文献

https://joncharbonneau.substack.com/p/rollups-arent-real

https://mirror.xyz/0x59567ea31347ba1430939E8a8aC58fDa014aBed9/I12E6Jf9X6HE_DuegZG4gmy8j-4RGAX4AdMZ71MnANY

https://figmentcapital.medium.com/decentralized-proving-proof-markets-and-zk-infrastructure-f4cce2c58596

https://dba.mirror.xyz/LYUbY2huJhNUwz8ltqui2d6KY8Fc3tcnSE9rDLo

https://hackmd.io/@EspressoSystems/EspressoSequencer

https://mirror.xyz/electriccap.eth/SD0wT7qSSfis9gLTKi1gY6oTYEqgwcGE0hDw7kMDY

https://hackmd.io/@yezhang/SkmyXzWMY

https://nil.foundation/

https://fuel-labs.ghost.io/token-model-layer-2-block-production/

https://offchain.medium.com/time-boost-a-new-transaction-ordering-policy-for-arbitrum-5b3066382d62

https://docs.google.com/presentation/d/1KCcJv5m8NlbSMv4UiWSaRkKOBfiiHeaOBe444vVLfQ/edit#slide=id.g223872940551_237

https://forum.celestia.org/t/ethereum-rollup-call-data-pricing-analysis/141

https://ethresear.ch/t/mev-auction-auctioning-transaction-ordering-rights-as-a-solution-to-miner-extractable-value/6788?ref=alex-beckett

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

https://twitter.com/sreeramkannan/thread/1637496244317880321

https://twitter.com/jon_charb/thread/1637488620729774080

https://barnabe.substack.com/p/understanding-rollup-economics-from

https://developer.arbitrum.io/intro/