アルゴリズムの視点から見たL2取引価格設定：収益、手数料、およびプロトコルの影響
TechFlow厳選深潮セレクト
アルゴリズムの視点から見たL2取引価格設定：収益、手数料、およびプロトコルの影響
L2トークンが価値蓄積を実現する第一歩は、分散型のソータライザー（注：トランザクション順序決定装置）の導入である。これは容易ではないが、L2トークン保有者がブロック構築および提案プロセスを通じて生み出される価値に参加することを可能にする。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆： 0xMlze、Salve Boccaccio & 0xMunehisa
翻訳：TechFlow
第2層ソリューション
イーサリアムメインネットは現在、1秒あたり平均12件のトランザクションを処理しており、ネットワーク活動が活発なピーク時には、トランザクションコストが大多数のユーザーにとって受け入れがたい水準に達している。このスケーラビリティ問題は、ネットワーク内のすべてのノードがネットワーク上で発生するすべてのトランザクションを保存・検証しなければならないことに起因している。
この問題を解決し、イーサリアムを拡張するために開発されたのが第2層ソリューション（L2）である。L2とは、イーサリアムを拡張し、そのセキュリティ保証を継承する独立したブロックチェーンのことだ。本質的には、ユーザーがメインチェーン（イーサリアム）の外で取引を行う独立したブロックチェーンである。各L2ソリューションには独自のセキュリティ保証とトレードオフがある。イーサリアム上では、最も人気のあるL2スケーリング形態がRollup（Arbitrum、Optimism、zkSync）である。
Rollup
Rollupは、L1のトランザクションを処理してからL1に戻すL2ソリューションである。イーサリアム上の標準的なトランザクションは通常156バイトであり、その中でも署名部分が最もデータ密度が高い。そのため、RollupはL2の実行環境で複数のトランザクションを処理し、それらを1つのトランザクションに束ねてL1に提出し、通常のステート検証を行う。複数のトランザクションを1つにまとめることで、ガス代を複数のトランザクションで分担できるため、1件あたりの支払うガス料金が削減される。しかし、すべてのRollupが同じというわけではなく、さまざまな種類のRollupが存在する：
-
スマートコントラクトRollup：Optimistic Rollup（Arbitrum、Optimism）、ゼロ知識Rollup（MaticのzkEVM、zkSync、Scroll）；
-
Celestiums；
-
Enshrined Rollups；
-
Sovereign Rollups。
スマートコントラクトRollup
スマートコントラクトRollupとは、ユーザーが資金をL1上のRollupスマートコントラクトに送信し、そのスマートコントラクトがトランザクションとステート変化を管理するものである。
Rollupとブロックチェーンの重要な構成要素の一つがMerkleツリーである。Merkleツリーは、誰の資金状態がどうなっているか、またどのようなトランザクションが行われたかを記録するデータ構造であり、L1が全体のステートをダウンロードせずにL2上のステートを検証できるようにする。簡単に言えば、ユーザーがL2上でやり取りや取引を行い（つまりステートを変更し）、L2が定期的にそのステートのMerkleルートをL1に送信することで、L1がチェーンのステートを検証できるのである。
MerkleルートをL1に公開するだけでなく、L2はMerkleツリーの変化に関する十分なデータも公開しなければならない。なぜなら、何らかの理由でL2が停止した場合、これらのデータがなければユーザーはL2に閉じ込められてしまうからだ。そのため、L1のスマートコントラクトには「緊急機能」があり、L2が停止した際にユーザーがスマートコントラクトRollupから資金を引き出すことができる。
L1は、L2が送信したMerkleルートが有効であることを保証するための何らかの証明を必要としており、これが2種類の主要なスマートコントラクトRollupの違いとなる。使用される主な証明方法は、詐欺証明（fraud proof）とゼロ知識証明（zero-knowledge proof）の2つである。
Optimistic Rollup
ArbitrumやOptimismのようなOptimistic Rollupは、詐欺証明を使ってステートの最終確定を行う。詐欺証明の仕組みは以下の通りである：
-
L2ノードがMerkleルートと少量の保証金を一緒にL1のスマートコントラクトに提出する。
-
L1スマートコントラクトはデフォルトでL2ノードを信用する。これが「Optimistic」という言葉の意味であり、L1がL2の更新に対して楽観的であるということだ。
-
ただし、このステート変更は7日間は最終確定しない。
-
この7日間の間に、誰でも提出されたMerkleルートが詐欺であることを証明できれば、更新は取り消され、L2ノードは罰則を受け、保証金は詐欺的更新を報告した者に渡る。
-
報告者は、ステートルートの変化に伴って発生したすべてのトランザクションを検証し、それぞれの署名が有効であることを確認することで、更新が詐欺であることを証明できる。これは、L2ノードがMerkleルートと、Merkleツリーを再構築するのに十分な変化データを公開しているためである。
-
7日の異議申し立て期間中にステート遷移について異議がなければ、更新は最終確定され、不変と見なされる。
ZK Rollup
ZK Rollupはゼロ知識証明を使用する。その仕組みは以下の通りである：
-
Layer 2ノードが、L2がトランザクションを正しく処理し、新しいMerkleルートを生成したことを証明する証明とともにMerkleルートをL1スマートコントラクトに提出する。
-
もしLayer 2ノードが詐欺的な更新を提出しようとした場合、有効なゼロ知識証明を生成できないため、L1スマートコントラクトは新しいMerkleルートを受け入れない。
-
ゼロ知識証明が検証されると、ステート更新は即座に完了する。
ソータライザー
ソータライザーとは、L2がトランザクションを収集し、イーサリアムベースチェーンに再投稿する仕組みである。現時点での中央集権的な状態では、以下のように動作している：
-
ユーザーがL2上でトランザクションを提出する――DeFi、NFT、送金／受取など。
-
これらのトランザクションは中央集権的なソータライザーによって収集される。
-
その後、ソータライザー（ブロック構築者）がこれらのトランザクション（呼び出しデータ／ステート差分）を単一のブロックまたは一括処理トランザクションとして順序立てて並べる。
-
現在、L2ソータライザーは先入先出（FIFO）方式でこれらのトランザクションを並べ替えている。
-
その後、ソータライザーはこの一括トランザクションをイーサリアムメインネットに提出し、ブロックに含める。
現状では、Rollupのソータライザーは中央集権化されており、1つの実体（ArbitrumのOffchain LabsおよびOptimismのOptimism PBC）によって管理されている。この中央集権化はRollupに単一障害点を作り出し、活性の問題（および検閲耐性の欠如）を引き起こす可能性がある――ソータライザーが故障すれば、L2は正常に動作しなくなる。
例えば、6月初めにArbitrumのソータライザーがバグに遭遇し、一括処理がチェーン上でロールバックされ、結果として一括処理のガスコストが失われた。短期間のうちに、一括処理提出者がガスを失い、イーサリアムに正しくトランザクションを送信できなくなった。
L2 ガス料金
次に、2種類の主要なスマートコントラクトRollupが、ユーザーが支払うガス料金をどのように計算し、中央集権的なソータライザーにどのような影響を与えるかを見ていこう。
ArbitrumとOptimismでは、ユーザーが取引を行う際、以下の2つの料金を支払う必要がある：
-
L2Gas／実行料金；
-
L1 呼び出しデータ／セキュリティ料金。
L2Gas／実行料金
L2ガス料金は、イーサリアムのガス料金に似ている。L2上のすべての取引には、取引が使用するガス量に取引が付加する現在のガス価格を掛けたガス／実行料金がかかる。
L1 呼び出しデータ／セキュリティ料金
L1呼び出しデータ料金は、取引をイーサリアムに再投稿するコストを支払うために必要な料金である。この料金が存在するのは、ソータライザーまたは一括処理提出者が、取引をイーサリアムに投稿するためにL1のガス料金を支払わなければならないためである。
ソータライザー収益モデル
現状では、Optimistic Rollup（ORU）は単一の中央集権的ソータライザーの運営を通じて収益を得ている。将来的には、ORUが最終的に分散化され、MEV（イーサリアム価値の最大化）を通じて、あるいはソータライザー運営者がネイティブトークンをステーキングしたり収益を共有したりするといった、他の収益源への道が開かれると予想されている。
しかし現時点では、最も単純な表現として、ソータライザーがORUユーザーからL2取引料金（ソータライザー収益）を徴収し、ユーザーのL2取引データを一括してイーサリアムネットワークに提出するためにL1のガス料金を支払い（コスト1）、ソータライザーの運用コストを支払っている（コスト2）と考えることができる。
さらに踏み込んで、収益とコストを具体的な構成要素に分解できる。異なるORU（例：Arbitrum、Optimism）は完全に同じ価格設定式を持っているわけではないが、一般的な枠組みに従っている：
収益 （L2 ガス料金）
Fees = L1_gas_price_estimate * (L1_calldata_size + L1_buffer) + L2_gas_price * L2_gas_used
コスト
Costs = L1_actual_gas_price * L1_calldata_size + Sequencer_operational_costs
L2 料金の価格設定
すべてのORUにおいて、L2料金の価格はL1計算規模、L1計算コスト、L2計算規模、L2計算コストの関数である。
すべてのL2ソータライザーは、一括処理／証明をL1メインネットに提出する際にコストが発生するため、L2取引を実行する際に、メインネット決済の動的コストをユーザーに転嫁することは論理的である。
ArbitrumとOptimismのL2料金の価格設定方法は異なる。両者の非常に重要な違いは、OptimismとArbitrumがL1計算コストをどのように計算するかにある。ArbitrumはL1計算を価格設定するオラクルを使用しており、ガバナンス投票がない限り、オラクルは4844以前と同じ方法でL1計算に価格を付ける。一方、OptimismのL1計算には、Optimismチームが調整可能な動的オーバーヘッド（スカラー）変数が含まれており、これによりL1計算コストを調整できる。
Arbitrum
ArbitrumのL2料金価格設定は、「二次元ガス料金」という概念を実装しており、ガス制限はL2で使用されるガス単位、L1で使用されるガス単位、推定されるL1ガス価格の関数である。
これらから以下の結論が導き出せる：
-
L2ガス価格が上がると、L2ガス制限は減少する。
-
L2計算、L1ガス価格、L1計算が増加すると、L2ガス制限は増加する。
Optimism
Arbitrumと同様に、Optimismの取引手数料もL1とL2の計算コストを考慮している。OptimismはこれをL2実行料金とL1データ／セキュリティ料金と呼んでいる。
注意：
-
dynamic_overhead変数は、Optimismチームが設定する変数であり、ソータライザーがトランザクションのまとまりをL1ネットワークに提出する際に発生するガスコストを十分に補償できるようにするためのものである。
-
現在は0.684に設定されており、これはソータライザーがガスコストを補助していることを意味する。
-
歴史的に、この値は主に1以上に設定されており、これはソータライザーがL1決済ガスバッファーを維持するために余分に課金していることを意味する。
時間経過による動的管理料金／L1スカラー料金
EIP-4844
現在、Optimistic RollupはLayer-2での実行およびストレージのコストは低いが、データ可用性に準拠するため、データをLayer-1に発表することはユーザーにとって依然として高価である。
データはcalldataオペコードを使ってイーサリアムのLayer-1に発表されるため、ArbitrumとOptimismの両方がZlibやbrotliなどの圧縮アルゴリズムを実装している。このデータ発表コストは高く、L2ユーザーが支払う取引手数料の80～90％を占めている。
しかし、2023年10月から2024年2月の間に、注目されているイーサリアム改善提案（EIP-4844、Proto-danksharding）が導入される予定である。EIP-4844は、イーサリアムに新しいタイプのトランザクションを追加し、「データブロブ」の受入を可能にするものである。これらの「データブロブ」は、既存のcalldataのように永久に保存されるのではなく、約2週間後に削除またはトリミングされる。これらのデータブロブのサイズは、メインネットチェーン上のストレージ負荷を減らすために十分小さく設計されている。
イーサリアムLayer 1（L1）における高い取引手数料は、L2 Rollupが一括処理や証明を発表する際の主要なコストである。EIP-4844の影響は、L1のコスト負担を大幅に削減しつつ、詐欺証明を提出できるだけの十分な期間、一括データを可用状態に保てるようになることだ。現在の見積もりでは、このコスト削減効果は、現在のL1一括発表コストの10倍から100倍の範囲になるとされている。
ソータライザー収益への影響の概要
ArbitrumとOptimismで予想される変化について詳しく考察する前に、前述のL2料金価格設定の項で説明したように、ArbitrumとOptimismがL1計算の価格設定において差異があることを認識しておくことは重要である。ArbitrumのL1価格設定オラクルを考えると、ガバナンス投票がない限り、ほぼ100％の費用をユーザーに転嫁するだろうことがわかっている。Optimismの場合、彼らは依然として動的オーバーヘッド変数をコントロールしているため、状況は異なる。
以下の表は、EIP-4844後の可能性を示している。
Arbitrum
上記の項で述べたArbitrumの財務状況を踏まえ、いくつかの仮定のもとでArbitrumの評価額がどのように変化するかを検討する。EIP-4844後にはコストが大幅に削減されると予想されており、収益が変わらないまま利益と利益率が増加すると予想されている。
この前提に基づき、EIP-4844による節約額をユーザーに還元する割合（Y軸）とEIP-4844によるコスト削減係数（X軸、数字が大きいほど＝EIP4844による節約額が高い）のさまざまな組み合わせを示す表を作成した。
EIP-4844後に最も起こりやすい組み合わせを、影付きでマークした。
節約額の100％をユーザーに還元する場合、このコスト削減がArbitrum上の取引数の増加につながると仮定できる（新しいdAppタイプ、より多くのユーザー）。
いくつかの仮定を立てる：
-
現在のPER（株価収益率）を維持する；
-
コストが10倍削減されると仮定する；
-
料金の節約により取引量が増加すると仮定する。
これらの変化がARBおよびOPの価格に与える影響を計算できる。例えば、取引量が40％増加し、節約額の90％しかユーザーに還元しない場合、ARBの価格は2.10ドルとなる。
Optimism
Optimismについても同様の計算を行うと、以下の結果が得られる。
L2 トークンエコノミクスと評価
現時点で、ArbitrumとOptimismの唯一の価値蓄積手段はガバナンスのみである。つまり、ARBとOPの唯一の機能である。しかし、ARBとOPの価値蓄積は、取引手数料とMEVの2つの追加的な源からも得られる可能性がある。
現状では、これら2つのL2ソリューションは中央集権的なソータライザーに大きく依存しており、すべての中央集権的なブロック構築と提案の利益はArbitrum財団とOptimism財団に流れる。しかし、これら2つのソリューションはすでに、財団が唯一のL2ブロック構築・提案者ではない分散型ソータライザー機構への移行を約束している。L2トークンが価値蓄積を実現する第一歩はソータライザーの分散化であり、これは容易ではないが、L2トークン保有者が構築・提案プロセスを通じて発生する価値に参加できるようにする。
ソータライザーの分散化はおそらくPoS方式で実現され、ユーザーはネイティブなL2トークンをステーキングする。ステーキング者が義務を果たさなかったり、悪意ある行動をとった場合は、ステークが没収される。ステーキング者は、ネイティブトークン形式で取引手数料の一部、MEV（後FIFOの世界では）、またはステーキング報酬を受け取ることができる。
分散型ソータライザーの重要性は、中央集権的ソータライザーがユーザーの取引を検閲したり、過剰なレンタル料を徴収したり、ユーザーに有害なMEVを引き起こす可能性があるためである。
TechFlow公式コミュニティへようこそ
Telegram購読グループ：https://t.me/TechFlowDaily
Twitter公式アカウント：https://x.com/TechFlowPost
Twitter英語アカウント：https://x.com/BlockFlow_News
@asxn_r
