Resistência à censura

O objetivo é resistir à censura.

Uma das propostas de valor central de uma blockchain é a resistência à censura: se uma transação é válida e você tem os fundos para pagar uma taxa de mercado, você deve ser capaz de incluir essa transação na cadeia de blocos de forma confiável e rapidamente.

Em alguns casos, a resistência à censura é necessária mesmo em escalas de tempo curtas: se você tem uma posição em um protocolo defi, e os preços estão mudando muito rapidamente, então até mesmo um atraso de 5 minutos em obter uma transação incluída pode ser suficiente para obter você liquidado.

O conjunto de staker do L1 é altamente descentralizado, tornando muito difícil censurar uma transação por mais do que alguns slots. Há propostas para melhorar ainda mais essa propriedade do Ethereum, garantindo resistência à censura mesmo nos casos em que, por exemplo. A construção de blocos é altamente centralizada e terceirizada. L2s, por outro lado, dependem de um conjunto muito mais concentrado de produtores de blocos, ou um sequenciador centralizado, que pode facilmente optar por censurar os usuários. Alguns L2s (por exemplo, ver Otimismo, Arbitrum documentation) têm um mecanismo de inclusão forçada para permitir que os usuários enviem transações diretamente através do L1. Assim, o valor prático da garantia de resistência à censura depende de (i) as taxas L1 serem suficientemente baixas e (ii) L1 ter espaço suficiente para que os usuários possam enviar transações de bypass, mesmo que um L2 censure um grande número de usuários em massa.

Pressupostos matemáticos básicos

Podemos fazer algumas contas para calcular o quão caro é realmente usar o mecanismo de inclusão forçada. Primeiramente, vamos expor algumas premissas, que também reutilizaremos em outras seções:

• Uma transação de depósito L1 → L2 hoje custa cerca de 120.000 gás L1. Aquié um exemplo do Optimism.
• Uma operação L1 ultra-minimal, como alterar o valor de um slot de armazenamento específico, custa 7500 gás L1 (SSTORE frio mais custo de calldata do endereço mais um pouco mais para a computação)
• O preço do ETH é de US$ 2500
• O preço do gás é de 15 gwei, uma aproximação razoável para o média de longo prazo
• A elasticidade-demanda é próxima de 1 (ou seja, dobrar o limite do gás reduziria os preços pela metade). Este é fracamente suportado por análises anteriores de dados, embora na prática devamos notar que a elasticidade real pode acabar muito diferente em qualquer direção
• Queremos que a resposta aos ataques custe menos de US$ 1. Operações "normais" não deve custar mais do que $0.05 por tx. As transações cujo nível de excepcionalidade está em algum lugar intermediário (por exemplo, mudanças de chave) devem custar menos de $0.25. Isso é admitidamente apenas um julgamento de valor intuitivo

Dadas essas suposições, hoje contornar a censura custaria120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $4.5 . Para empurrá-lo abaixo de nossa meta, precisaríamos escalar L1 em 4,5x (embora note que esta é uma estimativa muito aproximada, porque a elasticidade é tão difícil de estimar, e até mesmo os níveis de uso absoluto são difíceis de estimar).

Precisa mover ativos entre L2s

Muitas vezes, os usuários precisarão mover ativos de um L2 para outro. Para ativos de alto volume comumente negociados, a maneira mais prática de fazer isso é por meio de protocolos de intenção como ERC-7683. Apenas um pequeno número de criadores de mercado precisa realmente fazer movimentos diretos de um L2 para outro; todos os outros simplesmente negociam contra os criadores de mercado. Para ativos de baixo volume ou NFTs, no entanto, isso não é possível e, portanto, para mover esses ativos de um L2 para outro, os usuários individuais precisariam enviar transações por meio de L1.

Hoje, uma retirada custa ~250,000 gás L1 e um depósito outro 120.000 L1 gás. Teoricamente, este fluxo pode ser otimizado bastante. Para mover um NFT por exemplo, de Ink para Arbitrum, a propriedade subjacente do NFT deve ser transferida da ponte Ink para a ponte Arbitrum em L1. Esta é uma operação de armazenamento e custa apenas ~5000 gás. Todo o resto são apenas chamadas e provas e com a lógica correta pode ser feito de forma econômica; digamos um custo total de 7500 gás.

Vamos calular o custo em ambos os casos.

Hoje: 370000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $13.87

Com design ideal: 7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = $0.28

Nossa meta ideal é $0.05, então isso implica uma necessidade de escalar 5.5x.

Alternativamente, podemos analisar de forma mais direta com base na capacidade. Suponha que cada usuário precise fazer uma transferência cruzada de L2 de um NFT (ou ERC20 raro) em média uma vez por mês. A capacidade total de gás do Ethereum por um mês é 18000000 * (86400 * 30 / 12) = 3.88 trilhões , ou o suficiente para 518 milhões dessas transferências. Portanto, se o Ethereum quisesse servir o mundo inteiro (por exemplo, pegue a contagem de usuários do Facebook de 3,1 bilhões), ele precisaria expandir a capacidade em ~6x, e isso se essa for a única coisa para a qual L1 serviu.

Saídas de massa L2

Uma das propriedades importantes que os L2s têm, que os "alt L1s" não têm, é a capacidade de sair para o L1 se o L2 quebrar. E se todos os usuários não conseguirem sair dentro de uma janela de uma semana? Em rollups otimistas, isso pode realmente ser bom: um único ator honesto pode evitar que raízes de estado ruim sejam confirmadas indefinidamente. Em plasmasistemas, no entanto, muitas vezes há a necessidade de sair dentro de uma semana se os dados se tornarem indisponíveis. E mesmo em rollups otimistas, uma atualização hostil de governança dá aos usuários um prazo de 30 dias (ver:Definição do estágio 2) para retirar seus bens.

O que isso implica? Bem, suponha que uma única cadeia Plasma quebre, e uma saída custe 120000 gás. Quantos usuários poderão sair dentro de uma semana? Podemos calcular:86400 * 7 / 12 * 18000000 / 120000 = 7.56 milhões de usuários. Se for um pacote cumulativo otimista com uma atualização de governança hostil com 30 dias de atraso, isso aumenta para 32,4 milhões de usuários. Concebivelmente, você poderia criar um protocolo de saída em massa que permite que muitos usuários saiam ao mesmo tempo. Suponha que nós levamos a eficiência ao limite, e você só precisa fazer um único SSTORE e um pouco mais (portanto, 7500 gás) por usuário. Em seguida, os dois números sobem para 121 milhões e 518 milhões, respectivamente.

A Sony tem uma L2 no Ethereum Hoje. Playstation da Sony tem cerca de 116 milhões de usuários ativos mensais. Se todos esses usuários se tornassem usuários da Soneium, o Ethereum hoje não seria escalável o suficiente para suportar um evento de saída em massa. No entanto, se implementarmos protocolos de saída em massa muito mais inteligentes, dificilmente seria.

Se quisermos evitar protocolos de hash-commit tecnicamente complexos, talvez queiramos ter espaço para 7500 gás por ativo. Atualmente, tenho 9 ativos de valor significativo na minha carteira principal na Arbitrum; se você considerar isso como uma estimativa, então L1 potencialmente precisa escalar cerca de ~9x.

A outra preocupação para os usuários é que, mesmo que possam escalar com segurança, eles perderiam muito dinheiro com custos de gás muito altos.

Vamos analisar os custos do gás, usando os custos atuais e "ideais" para uma saída:

120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = $4.5

7500 * 15 * 10*-9 * 2500 = $0.28

O problema com essas estimativas, no entanto, é que em uma situação de saída em massa, todos estariam tentando sair ao mesmo tempo, e os custos de gás seriam significativamente mais altos. Já vimos dias inteiros em que o custo médio diário de gás da L1 ultrapassa 100 gwei. Se tomarmos 100 gwei como uma linha de base, então obtemos um custo de saque de $1.88, implicando uma necessidade de a L1 escalar 1.9x para lidar com saídas de forma acessível (abaixo de $1). Observe também que se você deseja que os usuários possam sair todos os seus ativos de uma vez, sem a necessidade de protocolos de hash-commit tecnicamente complexos, então isso pode implicar 7500 de gás por ativo, então os custos de saque aumentam para $2.5 ou $16.8, dependendo de seus parâmetros, com implicações correspondentes sobre o quanto a L1 precisa escalar para manter os saques acessíveis.

Emissão de ERC20s em L1

Muitos tokens estão sendo lançados em L2s hoje. Isso tem uma preocupação de segurança subestimada: se um L2 passar por uma atualização de governança hostil, então um ERC20 lançado nesse L2 poderia começar a emitir um número ilimitado de novos tokens, e não haveria como impedir que esses tokens vazassem para o resto do ecossistema. Se um token é emitido em L1, as consequências de um L2 se desviar são principalmente limitadas a esse L2.

Mais de 200.000 tokens ERC20 foram lançados em L1 até agora. Suportando até 100x que seria viável. No entanto, para lançar ERC20s em L1 para ser uma opção popular, ele precisa ser barato. Tomemos por exemplo. o token Railgun (um grande protocolo de privacidade). Aquié a transação de implantação. Custou 1,647 milhão de gás, que equivale a $61.76 sob nossas suposições. Para uma empresa, esse custo está bom como está. Em princípio, isso poderia ser muito otimizado, especialmente para projetos que lançam muitos tokens com a mesma lógica. No entanto, mesmo que consigamos reduzir o custo para 120000 gás, ainda é $4.5.

Se nos dermos o objetivo de eg. Trazer Polimercadopara L1 (pelo menos emissão de ativos; a negociação ainda pode ocorrer em L2s), e queremosmuitos micro-mercados Então, seguindo nossa meta acima de US$ 0,25, precisaríamos escalar L1 em ~18x.

Operações de carteira de arquivo

Carteiras Keystoresão um tipo de carteira que possui lógica de verificação modificável (para alteração de chaves, algoritmos de assinatura, etc.) que se propaga automaticamente por todos os L2s. A lógica de verificação fica em L1, e os L2s usam leituras síncronas (por exemplo, L1SLOAD, CHAMADA REMOTESTATIC) para ler a lógica. As carteiras de keystore podem ser feitas com a lógica de verificação em um L2, mas isso adiciona muito maiscomplexidade.

Suponha que cada usuário precise fazer uma troca de chave ou operação de atualização de conta uma vez por ano, e temos 3,1 bilhões de usuários. Se cada operação custar 50.000 gás, então obtemos um consumo de gás por slot de 50000 * 3100000000 / (31556926 / 12) ~= 59 milhões , cerca de 3,3 vezes a meta atual.

Poderíamos otimizar muito, mas realizar operações de mudança de chave iniciadas no L2, mas armazenadas no L1 (créditoa equipe da Scrollpara esta ideia). Isso reduziria o consumo de gás para potencialmente uma gravação de armazenamento e um pouco mais (vamos dizer novamente 7500 gás), o que permitiria que as atualizações do keystore fossem feitas com cerca da metade da capacidade de gás atual do Ethereum.

Também podemos estimar o custo de uma operação de keystore:

7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = $0.28

Nessa perspectiva, um aumento de 1,1x seria suficiente para tornar as carteiras keystore suficientemente acessíveis.

Submissão de prova L2

Para que a interoperabilidade cruzada L2 seja rápida, de uso geral e sem confiança, precisamos que os L2s postem com frequência no L1, para que possam estar diretamente cientes do estado um do outro. Para obter latência otimamente baixa, os L2s precisam se comprometer com o L1 a cada slot.

Com a tecnologia atual (ZK-SNARKs), este é um custo de ~500.000 por L2, e assim o Ethereum só seria capaz de suportar 36 L2s (compare: L2beat faixas cerca de 150, incluindo validiums e optimiums). Mas o mais importante é que é economicamente inviável fazer isso: em um preço médio aproximado a longo prazo de 15 gweie um preço do ETH de $2500, o custo por ano de envio é500000 * 15 * 10**-9 * (31556926 / 12) * 2500 = $49M por ano. Se usássemosprotocolos de agregação, o custo pode cair novamente, no limite talvez cerca de 10.000 gás por submissão, porque o mecanismo de agregação é um pouco mais complexo do que apenas atualizar um único slot de armazenamento. Isso faria com que a submissão custasse cerca de US$ 1 milhão por ano por L2.

Idealmente, queremos que o envio para L1 a cada intervalo seja algo óbvio. Fazer isso novamente exigiria aumentos significativos na capacidade de L1. $100k por ano é um custo razoavelmente baixo para uma equipe de L2, $1m por ano não é.

Conclusão

Podemos colocar os casos de uso acima em uma tabela da seguinte maneira:

Tenha em mente que a primeira e a segunda colunas são aditivas, por exemplo, se as operações da carteira keystore estão consumindo metade do gás atual, precisa haver espaço suficiente para executar uma saída em massa da L2 além disso.

Além disso, tenha em mente mais uma vez que as estimativas baseadas em custos são extremamente aproximadas. A elasticidade da demanda (quanto os custos de gás respondem às mudanças no limite de gás, especialmente a longo prazo) é muito difícil de estimar e, além disso, há muita incerteza sobre como o mercado de taxas evoluirá mesmo com um nível fixo de uso.

Em suma, esta análise mostra que há um valor significativo para a escala ~10x do gás L1 mesmo em um mundo dominado por L2. Isso, por sua vez, implica que a escalabilidade de curto prazo do L1 que pode ser feita nos próximos 1-2 anos é valiosa, independentemente de como a imagem de longo prazo acabe parecendo.

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