Autor: Gabe Parker, Galaxy; Compilador: Wu Baht, Golden Finance
Prefacio
El espacio de bloques de Bitcoin es extremadamente escaso, con un tamaño de cada bloque limitado a 4 MB. Esta escasez plantea un desafío importante para los Rollups que buscan aprovechar Bitcoin como capa de disponibilidad de datos. El panorama emergente de Rollups basados en Bitcoin se basa principalmente en ZK y tiene como objetivo emitir salidas de prueba de ZK y diferencias de estado cada 6 a 8 bloques. Sin embargo, este enfoque enfrenta un obstáculo clave: cada publicación de datos consume hasta 400 KB (0,4 MB) de espacio de bloque, ocupando efectivamente el 10% de todo el bloque.
Dado que Bitcoin ha estado a plena capacidad desde enero de 2023, la competencia por la inclusión de bloques entre múltiples Rollups se intensificará, lo que podría forzar el mercado de tarifas de transacción de Bitcoin a niveles insostenibles. Las limitaciones actuales de la capa base de Bitcoin, junto con la proliferación de paquetes acumulativos en desarrollo, podrían crear un entorno en el que las L2 tengan dificultades para permitirse la publicación de datos. Para seguir siendo viables, los Rollups de Bitcoin deberán generar ingresos significativos a partir de tarifas de transacción a través de aplicaciones útiles. Este informe analiza la viabilidad económica de Rollups en Bitcoin mediante el estudio de datos sobre Ethereum ZK-Rollups y la predicción del costo de realizar Rollups utilizando Bitcoin (para permitir la disponibilidad de datos). El análisis explora el impacto potencial de estos proyectos en la composición de bloques de Bitcoin una vez que se lancen en la red principal y analiza estrategias alternativas que los Rollups podrían seguir si el costo de publicar datos en Bitcoin es prohibitivo.
¿Bitcoin L1 es una capa de disponibilidad de datos?
Los Bitcoin Rollups que publican datos en la capa base enfrentarán un problema importante: el costo de publicar los datos. El espacio de bloques de Bitcoin es el más caro por byte de todas las cadenas. Además, el tamaño del bloque de Bitcoin está estrictamente limitado a 4 MB y las tarifas están vinculadas al peso de los datos de la transacción, lo que hace que cualquier transacción con uso intensivo de datos sea costosa de ejecutar. La aparición de números ordinales (inscripciones adjuntas a Satoshis individuales) resalta que las transacciones que ocupan una gran parte del tamaño del bloque requieren tarifas adicionales y aumentan las tarifas de transacción. Por ejemplo, la primera transacción de Bitcoin de 4 MB registrada por el equipo de Taproot Wizards (bloque 774,628) tuvo una tarifa de $147,000.
Según conversaciones con varios equipos que construyen ZK-Rollups en Bitcoin, Rollups espera publicar resultados de ZK-Proof y diferencias de estado en forma de inscripciones en Bitcoin L1 cada 6-8 bloques (1 hora - 1,2 horas), una inscripción son datos arbitrarios. almacenado en la parte SegWit de una transacción. Estos datos permitirán a cualquier participante que ejecute un nodo Bitcoin reconstruir el último estado de Rollup. Según las redes de prueba y las conversaciones con los desarrolladores, estimamos que se requieren como máximo 400 KB (0,4 MB) cada vez que se publican resultados de prueba y diferencias de estado en la cadena de bloques de capa 1 de Bitcoin.
Al comparar los megabytes por segundo procesados por Bitcoin con Ethereum y Celestia, queda claro que Bitcoin nunca fue diseñado para ser una capa DA.
Costo de verificación de pruebas: Ethereum ZK-Rollups
Tomando lecciones del ecosistema Rollup de Ethereum, los ZK-Rollups son operaciones que requieren un uso intensivo de capital debido al uso de prueba de validez. Este enfoque requiere que el probador publique ZK-Proof junto con los datos de la transacción o las diferencias de estado para cada cambio de estado L2. A diferencia de las soluciones de ampliación Optimistic Rollup que solo pagan costos de verificación en caso de una disputa por fraude (algo poco común), ZK-Rollups paga los costos de verificación por adelantado publicando una prueba de validez. ZK Rollup tiene un costo inicial más alto y permite una finalidad instantánea (mientras que Optimistic Rollup tiene una ventana de desafío de aproximadamente 7 días). El siguiente cuadro muestra los costos de publicación de datos semanales para ZK-Rollups en Ethereum.
ZK-Rollups paga por la publicación de datos a través de los ingresos por tarifas de transacción L2. Desde su lanzamiento, ZK-Sync Era ha demostrado la viabilidad de este modelo, generando 66,9 millones de dólares en ingresos totales por tarifas de transacción L2. $51,2 millones de esta cantidad son para verificación ZK y costos de datos de llamadas L1. ZK-Sync ha procesado con éxito más de 417,6 millones de transacciones para 5,4 millones de usuarios a un costo promedio por transacción de $0,16. Esta eficiente operación resultó en ganancias totales de $15,7 millones.
Calcule el costo de publicar datos en Bitcoin
En Bitcoin L1, que publica datos cada 6 bloques con una tarifa de 400 KB y tan solo 10 sat/vByte, los Rollups en Bitcoin pagarán $2,640 por bloque publicado. Al publicar datos cada 6 bloques, Rollups on Bitcoin pagará hasta 1,9 millones de dólares al mes para publicar en 730 bloques (23 millones de dólares al año). Usar el nivel de 50 sat/vByte aumentaría los costos mensuales de publicación de datos a casi $9,6 millones ($115 millones por año). Es importante señalar que estimar los niveles futuros de sat/vByte es extremadamente difícil ya que el entorno de tasas de Bitcoin se está volviendo cada vez más inestable con la aparición de Ordinals, BRC-20 y Runes.
Para compensar el alto costo de publicar datos en un mundo de 400 KB por publicación, los ZK-Rollups que usan Bitcoin para servir sus datos necesitarían generar aproximadamente entre 1,9 millones y 9,63 millones de dólares en ingresos mensuales a partir de tarifas de transacción L2. La siguiente tabla de sensibilidad estima la actividad de transacciones y los niveles de tarifas necesarios para que Bitcoin Rollup alcance el punto de equilibrio después de deducir los costos de publicación de datos. Nuestro modelo predice que a partir del 23 de julio de 2024, el costo semanal de Rollup para publicar 400 KB de datos en Bitcoin L1 cada 6 bloques será de 10, 20 y 50 sats/vByte. Si Bitcoin Rollup procesara 20 millones de transacciones por mes (comparable al volumen de transacciones semanales de ZK-Sync durante el año pasado), necesitaría cobrar tarifas de transacción de $0,096, $0,193 y $0,482 para operar a 10, 20 y 50 sats/descanso. incluso a nivel de vByte. Tenga en cuenta que debido a la falta de datos disponibles en la red de prueba, esta tabla de sensibilidad supone un tamaño de publicación de datos de 400 KB fijado entre 1 millón y 80 millones de transacciones por mes. Entendemos que dependiendo de la cantidad de transacciones incluidas en la diferencia de estado, el tamaño de publicación de datos puede ser mayor o menor que 400 KB.
Rollup, que no puede proporcionar suficientes tarifas de transacción para cubrir el costo de publicación de datos, necesitará echar mano de sus arcas para pagar tarifas de transacción L1 y eventualmente puede verse obligado a dejar de usar Bitcoin como capa DA. Otras opciones incluyen la emisión de pruebas ZK y diferencias de estado en una capa DA más rentable como Celestia, Near o Syscoin. Sin embargo, usar algo que no sea Bitcoin como capa DA reduce la capacidad de la capa de llamarse a sí misma "Bitcoin Rollup". Si la red de Capa 2 no se acumula a Bitcoin, ¿se seguirá considerando un Rollup de Bitcoin o pasará a la Cadena Validium que reemplaza a la Red DA? Otra posible solución para los Rollups que luchan por cubrir los costos es reestructurarse hacia una solución de capa 3. En este caso, Rollup publicará la diferencia de estado en la capa 2 o la cadena lateral, mientras que solo el hash raíz de merkle se publicará en la capa 1. Este enfoque puede reducir significativamente los costos de publicación de datos y al mismo tiempo mantener la conectividad a la red Bitcoin.
Espacio de bloque de Bitcoin cuando se lanza Rollups
Desde la aparición de Ordinals y BRC-20 a principios de 2023, el peso promedio diario del bloque de Bitcoin ha estado ligeramente por debajo de su límite de unidad de peso de 4 millones (datos de 4 MB). El peso del bloque es una medida adimensional del "tamaño" de un bloque, introducida en la actualización de SegWit para incluir datos de testigos descontados. El peso promedio diario del bloque ha aumentado significativamente debido a la afluencia de transacciones relacionadas con la inscripción, que incluyen datos arbitrarios (texto, imágenes, etc.) en el campo de transacciones de Segwit. Desde febrero de 2023, la ocupación media de los bloques de Bitcoin es del 98%.
Si cada salida de prueba y diferencia de estado suman un total de 400 000 unidades de peso, entonces un único paquete acumulativo que publique datos en un bloque ocupará el 10 % del límite de peso del bloque si el tamaño de los datos del paquete acumulativo permanece constante. Dado que los bloques siempre están a plena capacidad, la introducción de Rollup cambiará la composición de los datos de las transacciones dentro de cada bloque de publicación de datos. El siguiente gráfico muestra la composición de bloques para una muestra de 30 bloques el 18 de julio de 2024, suponiendo que haya dos paquetes acumulativos activos y que los datos se publiquen cada 6 bloques.
Los rollups publican datos en Bitcoin L1 cada 6 a 8 bloques, y la demanda constante de espacio de bloque obligará a las transacciones urgentes a pagar una prima antes o durante los bloques de publicación de datos. El siguiente cuadro destaca cómo el aumento de la competencia por la actividad en cadena en Runes y Ordinals está obligando a las transacciones urgentes (también conocidas como transacciones financieras) a pagar las primas de tasas más altas.
Por qué es importante Bitcoin DA
Para que Rollup sea totalmente coherente con Bitcoin, debe aprovechar Bitcoin para la disponibilidad de datos. Esta opción, aunque costosa, aprovecha la seguridad, inmutabilidad y descentralización incomparables de Bitcoin. La elección de una solución DA alternativa para Rollup introduce suposiciones de confianza adicionales fuera de la red Bitcoin, lo que potencialmente compromete su integridad y clasificación como "Bitcoin Rollup". La ventaja de Bitcoin como capa DA no es solo su sólida seguridad, sino también su amplia distribución de nodos y su bajo umbral para configurar un nodo ligero o un nodo completo. Esta accesibilidad garantiza que cualquiera que ejecute un nodo completo de Bitcoin pueda recrear el último estado L2 de Rollup, mejorando la transparencia y la descentralización.
A pesar de las altas tarifas y los posibles desafíos de viabilidad a largo plazo, el papel de Bitcoin como capa DA original de Rollup destaca una compensación fundamental: el alto costo de aprovechar la infraestructura de Bitcoin versus la seguridad y descentralización incomparables que ofrece. Este equilibrio entre costo y seguridad puede dar forma al panorama futuro de las implementaciones de Rollup en la red Bitcoin.
Perspectivas acumuladas para DA con Bitcoin
Los ZK-Rollups que utilicen Bitcoin para la disponibilidad de datos necesitarían generar aproximadamente entre 1,9 millones y 9,6 millones de dólares en ingresos mensuales a partir de tarifas de transacción L2 para operar en un entorno de tasas de 10-50 Sat/vByte.
El motor de estimación de tarifas es fundamental para maximizar la rentabilidad de los Rollups en Bitcoin.
El espacio de bloques de Bitcoin simplemente no puede admitir de 4 a 8 paquetes acumulativos que publiquen pruebas de 400 KB cada 6 a 8 bloques.
El equipo que creará un paquete soberano de Bitcoin deberá implementar una estrategia de cotización utilizando aplicaciones que permitan a los usuarios operar en L2.
Algunos Bitcoin L2 explorarán el entorno L3 para ejecutar transacciones y utilizarán una combinación de L2 y Bitcoin L1 para proporcionar disponibilidad de datos.
Los rollups de Bitcoin aumentarán la competencia por la inclusión de bloques, aumentando así las tarifas L1 para todos (incluidos los propios rollups).
Bitcoin L2 que utilice Bitcoin L1 para DA deberá protegerse contra picos inesperados de tarifas de volatilidad a través de mercados de derivados de tasas y transacciones mineras fuera de banda.
