以太坊交易確認速度提升方案探討

區塊鏈用戶體驗的一個關鍵因素是交易確認時間。以太坊在這方面已經取得了長足進步，目前L1交易通常可在5-20秒內確認，與信用卡支付體驗相當。然而，進一步縮短確認時間仍有價值，某些應用甚至需要亞秒級延遲。本文將探討提升以太坊交易確認速度的可行方案。

現有技術概述

單槽最終性

以太坊當前採用Gasper共識機制，每12秒一個槽，32個槽構成一個Epoch。驗證者在每個槽對鏈頭投票，兩個Epoch後達成最終性。這種機制存在復雜性和確認時間過長的問題。

單槽最終性(SSF)方案類似Tendermint共識，每個區塊在下一個區塊生成前即可達成最終性。SSF保留了非活躍泄漏機制，允許在超過1/3驗證者離線時繼續運行。SSF的挑戰在於需要驗證者每12秒發布兩條消息，給鏈帶來較大負載。雖然SSF顯著加快了最終性，但用戶仍需等待5-20秒。

Rollup預確認

以太坊採用以rollup爲中心的路線圖，L1專注於提供數據可用性等基礎功能，L2則直接面向用戶提供服務。L2希望爲用戶提供更快的確認速度，理論上可以創建自己的去中心化排序器網路，每幾百毫秒籤名一次。但這要求rollup做與創建新L1相似的工作。

基礎預確認

基礎預確認方案利用以太坊提議者的復雜性，激勵他們提供預確認服務。用戶可以支付額外費用，獲得交易被包含在下一個區塊的即時保證。如果提議者違反承諾，將被懲罰。這種機制可同時應用於L1和L2交易。

未來發展方向

結合單槽最終性和預確認機制，我們可能會看到一種新的epoch-slot架構：

• 採用類似Orbit的技術減少每個槽的驗證者數量
• 槽時長可能增加到16秒
• 使用rollup預確認或基礎預確認提供更快的確認

這種架構的哲學基礎是：達成大致共識所需時間比達成最大程度經濟最終性要少。原因包括：

1. "近似共識"只需少量節點，而經濟最終性需要大多數節點參與
2. 節點數量超過一定規模後，收集籤名需要更多時間

未來以太坊可能會採用8秒槽時間，甚至進一步優化到2秒。探索具有更強關注點分離的epoch-slot架構設計空間很有價值。

L2發展策略

L2目前有三種合理的發展策略：

1. 技術上和精神上都"based"的，優化以太坊基礎層屬性和價值觀
2. "帶區塊鏈腳手架的服務器"，充分利用中心化效率，同時保留去中心化優勢
3. 折衷方案：快速鏈配合以太坊提供額外安全性和互操作性

對於不同應用場景，可以採用不同的epoch-slot架構：

• 以太坊原生的epoch-slot架構
• 服務器預確認
• 委員會預確認

關鍵問題是以太坊原生架構能做到多好。如果能將slot時間降到1秒，第三種方案的空間就會大幅縮小。

目前這些問題仍存在不確定性。區塊提議者的復雜程度、新型設計如Orbit SSF等都值得進一步探索。選項越多，我們就能爲L1和L2用戶提供更好的體驗，同時簡化L2開發人員的工作。