以太坊交易确认速度提升方案探讨

区块链用户体验的一个关键因素是交易确认时间。以太坊在这方面已经取得了长足进步，目前L1交易通常可在5-20秒内确认，与信用卡支付体验相当。然而，进一步缩短确认时间仍有价值，某些应用甚至需要亚秒级延迟。本文将探讨提升以太坊交易确认速度的可行方案。

现有技术概述

单槽最终性

以太坊当前采用Gasper共识机制，每12秒一个槽，32个槽构成一个Epoch。验证者在每个槽对链头投票，两个Epoch后达成最终性。这种机制存在复杂性和确认时间过长的问题。

单槽最终性(SSF)方案类似Tendermint共识，每个区块在下一个区块生成前即可达成最终性。SSF保留了非活跃泄漏机制，允许在超过1/3验证者离线时继续运行。SSF的挑战在于需要验证者每12秒发布两条消息，给链带来较大负载。虽然SSF显著加快了最终性，但用户仍需等待5-20秒。

Rollup预确认

以太坊采用以rollup为中心的路线图，L1专注于提供数据可用性等基础功能，L2则直接面向用户提供服务。L2希望为用户提供更快的确认速度，理论上可以创建自己的去中心化排序器网络，每几百毫秒签名一次。但这要求rollup做与创建新L1相似的工作。

基础预确认

基础预确认方案利用以太坊提议者的复杂性，激励他们提供预确认服务。用户可以支付额外费用，获得交易被包含在下一个区块的即时保证。如果提议者违反承诺，将被惩罚。这种机制可同时应用于L1和L2交易。

未来发展方向

结合单槽最终性和预确认机制，我们可能会看到一种新的epoch-slot架构：

• 采用类似Orbit的技术减少每个槽的验证者数量
• 槽时长可能增加到16秒
• 使用rollup预确认或基础预确认提供更快的确认

这种架构的哲学基础是：达成大致共识所需时间比达成最大程度经济最终性要少。原因包括：

1. "近似共识"只需少量节点，而经济最终性需要大多数节点参与
2. 节点数量超过一定规模后，收集签名需要更多时间

未来以太坊可能会采用8秒槽时间，甚至进一步优化到2秒。探索具有更强关注点分离的epoch-slot架构设计空间很有价值。

L2发展策略

L2目前有三种合理的发展策略：

1. 技术上和精神上都"based"的，优化以太坊基础层属性和价值观
2. "带区块链脚手架的服务器"，充分利用中心化效率，同时保留去中心化优势
3. 折衷方案：快速链配合以太坊提供额外安全性和互操作性

对于不同应用场景，可以采用不同的epoch-slot架构：

• 以太坊原生的epoch-slot架构
• 服务器预确认
• 委员会预确认

关键问题是以太坊原生架构能做到多好。如果能将slot时间降到1秒，第三种方案的空间就会大幅缩小。

目前这些问题仍存在不确定性。区块提议者的复杂程度、新型设计如Orbit SSF等都值得进一步探索。选项越多，我们就能为L1和L2用户提供更好的体验，同时简化L2开发人员的工作。