探討以太坊改進交易確認時間的實用方案

區塊鏈用戶體驗的一個重要方面是交易確認時間。近年來，以太坊在這方面取得了顯著進步。目前，用戶在L1上發送的交易通常可以在5-20秒內確認，與使用信用卡支付的體驗相當。然而，進一步縮短確認時間仍有價值，某些應用甚至需要毫秒級的延遲。本文將探討以太坊在這方面的一些可行選項。

現有方案概述

單槽最終性

目前，以太坊的Gasper共識採用槽和epoch的架構。每12秒一個槽，驗證者對鏈頭進行投票，32個槽（6.4分鍾）內所有驗證者都有機會投票一次。這些投票被解釋爲類似PBFT共識算法的消息，兩個epoch（12.8分鍾）後提供強經濟保證的最終性。

然而，這種方法存在復雜性和時間過長的問題。單槽最終性（SSF）通過類似Tendermint的機制替代了這種架構，塊N在塊N+1生成前就能最終確定。SSF保留了"非活躍泄漏"機制，允許在超過1/3驗證者離線時鏈繼續運行。

SSF的主要挑戰是每個質押者每12秒需發布兩條消息，對鏈造成較大負擔。盡管有一些緩解方案，如Orbit SSF提案，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提供數據可用性和其他功能，L2協議在此基礎上爲用戶提供更大規模的服務。這導致了關注點分離：L1專注於抗審查、可靠性和核心功能，L2則直接面向用戶需求。

理論上，L2可以創建自己的"去中心化排序器"網路，每幾百毫秒就爲區塊籤名一次。但這要求L2做與創建新L1幾乎相同的工作，進展緩慢。因此，有人提出讓所有L2共用一個以太坊範圍內的預確認機制：基礎預確認。

基礎預確認

基礎預確認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，獲得交易將被包含在下一個區塊的即時保證。如果提議者違反承諾，將面臨懲罰。這種機制不僅適用於L1交易，也可用於"基於"的rollups的L2區塊。

未來可能的方向

假設實現了單槽最終性，使用類似Orbit的技術減少每槽簽署的驗證者數量，同時降低質押門檻。槽時長可能增加到16秒，結合rollup預確認或基礎預確認爲用戶提供更快確認。這實際上形成了一個epoch-slot架構。

這種架構難以避免的原因在於，達成大致一致比達成最大程度的"經濟最終性"所需時間更短。影響因素包括節點數量和節點"質量"。如果我們可以依靠專業化的節點子集達成近似協議，同時使用完整驗證器集確定最終性，可能將確認時間降至約2秒。

因此，探索具有更強關注點分離的epoch-slot架構設計空間是有價值的。

L2的策略選擇

L2目前有三種合理策略：

1. 技術上和精神上都"基於"以太坊，優化其技術屬性和價值觀。
2. 成爲"帶區塊鏈腳手架的服務器"，結合服務器效率和區塊鏈安全性。
3. 折衷方法：快速鏈配合以太坊提供額外互操作性和安全性。

對於某些應用，12秒區塊時間已足夠。對於其他應用，唯一解決方案是epoch-slot架構。關鍵問題是以太坊原生的epoch-slot架構能做到多好，這將影響其他方案的意義。

目前，我們離這些問題的最終答案還很遠。區塊提議者的復雜程度仍存在不確定性。像Orbit SSF這樣的新設計爲探索更多可能性提供了空間。我們擁有的選項越多，就能爲L1和L2用戶提供更好的服務，簡化L2開發人員的工作。