探討以太坊優化交易確認時間的方案

區塊鏈用戶體驗的一個重要方面是快速的交易確認時間。近年來，以太坊在這方面取得了顯著進步。得益於EIP-1559和轉向PoS後穩定的出塊時間，用戶在L1上發送的交易通常可以在5-20秒內確認，基本與信用卡支付體驗相當。然而，進一步改善用戶體驗仍有價值，某些應用甚至需要亞秒級的延遲。本文將探討以太坊改進交易確認時間的一些可行選項。

現有技術概述

單槽最終性

目前，以太坊的Gasper共識採用單個槽和Epoch的架構。每12秒一個槽，部分驗證者對鏈頭進行投票，32個槽內所有驗證者都有機會投票一次。這些投票被重新解釋爲類似PBFT共識算法的消息，兩個Epoch後提供強經濟保證的最終性。

近年來，人們對這種方法越來越不滿，主要有兩個原因：一是復雜性高，槽對槽投票機制和Epoch對Epoch最終性機制之間存在諸多交互問題；二是12.8分鍾的最終性時間過長。

單槽最終性（SSF）通過類似Tendermint的機制取代了這種架構，塊N在塊N+1生成前就能最終確定。與Tendermint的主要區別是保留了"非活躍泄漏"機制，允許鏈在超過1/3驗證者離線時繼續運行並恢復。

SSF的主要挑戰是每個質押者每12秒需發布兩條消息，給鏈帶來巨大負載。雖然有一些緩解方案，如最近的Orbit SSF提案，但這並未改變用戶需等待5-20秒的事實。

Rollup預確認

以太坊近年來一直遵循以rollup爲中心的路線圖，將L1設計爲支持數據可用性和其他功能的基礎層，供L2協議使用。這在生態系統內造成了關注點分離：L1專注於抗審查、可靠性和核心功能改進，L2則更直接地服務用戶需求。

理論上，創建去中心化排序器網路是L2的責任。一小羣驗證者可能每幾百毫秒就爲區塊籤名一次，並將這些區塊的頭文件發布到L1。然而，要求所有L2都進行去中心化排序似乎不太公平，因爲這相當於創建一個全新的L1。

基礎預確認

基礎預確認假設以太坊提議者是高度復雜的MEV參與者。該方法通過激勵這些提議者接受提供預確認服務的責任來利用其復雜性。

其基本思想是創建一個標準化協議，用戶可以支付額外費用以獲得交易被包含在下一個區塊的即時保證，以及對執行結果的聲明。如果提議者違反承諾，將被罰沒。

這種機制不僅適用於L1交易，也可爲"基於"的rollups提供預確認。

未來展望

假設實現了單槽最終性，並使用類似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，然後使用rollup預確認或基礎預確認爲用戶提供更快確認。最終我們可能會得到一個epoch-slot架構。

epoch-slot架構似乎難以避免，因爲就某事達成大致一致所需時間比達成最大程度"經濟最終性"協議少。原因包括節點數量和節點"質量"。

在當前以太坊中，12秒槽劃分爲三個子槽。如果大幅減少證明者數量，可能減少到兩個子槽並使用8秒槽時間。如果依靠專業化節點子集達成近似協議，可能進一步縮短到約2秒。

L2策略建議

L2目前有三種合理策略：

1. 技術上和精神上都"基於"以太坊，優化其基礎層技術屬性和價值觀。
2. 成爲"帶區塊鏈腳手架的服務器"，充分利用服務器效率同時獲得上鏈好處。
3. 折衷方法：擁有約百個節點的快速鏈，以太坊提供額外互操作性和安全性。

對某些應用，12秒出塊時間已足夠。對其他應用，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較大不確定性。像Orbit SSF這樣的新穎設計值得進一步探索。我們擁有的選項越多，就能爲L1和L2用戶提供更好的服務，並簡化L2開發者的工作。