以太坊交易確認時間提速方案探討

區塊鏈用戶體驗的一個關鍵要素是交易確認速度。近年來，以太坊在這方面取得了顯著進步。得益於EIP-1559和向PoS的轉變，L1交易通常能在5-20秒內得到確認，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，某些應用甚至要求延遲低至數百毫秒。本文將探討以太坊在這方面的一些可行改進方案。

現有技術概述

單槽最終性

以太坊當前的Gasper共識採用槽和週期結構。每12秒一個槽，部分驗證者對鏈頭投票，32個槽（6.4分鍾）內所有驗證者有機會投票一次。這些投票被解釋爲類PBFT共識算法的消息，兩個週期（12.8分鍾）後提供強經濟保證的最終性。

這種方法存在兩個主要問題：復雜度高，且12.8分鍾的最終確認時間過長。單槽最終性（SSF）通過類Tendermint機制替代現有架構，實現塊N在塊N+1生成前的最終確認。SSF的主要挑戰是每12秒要求質押者發布兩條消息，給鏈帶來巨大負載。雖然有一些緩解方案，如Orbit SSF提案，但用戶仍需等待5-20秒。

Rollup預確認

以太坊採取以rollup爲中心的路線圖，設計L1支持數據可用性等功能，供L2協議使用。這導致關注點分離：L1專注於抗審查、可靠性和核心功能，L2直接面向用戶需求。L2自然希望提供更快的確認速度。

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。但這要求L2做與創建新L1幾乎相同的工作。因此，有人提出讓所有L2共享一個以太坊範圍內的預確認機制：基礎預確認。

基礎預確認

基礎預確認假設以太坊提議者是高度復雜的MEV參與者。它通過激勵這些提議者提供預確認服務來利用這種復雜性。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。這種機制適用於L1交易，也可用於"基於"的rollups的L2區塊。

未來展望

假設實現了單槽最終性，採用類Orbit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，配合rollup預確認或基礎預確認爲用戶提供更快確認。這形成了一個新的epoch-slot架構。

這種架構反映了一個深刻事實：就某事達成大致一致所需時間少於達成最大程度"經濟最終性"。原因包括節點數量和節點"質量"。如果依賴專業化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。

L2策略選擇

L2目前有三種合理策略：

1. 技術和理念上都"基於"以太坊，優化其基礎層屬性和價值觀。
2. 成爲"帶區塊鏈腳手架的服務器"，充分利用服務器效率。
3. 折衷方案：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。

對於某些應用，12秒區塊時間已足夠。其他情況下，唯一解決方案是epoch-and-slot架構。關鍵問題是以太坊原生的epoch-and-slot架構能做到多好。如果能將slot時間降至1秒，第三類方案的空間將大大縮小。

目前，我們距離這些問題的最終答案還很遠。區塊提議者復雜度的演變仍存在不確定性。像Orbit SSF這樣的新穎設計爲進一步探索提供了機會。選項越多，我們就能爲L1和L2用戶提供更好的服務，同時簡化L2開發人員的工作。