原文作者 |vitalik
編譯 | Odaily星球日報南枳
一個好的區(qū)塊鏈用戶體驗的重要屬性之一是快速的交易確認時間。如今，以太坊相比五年前已經(jīng)有了很大的改進。得益于EIP-1559和轉(zhuǎn)PoS（The Merge）后穩(wěn)定的區(qū)塊時間，用戶在L1上發(fā)送的交易通常可以在5-20秒內(nèi)確認，大體與使用信用卡支付的體驗相當(dāng)。然而，進一步改善用戶體驗是有價值的，某些應(yīng)用甚至要求數(shù)百毫秒甚至更短的延遲。本文將探討以太坊（改進交易確認時間）的一些實用選項。
現(xiàn)有想法和技術(shù)的概述
單槽最終性
目前，以太坊的Gasper共識使用單個槽（Slot）和Epoch的架構(gòu)。每12秒一個槽，一部分驗證者會對鏈的頭部進行投票，并在32個槽（6.4分鐘）內(nèi)，所有驗證者都有機會投票一次。這些投票然后被重新解釋為一種類似于PBFT的共識算法中的消息，在兩個Epoch（12.8分鐘）之后，給予一種稱為最終性的非常強的經(jīng)濟保證。
過去幾年中，我們對當(dāng)前的方法越來越不滿意。主要原因有兩點，首先這種方法很復(fù)雜，槽對槽投票機制和Epoch對Epoch最終性機制之間存在許多交互錯誤，其次12.8分鐘太長了，沒人愿意等那么久。
單槽最終性（Single Slot Finaty，SSF）通過一種類似于Tendermint共識的機制取代了這種架構(gòu)，其中塊N在塊N 1生成之前被最終確定。與Tendermint的主要區(qū)別是我們保留了“非活躍泄漏（inactivity leak）”機制，這允許鏈在超過1/3的驗證者離線時繼續(xù)運行并恢復(fù)。
單槽最終性的主要挑戰(zhàn)是，這意味著每個以太坊質(zhì)押者每12秒需要發(fā)布兩條消息，這對鏈來說是很大的負載。有一些巧妙的想法可以緩解這個問題，包括最近的Orbit SSF提案。雖然這顯著加快了“最終性”來提升用戶體驗，但并未改變用戶需要等待5-20秒的事實。
Rollup 預(yù)確認
過去幾年，以太坊一直遵循以 rollup 為中心的路線圖，設(shè)計以太坊基礎(chǔ)層（L1），以支持數(shù)據(jù)可用性和其他功能，然后這些功能可供 L2 協(xié)議（如 rollups、validiums 和 plasmas）使用，能夠在更大規(guī)模上為用戶提供與以太坊同等水平的安全性。
這在以太坊生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)造成了關(guān)注點的分離：以太坊 L1 專注于抵審查、可靠、穩(wěn)定，以及維護和改進某個基礎(chǔ)層核心功能，而 L2專注于通過不同的文化和技術(shù)更直接地接觸用戶。但如果沿著這條路徑前進，一個不可避免的問題出現(xiàn)了：L2 希望為用戶提供比 5-20 秒更快的確認。
到目前為止，至少在理論上，創(chuàng)建自己的“去中心化排序器”網(wǎng)絡(luò)是 L2 的責(zé)任。一小群驗證者可能每幾百毫秒就為區(qū)塊簽名一次，并在這些區(qū)塊后面投入他們的質(zhì)押資產(chǎn)。最終，這些 L2 區(qū)塊的頭文件會發(fā)布到 L1。
但L2 驗證者集可以進行“欺詐”：他們可以先簽署區(qū)塊 B1，然后再簽署一個沖突的區(qū)塊 B2 并在 B1 之前提交到鏈上。但如果他們這樣做，他們會被查驗出來并失去質(zhì)押資產(chǎn)。實際上我們已經(jīng)看到了中心化版本的實際案例，但另一方面 rollup 在開發(fā)去中心化排序網(wǎng)絡(luò)方面進展緩慢。你可以說要求所有L2都進行去中心化排序是不公平的：我們這是在要求rollup做與創(chuàng)建一個全新的L1幾乎相同的工作。因此，Justin Drake一直在推廣一種方法，讓所有L2（以及L1）都能使用一個以太坊范圍內(nèi)共享的預(yù)確認機制：基礎(chǔ)預(yù)確認。
基礎(chǔ)預(yù)確認
基礎(chǔ)預(yù)確認（Based preconfirmations）的方法假設(shè)以太坊提議者（Ethereum proposers）是與 MEV 相關(guān)的高度復(fù)雜的參與者。基于預(yù)確認的方法通過激勵這些復(fù)雜的提議者接受提供預(yù)確認服務(wù)的責(zé)任來利用這種復(fù)雜性。
該方法的基本思想是創(chuàng)建一個標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，用戶可以提供額外費用以確保交易會被包括在下一個區(qū)塊中的即時保證，以及對執(zhí)行該交易結(jié)果的聲明。如果提議者違反了對任何用戶做出的任何承諾，他們可以被罰沒。
如所述，基于預(yù)確認為 L1 交易提供保證。如果 rollups 是“基于”的，那么所有 L2 區(qū)塊都是 L1 交易，因此相同的機制可以用于為任何 L2 提供預(yù)確認。
我們實際在看什么？
假設(shè)我們實現(xiàn)了單槽最終性。我們使用類似于 Orbit 的技術(shù)來減少每個槽簽署的驗證者數(shù)量，但不會減少太多，以便我們也可以在減少 32 ETH 質(zhì)押最低限度的關(guān)鍵目標(biāo)上取得進展。槽時長（slot time）可能會增加到 16 秒，然后我們使用 rollup 預(yù)確認或基礎(chǔ)預(yù)確認，為用戶提供更快的確認。最后我們獲得了什么：一個epoch-slot架構(gòu)。
有一個深刻的哲學(xué)原因，為什么epoch-and-slot架構(gòu)似乎如此難以避免：與就某件事達成最大程度的“經(jīng)濟最終性”協(xié)議相比，就某件事情達成大致一致所需的時間更少。
一個簡單的原因是節(jié)點數(shù)量。雖然由于超優(yōu)化的 BLS 聚合和即將出現(xiàn)的 ZK-STARKs，舊的線性去中心化/最終性時間/開銷權(quán)衡現(xiàn)在看起來溫和了，以下原因不可忽視：
- “近似共識”只需要少量節(jié)點，而經(jīng)濟最終性需要大部分節(jié)點。
- 一旦節(jié)點數(shù)量超過某個規(guī)模，你需要花費更多時間來收集簽名。
在今天的以太坊中，12 秒槽劃分為三個子槽：區(qū)塊發(fā)布和分發(fā)、證明、證明聚合。如果證明者數(shù)量大大減少，我們可以減少到兩個子槽并使用 8 秒槽時間。另一個、更實際的更大因素是節(jié)點的“質(zhì)量”。另一個更大的因素是節(jié)點的“質(zhì)量”。如果我們也可以依靠專業(yè)化的節(jié)點子集來達成近似協(xié)議（并且仍然使用完整的驗證器集來確定最終性），我們可以將其降至約2秒。
因此在我看來，epoch-and-slot架構(gòu)顯然是正確的，但并非所有epoch-and-slot體系結(jié)構(gòu)都是平等的，更充分地探索設(shè)計空間是有價值的。值得深入研究的方向不是像Gasper那樣緊密結(jié)合在一起，而在兩種機制之間有更強的關(guān)注點分離。
L2 應(yīng)該怎么做？
在我看來，L2 目前有三種合理的策略：
- 在技術(shù)上和精神上都是“based”的。也就是說，他們優(yōu)化以太坊基礎(chǔ)層技術(shù)屬性及其價值觀（高度去中心化、抗審查等）。最簡單形式下，你可以將這些 rollup 視為“品牌分片”，但它們也可以擁有更大的野心，在新的虛擬機設(shè)計和其他技術(shù)改進上進行大量實驗。
- 成為“帶區(qū)塊鏈腳手架的服務(wù)器”并充分利用它。如果你從服務(wù)器開始，然后添加STARK 有效性證明以確保服務(wù)器遵循規(guī)則；確保用戶退出或強制交易的權(quán)利；集體選擇的自由，通過協(xié)調(diào)的大規(guī)模退出或通過改變排序者的投票，那么你已經(jīng)獲得了上鏈的大部分好處，同時保留了服務(wù)器的大部分效率。
- 折衷方法：一個擁有一百個節(jié)點的快速鏈，以太坊提供額外的互操作性和安全性。這是許多 L2 項目當(dāng)前實際的路線圖。
對于某些應(yīng)用程序（例如 ENS、密鑰存儲，部分支付協(xié)議），12 秒?yún)^(qū)塊時間已經(jīng)足夠。對于那些不適用的應(yīng)用程序，唯一的解決方案是epoch-and-slot架構(gòu)。在三種情況下，“epoch”是以太坊的 SSF，但slot在上述三種情況下各不相同：
- 一個以太坊原生的epoch-and-slot架構(gòu)
- 服務(wù)器預(yù)確認
- 委員會預(yù)確認
一個關(guān)鍵問題是，我們能在第1類中做到多好？特別是，如果它變得非常好，那么感覺第3類的意義就不那么大了。因為所有“based”的方案都不適用于如 plasmas 和 validiums 之類的鏈下數(shù)據(jù) L2，因此第2類將永遠存在。如果一個以太坊原生的epoch-and-slot架構(gòu)可以降低到 1 秒的slot時間，那么第3類的空間就會變得小得多。
今天，我們離這些問題的最終答案還很遠。一個關(guān)鍵問題是：區(qū)塊提議者會變得多么復(fù)雜，這仍然是一個存在相當(dāng)大不確定性的領(lǐng)域。像 Orbit SSF 這樣的設(shè)計非常新穎，因此例如將 Orbit SSF 作為epoch-and-slot中的epoch等方案的設(shè)計空間仍值得充分探索。我們擁有的選項越多，我們可以為 L1 和 L2 的用戶做得越好，我們可以簡化 L2 開發(fā)人員的工作。
以上就是Vitalik提出Epoch and slot方案：為ETH提供更快交易確認時間，提升終端用戶體驗的詳細內(nèi)容，更多請關(guān)注本站其它相關(guān)文章！
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