以太坊權益證明系統的未來改進

自從以太坊成功過渡到權益證明以來,該系統在穩定性、性能和去中心化方面表現出色。然而,仍有一些重要領域需要進一步改進。本文將討論權益證明技術設計中可能的改進方向,包括單槽最終性、質押門檻降低、更快的交易確認等。

單槽最終性和質押民主化

目前以太坊需要約15分鍾才能完成一個區塊的最終確認,且最低質押門檻爲32 ETH。理想情況下,我們希望能在單個時隙(約12秒)內完成最終確認,並將質押門檻降至1 ETH。這將提高安全性,簡化協議,並支持更多個人質押者參與。

實現這一目標的幾種可能方案包括:

1. 開發更高效的籤名聚合協議,如使用ZK-SNARKs
2. Orbit委員會機制,通過隨機選擇中等規模委員會來最終確認鏈
3. 兩層質押機制,將質押者分爲高存款和低存款兩類

這些方案各有利弊,需要權衡經濟最終性、去中心化程度、節點運營成本等因素。

單一祕密領導者選舉

當前區塊提議者是預先已知的,這存在被DoS攻擊的風險。單一祕密領導者選舉(SSLE)協議通過加密技術隱藏下一個區塊提議者的信息,直到區塊實際生成。

目前SSLE協議的主要挑戰是如何在不過度增加協議復雜性的前提下實現。可能需要等到以太坊出於其他原因引入通用零知識證明機制時,SSLE的邊際復雜性才會降低到可接受的程度。

更快的交易確認

將交易確認時間從12秒縮短到4秒左右將顯著改善用戶體驗。主要有兩種技術路線:

1. 縮短時隙時間至8秒或4秒
2. 允許提議者在時隙過程中發布預確認

縮短時隙時間可能會增加驗證者集中化的風險。預確認方法可以改善平均確認時間,但無法改善最壞情況下的確認時間。

其他研究方向

• 51%攻擊恢復:減少對社交層的依賴,使恢復過程盡可能自動化
• 提高最終確認門檻:從當前的67%提高到80%,以增強安全性
• 量子抗性:爲依賴橢圓曲線的協議部分開發基於哈希或其他量子抗性的替代方案

這些改進將進一步增強以太坊權益證明系統的安全性、效率和去中心化程度,但每項改進都需要權衡各方面因素,需要社區持續討論和研究。