以太坊權益證明系統的潛在改進方向

權益證明(PoS)系統已經在以太坊上穩定運行近兩年,但仍有一些重要領域需要改進。本文將重點討論權益證明的技術設計中還可以改進的地方,以及實現這些改進的可能途徑。

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,且最低需要32 ETH才能成爲質押者。我們希望能在以下兩個方面改善現狀:

• 在一個時隙內最終確定區塊(約12秒)
• 允許使用1 ETH進行質押

實現這些目標面臨的主要挑戰是如何在驗證者數量非常多的情況下保持較低的節點運營開銷。目前有幾種可能的解決方案:

1. 暴力破解:開發更先進的籤名聚合協議,可能使用ZK-SNARKs技術。

2. Orbit委員會:引入隨機選擇的中型委員會負責最終確定,同時保留經濟最終性。

3. 兩層質押:將質押者分爲高低兩個層級,只有高層級直接參與提供經濟最終性。

這些方案各有優缺點,需要進一步研究和權衡。

單一祕密Leader選舉

目前驗證者的區塊提議順序是預先確定的,這可能導致DoS攻擊。單一祕密Leader選舉(SSLE)協議通過加密技術隱藏下一個區塊的提議者,可以解決這個問題。

但SSLE協議會顯著增加系統復雜性,可能需要等到以太坊協議中引入其他零知識證明機制後再考慮實施。

更快的交易確認

將交易確認時間從12秒縮短到4秒可以顯著改善用戶體驗。主要有兩種技術路線:

• 減少時隙時間到4-8秒
• 允許提議者在時隙過程中發布預確認

但這些方案都面臨一些技術和激勵挑戰,需要進一步權衡。

其他研究方向

• 51%攻擊恢復:盡量自動化恢復過程,減少對社交層的依賴
• 提高最終確定所需的驗證者支持比例,如從67%提高到80%
• 增強系統的抗量子計算能力

總的來說,以太坊PoS系統仍有很大的改進空間,需要在安全性、去中心化和性能之間不斷尋求平衡。