V神探讨以太坊合并后的未来 考虑修改共识提高最终确认速度

Vitalik在10/14撰文表示，自从以太坊推出以来，已经历了许多重要的变革，而其中最引人注目的之一就是「合并」(TheMerge)。这个事件标志着以太坊从工作量证明(PoW)共识机制，转换到权益证明(PoS)的长期期待转变。截止到2024年10月，以太坊作为PoS系统已经运行了两年，展现了稳定性、性能与去中心化抗性方面的优秀成果。然而，尽管这次转型取得了成功，仍有许多领域需要进一步改进。该报告将探讨以太坊PoS设计的未来可能性，着重于技术上的改进以及潜在的发展路径。

合并：以太坊进化中的里程碑

什么是「合并」(TheMerge)？

Vitalik解释，「合并」最初指的是以太坊从PoW过渡到PoS的关键转变，这也开启了网络的新篇章。以太坊的PoS系统自那时以来展现了稳定性和效率，但挑战依然存在。目前的重点是改进PoS的某些技术特性，例如加快区块最终确认速度、降低验证者的进入门槛以及提高系统效率。

「合并」后仍然面临的挑战

尽管PoS转型成功，但以太坊仍然面临一些挑战。其中包括区块最终确认所需的时间过长，以及对验证者要求32ETH的较高门槛，这限制了更广泛的参与。目前正在努力解决这些问题，同时维护以太坊的核心原则，例如经济最终性。

单槽最终性(single-slotfinality)与权益质押民主化

最终性的问题是什么？

以太坊开发者正在探索的主要领域之一是缩短区块最终确认所需的时间。目前，跨多个epoch达到最终确认大约需要15分钟。32ETH的高验证者要求也是一大障碍，阻碍了更多人参与。目标是将最终确认时间缩短到单个区块槽(slot)，并将验证者的进入门槛降低到1ETH。

(注：以太坊区块中epoch代表一组验证者活动发生的时间范围，一个epoch有32个slot。每个slot持续12秒。这意味着每个epoch持续大约6.4分钟。)

两难问题

Vitalik解释，这些目标：缩短最终确认时间和降低质押要求，难以同时实现。为了保证经济最终性(即让区块回滚的成本高到无法承受)，每个验证者必须对区块进行签名，这会使过程变得更耗时。虽然像Algorand这样的网路使用基于委员会的最终确认，但如果在以太坊上草率应用这一方法，可能会使其更易受到51%攻击的威胁。

探索潜在解决方案

方案1：硬干

一种解决方法是通过改进签名聚合协议来解决这个挑战。诸如零知识证明(ZK-SNARKs)等技术可以帮助更有效地处理来自数百万验证者的签名，从而使以太坊在保持去中心化的同时提升速度。

方案2：OrbitCommittees

卫星轨道委员会(OrbitCommittees)提供了另一种解决方案，通过将最终确认责任分配给较小的随机选择验证者群体。这可以减少节点运营者的负担，同时保持高水平的经济最终性，这对以太坊的安全至关重要。轨道委员会的工作原理是从较大的验证者池中选择一个中型委员会，从而降低攻击风险，同时保持效率。

方案3：双层质押系统

双层质押系统会引入不同等级的验证者，较高等级的质押者在最终确认中扮演更重要的角色。这种方法可以减轻验证者的整体负担，同时仍允许较小的验证者参与，但这也带来了潜在的集中化风险。

单槽最终性：最有希望的提案？

单槽最终性的运作方式

单槽最终性将允许区块在单个槽内(12秒或更短)完成最终确认，大幅提升用户体验。它将通过减少区块链回滚的可能性，并加速交易确认来简化以太坊的协议，从而让网络和用户都受益。实现这一点需要修改共识机制，但这可能使以太坊在与其他注重性能的区块链竞争中更加具备优势。

最受到支持的提案们

目前已有多项实现单槽最终性的提案出现，例如专注于改进签名聚合的「Horn」协议，以及在验证者效率与经济最终性之间寻求平衡的「OrbitSSF」。这些提案的目标是保持以太坊的去中心化，同时使系统变得更快且更具包容性。

如何应对去中心化的担忧

降低验证者进入门槛

其中一个最重要的目标是降低32ETH的最低质押要求。通过仅允许用户用1ETH进行质押，以太坊可以实现参与的民主化，并增加单独质押者的数量。这一举措还可以进一步去中心化网络，因为它将让更多个人运行自己的验证者，而不必依赖大型质押池。

然而，降低进入门槛和加快最终确认速度会增加节点负担，这可能会将小型验证者排挤出网络。因此，在包容性和效率之间找到平衡对于以太坊PoS未来的成功至关重要。

以太坊的未来：超越合并

单一秘密领导者选举(SSLE)

另一个研究领域是单一秘密领导者选举(SingleSecretLeaderElection，SSLE)，该方法旨在解决提前公开下一个区块提议者身份的漏洞。这一信息可能被攻击者利用，对验证者发动拒绝服务(DoS)攻击。SSLE通过在区块产生之前隐藏提议者身份来增加一层安全性。

更快的交易确认

还有关于缩短以太坊槽时间的研究，这可能将交易确认时间从12秒缩短到4秒。更短的确认时间将提升用户体验，尤其是对于去中心化金融(DeFi)应用和Rollup，这将使以太坊变得更高效且更加去中心化。

Vitlaik认为，向PoS的过渡对以太坊来说是一个关键的成就，但这段旅程还远未结束。随着开发者继续完善协议，焦点将继续放在使系统更加安全、高效，并对更广泛的用户群体更加友好。通过单槽最终性、轨道委员会和SSLE等创新，以太坊正朝着保持其作为领先区块链网络的地位迈进，同时应对去中心化、性能和安全性的挑战。