以太坊PoS的潛在改進方向

以太坊已經成功過渡到權益證明(PoS)機制近兩年,運行穩定且表現出色。但PoS系統仍有一些重要領域需要改進,主要集中在技術特性和經濟設計兩個方面。本文將重點討論PoS技術設計的潛在改進方向。

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。理想情況下,我們希望:

• 在一個時隙內完成區塊最終確認(理想情況下維持甚至縮短當前12秒的時隙長度)
• 允許用1 ETH進行質押(從32 ETH降至1 ETH)

實現這些目標面臨的主要挑戰是如何在大量驗證者的情況下實現單槽最終性,同時不會導致節點運營成本過高。目前有幾種潛在的解決方案:

1. 暴力破解:開發更好的籤名聚合協議,可能使用ZK-SNARKs技術。

2. Orbit委員會:使用隨機選擇的中型委員會負責最終確認,同時保留足夠的經濟最終性。

3. 兩層質押:將質押者分爲存款要求較高和較低的兩層,只有高層直接參與提供經濟最終性。

4. 保持現狀

這些方案各有利弊,需要在安全性、去中心化和效率之間權衡。

單一祕密Leader選舉

目前,下一個區塊的提議者是預先已知的,這存在安全漏洞。單一祕密Leader選舉(SSLE)協議通過加密技術隱藏下一個區塊提議者信息,直到區塊實際生成。

主要挑戰在於找到一個足夠簡單的實現方案。可能需要等到以太坊協議引入通用零知識證明機制後,SSLE的額外復雜性才會降低到可接受水平。

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:

1. 縮短時隙時間,如降至8秒或4秒。

2. 允許提議者在時隙過程中發布預確認。

兩種方案各有優缺點,需要進一步研究如何平衡性能提升與網路穩定性。

其他研究方向

• 51%攻擊恢復:減少對社交層的依賴,部分自動化恢復過程。

• 提高法定人數閾值:將最終確認所需支持率從67%提高到80%,增強安全性。

• 抗量子性:爲橢圓曲線密碼學開發基於哈希或其他抗量子技術的替代方案。

總的來說,以太坊PoS系統仍有很大的改進空間。未來的發展需要在安全性、去中心化和效率之間尋求平衡,同時爲長期的技術演進做好準備。