以太坊权益证明系统的未来改进方向

以太坊已经成功实现了从工作量证明到权益证明的过渡,并稳定运行近两年。尽管如此,权益证明系统仍有一些重要的改进空间。本文将探讨几个主要的技术改进方向,包括单槽最终性、质押民主化、单一秘密领导者选举以及更快的交易确认等。

单槽最终性和质押民主化

目前以太坊需要15分钟左右才能完成一个区块的最终确认,最低质押门槛为32 ETH。理想情况下,我们希望在一个时隙内(12秒)就能完成最终确认,并将最低质押门槛降低到1 ETH。实现这一目标面临的主要挑战是如何在大量验证者参与的情况下,保持较低的节点运营开销。

主要的解决方案包括:

1. 开发更高效的签名聚合协议,可能借助ZK-SNARKs技术。

2. 采用Orbit委员会机制,通过随机选择中等规模的委员会来负责最终确认。

3. 实施两层质押系统,将质押者分为高低两个层级。

这些方案各有优缺点,需要在安全性、去中心化和效率之间权衡。最终可能会采用混合方案。

单一秘密领导者选举

目前以太坊的出块验证者是预先已知的,这存在被DoS攻击的安全隐患。单一秘密领导者选举(SSLE)协议旨在解决这一问题,通过加密技术隐藏下一个出块者的身份。

主要挑战在于如何在不增加过多复杂性的前提下实现SSLE。一种可能的方案是等到以太坊协议因其他原因引入通用零知识证明机制时再考虑SSLE。

更快的交易确认

将交易确认时间从12秒缩短到4秒可以显著改善用户体验。主要有两种技术路线:

1. 缩短时隙时间至8秒或4秒。
2. 允许提议者在时隙过程中发布预确认。

两种方案各有利弊,需要进一步研究如何平衡性能与去中心化。

其他研究方向

1. 51%攻击恢复:研究如何在发生51%攻击时,尽可能自动化恢复过程,减少对社交层的依赖。

2. 提高法定人数阈值:考虑将最终确认所需的支持率从67%提高到80%,以增强安全性。

3. 抗量子性:随着量子计算的发展,需要为以太坊协议中依赖椭圆曲线的部分开发量子抗性替代方案。

总的来说,以太坊权益证明系统的未来改进将聚焦于提高效率、安全性和去中心化程度。这需要在多个目标之间寻求平衡,并可能采用混合方案来实现最佳效果。