以太坊交易確認時間優化：探索更快速的用戶體驗

區塊鏈用戶體驗的一個重要方面是交易確認速度。近年來，以太坊在這方面取得了顯著進步。目前，L1上的交易通常可以在5-20秒內確認，與使用信用卡支付相當。然而，某些應用場景要求更短的延遲，甚至需要達到毫秒級。本文將探討以太坊進一步縮短交易確認時間的可行方案。

現有技術概述

單槽最終性

目前以太坊採用的Gasper共識機制基於槽和週期結構。每12秒一個槽，驗證者輪流對鏈頭進行投票。經過兩個週期（12.8分鍾）後，交易獲得強經濟保證的最終性。

這種方法存在兩個主要問題：一是復雜性高，容易出現交互錯誤；二是12.8分鍾的最終確認時間過長。爲解決這些問題，單槽最終性（SSF）方案被提出。SSF採用類似Tendermint的共識機制，每個區塊在下一個區塊生成前就能達成最終性。

SSF的挑戰在於需要質押者每12秒發布兩次消息，這對網路負載較大。雖然有一些緩解方案，如最近提出的Orbit SSF，但用戶仍需等待5-20秒才能確認交易。

Rollup預確認

近年來，以太坊採取了以rollup爲中心的發展路線。L1專注於提供數據可用性和核心功能，而L2（如rollups、validiums和plasmas）則致力於爲用戶提供更好的體驗。

L2面臨的一個重要問題是如何實現比L1更快的交易確認。理論上，L2可以建立自己的"去中心化排序器"網路，由小規模驗證者每幾百毫秒簽署一次區塊。然而，這種方法存在潛在風險，如驗證者可能簽署衝突的區塊。

爲解決這個問題，有人提出了基礎預確認的概念。這種方法利用以太坊提議者的復雜性，激勵他們提供預確認服務。用戶可以支付額外費用，以獲得交易將被包含在下一個區塊中的即時保證。

未來展望

結合單槽最終性和預確認技術，我們可能會看到一個新的epoch-slot架構：

• 採用類似Orbit的技術減少每個槽的驗證者數量
• 槽時長可能增加到16秒
• 使用rollup預確認或基礎預確認爲用戶提供更快的確認

這種架構之所以難以避免，是因爲達成近似共識所需時間遠少於達成最大程度經濟最終性。原因包括：

1. 近似共識只需少量節點，而經濟最終性需要大多數節點參與
2. 節點數量增加會延長籤名收集時間
3. 專業化節點子集可以更快達成近似協議

L2策略建議

L2目前有三種可行策略：

1. 全面基於以太坊：優化以太坊基礎層技術和價值觀
2. "帶區塊鏈腳手架的服務器"：結合服務器效率和區塊鏈安全性
3. 折衷方案：建立快速鏈，同時利用以太坊提供額外安全性

對於不同應用場景，適用的解決方案也不同。一個關鍵問題是以太坊原生的epoch-and-slot架構能做到多好。如果能將槽時間降至1秒，那麼第三種策略的價值就會大大降低。

目前，我們還無法確定最終答案。區塊提議者的復雜程度仍存在不確定性。像Orbit SSF這樣的新設計爲探索提供了更多可能性。我們擁有的選項越多，就能爲L1和L2用戶提供更好的體驗，同時簡化L2開發者的工作。