以太坊 PoS 未来改进方向探讨

以太坊已经成功过渡到权益证明(PoS)系统近两年,表现出色。但仍有一些重要领域需要改进,主要包括技术特性和经济变化两个方面。本文将重点讨论技术设计方面的潜在改进。

单槽最终性和质押民主化

目前以太坊需要约15分钟才能完成一个区块,且最低质押门槽为32 ETH。理想情况下,我们希望:

• 在一个时隙内完成区块最终确认(12秒或更短)
• 将最低质押门槽降至1 ETH

实现这两个目标面临的主要挑战是如何在大规模验证者参与的情况下,不会导致节点运营成本过高。目前有几种可能的解决方案:

1. 暴力破解:开发更高效的签名聚合协议
2. Orbit委员会:使用随机选择的中型委员会负责最终确认
3. 两层质押:将质押者分为高低两个层级

每种方案都有其优缺点,需要进一步研究和权衡。

单一秘密领导者选举(SSLE)

当前验证者提出下一个区块的信息是预先已知的,这存在安全漏洞。SSLE旨在隐藏这一信息,直到区块实际生成。

实现SSLE的主要挑战是如何在保证隐私的同时,又确保每个时隙只有一个提议者。目前已有一些具体的协议提案,如Whisk等。

剩下的工作主要是找到一个足够简单的协议来实现,同时不会过度增加以太坊的复杂性。另一种选择是通过协议外的措施来缓解DoS风险。

更快的交易确认

将交易确认时间从12秒减少到4秒左右,可以显著改善用户体验。实现方式主要有两种:

1. 减少时隙时间至8秒或4秒
2. 允许提议者在时隙过程中发布预确认

两种方法各有利弊。减少时隙时间可能导致验证者集中化。预确认方法可以大幅改善平均情况,但无法改善最坏情况。

其他研究方向

• 51%攻击恢复:减少对社交层的依赖,使恢复过程尽可能自动化
• 增加法定人数阈值:从67%提高到80%,增强安全性
• 抗量子性:为依赖椭圆曲线的协议部分开发量子抗性替代方案

这些改进方向都需要进一步的研究和权衡,以确保以太坊继续朝着更安全、更去中心化的方向发展。