以太坊权益证明系统的潜在改进方向

权益证明(PoS)系统已经在以太坊上稳定运行近两年,但仍有一些重要领域需要改进。本文将重点讨论权益证明的技术设计中还可以改进的地方,以及实现这些改进的可能途径。

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,且最低需要32 ETH才能成为质押者。我们希望能在以下两个方面改善现状:

• 在一个时隙内最终确定区块(约12秒)
• 允许使用1 ETH进行质押

实现这些目标面临的主要挑战是如何在验证者数量非常多的情况下保持较低的节点运营开销。目前有几种可能的解决方案:

1. 暴力破解:开发更先进的签名聚合协议,可能使用ZK-SNARKs技术。

2. Orbit委员会:引入随机选择的中型委员会负责最终确定,同时保留经济最终性。

3. 两层质押:将质押者分为高低两个层级,只有高层级直接参与提供经济最终性。

这些方案各有优缺点,需要进一步研究和权衡。

单一秘密Leader选举

目前验证者的区块提议顺序是预先确定的,这可能导致DoS攻击。单一秘密Leader选举(SSLE)协议通过加密技术隐藏下一个区块的提议者,可以解决这个问题。

但SSLE协议会显著增加系统复杂性,可能需要等到以太坊协议中引入其他零知识证明机制后再考虑实施。

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:

• 减少时隙时间到4-8秒
• 允许提议者在时隙过程中发布预确认

但这些方案都面临一些技术和激励挑战,需要进一步权衡。

其他研究方向

• 51%攻击恢复:尽量自动化恢复过程,减少对社交层的依赖
• 提高最终确定所需的验证者支持比例,如从67%提高到80%
• 增强系统的抗量子计算能力

总的来说,以太坊PoS系统仍有很大的改进空间,需要在安全性、去中心化和性能之间不断寻求平衡。