以太坊权益证明机制的进一步改进方向

以太坊自从完成从工作量证明到权益证明的过渡已经近两年了。在这段时间里,权益证明机制在稳定性、性能和去中心化方面表现出色。但仍有一些重要领域需要进一步改进,主要包括以下几个方面:

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,最小质押门槛为32 ETH。这两个指标都有进一步优化的空间:

• 将最终确认时间缩短到一个时隙(12秒)内
• 将最小质押门槛降低到1 ETH

实现这两个目标面临的主要挑战是如何在保证经济终结性的同时,不会大幅增加节点运营成本。目前有几种可能的解决方案:

1. 采用更先进的签名聚合协议,如使用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. 采用两层质押机制,将质押者分为高存款要求和低存款要求两类。

4. 上述方案的组合使用。

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

目前以太坊的区块提议者是预先已知的,这存在被DoS攻击的安全隐患。解决方案是采用单一秘密领导者选举(SSLE)协议,在区块实际生成前隐藏下一个区块提议者的信息。

SSLE协议的主要挑战在于如何在保证"单一"和"保密"两个要求的同时,不会过度增加协议的复杂性。可能需要等到以太坊出于其他原因在L1引入通用零知识证明机制时,SSLE的边际复杂性才会降到可接受的程度。

更快的交易确认

将交易确认时间从12秒缩短到4秒左右,可以显著改善用户体验。主要有两种技术路线:

1. 直接缩短时隙时间,如缩短到8秒或4秒。

2. 允许提议者在时隙过程中发布预确认。

两种方案各有优缺点,需要进一步评估其可行性和影响。

其他研究方向

• 51%攻击恢复:研究如何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:考虑将最终确认所需的支持率从67%提高到80%左右。

• 抗量子性:开发不依赖椭圆曲线的量子抗性替代方案。

这些改进将有助于进一步增强以太坊权益证明机制的安全性、效率和去中心化程度。但每项改进都需要谨慎评估其潜在影响,在实施过程中需要保持审慎。