以太坊PoS還可以如何改進?

以太坊已經成爲一個穩定運行的權益證明系統近兩年了,在穩定性、性能和避免中心化風險方面表現非常出色。然而,權益證明仍有一些重要領域需要改進。本文將重點討論權益證明的技術設計中還有哪些可以改進的地方,以及有哪些途徑可以實現這些改進。

單槽最終性和質押民主化

目前,以太坊需要2-3個epoch(約15分鍾)才能完成一個區塊的最終確定,並且需要32 ETH才能成爲質押者。這是爲了在最大化可以參與質押的驗證者數量、最小化完成時間、最小化運行節點開銷三個目標之間取得平衡而做出的妥協。

理想情況下,我們希望:

• 在一個時隙內完成區塊最終確定(理想情況下12秒或更短)
• 允許驗證者用1 ETH進行質押(從32 ETH降至1 ETH)

這兩個目標都與最小化開銷的目標相衝突。爲此,有幾種領先的解決方案:

1. 暴力破解:努力實現更好的籤名聚合協議,可能使用ZK-SNARKs,允許在短時間內處理大量驗證者的籤名。

2. Orbit委員會:允許隨機選擇的中型委員會負責最終確定鏈,但以保留攻擊成本屬性的方式。

3. 兩層質押:將質押者分爲兩類,一類存款要求較高,另一類較低。只有存款要求較高的層級直接參與提供經濟最終性。

4. 混合方案:可以組合多種策略。

單一祕密Leader選舉

目前,哪個驗證者將提出下一個區塊是預先知道的,這會產生安全漏洞。解決方案是隱藏哪個驗證者將生成下一個區塊的信息,至少在區塊實際生成之前。

單一祕密Leader選舉協議通過使用加密技術爲每個驗證者創建一個"盲"驗證者ID來解決這個問題,然後讓多個提議者有機會對盲ID池進行改組和重新盲化。在每個時段,選擇一個隨機的盲ID,只有該盲ID的所有者才能生成有效的證明來提議區塊。

實現這一目標的主要挑戰是找到並實現一個足夠簡單的協議,以便在主網上輕鬆實現,同時不會過度增加以太坊協議的復雜性。

更快的交易確認

將以太坊的交易確認時間從12秒減少到4秒將顯著改善L1和基於匯總的用戶體驗,使defi協議更加高效,並讓L2更容易去中心化。

主要有兩種技術路線:

1. 減少時隙時間,例如減少到8秒或4秒。
2. 允許提議者在時隙過程中發布預確認。

減少時隙時間的主要挑戰是可能會導致驗證者集中化。預確認方法可以改善平均情況下的包含時間,但不能改善最壞情況下的包含時間。此外,如何激勵預確認也是一個需要解決的問題。

其他研究領域

1. 51%攻擊恢復:減少對社交層的依賴,使恢復過程盡可能自動化。

2. 增加法定人數閾值:考慮將最終確定所需的支持率從67%提高到80%,以增加安全性。

3. 抗量子性:開發量子抗性替代方案,爲未來可能出現的量子計算威脅做準備。

這些改進將進一步增強以太坊PoS的安全性、效率和去中心化程度,爲以太坊的長期發展奠定更堅實的基礎。