以太坊PoS还可如何改进?

以太坊已经成功运行权益证明系统近两年,表现相当稳定。但仍有一些重要领域需要改进,包括技术特性和经济变化。本文将重点讨论权益证明的技术设计中还有哪些可以改进的地方。

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,且需要32 ETH才能成为质押者。理想情况下,我们希望:

• 在一个时隙内完成区块最终性(约12秒)
• 允许使用1 ETH进行质押

这两个目标都会增加节点运营开销。为解决这个问题,目前有几种主要方案:

1. 暴力破解:开发更好的签名聚合协议,可能使用ZK-SNARKs。

2. Orbit委员会:随机选择中等规模委员会负责最终确定链。

3. 两层质押:将质押者分为高存款要求和低存款要求两类。

4. 维持现状

每种方案都有优缺点,需要权衡。也可以采取混合策略,如添加Orbit但不执行单槽最终性等。

单一秘密Leader选举

目前验证者提出下一个区块是可预知的,存在DoS攻击风险。单一秘密Leader选举(SSLE)协议通过加密技术为每个验证者创建"盲"ID,然后随机选择一个盲ID作为提议者,解决这个问题。

实施SSLE面临的主要挑战是如何在不增加太多复杂性的前提下实现。可能需要等到以太坊协议出于其他原因引入通用零知识证明机制时,SSLE的额外复杂性才会降低到可接受水平。

更快的交易确认

将交易确认时间从12秒减少到4秒将显著改善用户体验。主要有两种技术路线:

1. 减少时隙时间到8秒或4秒

2. 允许提议者在时隙过程中发布预确认

减少时隙时间可能会带来验证者集中化风险。预确认方法可以改善平均情况,但不能改善最坏情况的包含时间。如何激励预确认也是一个待解决的问题。

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

总的来说,以太坊PoS仍有不少改进空间,需要在安全性、去中心化和性能之间寻求平衡。未来的发展将聚焦于这些关键领域,进一步增强以太坊的可扩展性和稳定性。