以太坊權益證明系統的未來改進方向

以太坊從工作量證明過渡到權益證明已經近兩年,整體運行穩定。但權益證明系統仍有一些重要領域需要改進,主要包括:

單槽最終性和質押民主化

目前以太坊需要15分鍾才能最終確認一個區塊,最小質押門檻爲32 ETH。希望能實現以下兩個目標:

• 在一個時隙內(12秒)完成區塊最終確認
• 將最小質押門檻降低至1 ETH

實現這兩個目標面臨的主要挑戰是如何在不大幅增加節點運營成本的情況下處理大量驗證者的籤名。目前有三種主要的解決方案:

1. 開發更先進的籤名聚合協議,例如使用ZK-SNARKs
2. Orbit委員會機制:隨機選擇中等規模的委員會負責最終確認
3. 兩層質押:分爲高存款和低存款兩類驗證者

每種方案都有其優缺點,需要進一步研究和權衡。

單一祕密Leader選舉

目的是隱藏下一個區塊提議者的身分,防止針對性的DoS攻擊。主要方法是爲每個驗證者創建"盲"驗證者ID,然後隨機選擇一個盲ID作爲區塊提議者。

目前的挑戰是找到一個足夠簡單且高效的實現方案,避免過度增加協議復雜性。

更快的交易確認

將交易確認時間從12秒縮短到4秒左右,可以顯著改善用戶體驗。主要有兩種技術路線:

1. 縮短時隙時間至8秒或4秒
2. 允許提議者在時隙內發布預確認

兩種方案都有各自的優缺點需要權衡。

其他研究方向

• 51%攻擊恢復:減少對社交層的依賴,部分自動化恢復過程
• 提高法定人數閾值:從67%提高到80%,增強安全性
• 抗量子性:爲應對未來量子計算威脅,開發基於哈希等的量子抗性方案

這些改進將進一步增強以太坊權益證明系統的性能、安全性和去中心化程度。但每項改進都涉及復雜的技術挑戰和權衡取舍,需要社區繼續深入研究和討論。