以太坊权益证明系统的未来改进方向

以太坊从工作量证明过渡到权益证明已经近两年,整体运行稳定。但权益证明系统仍有一些重要领域需要改进,主要包括:

单槽最终性和质押民主化

目前以太坊需要15分钟才能最终确认一个区块,最小质押门槛为32 ETH。希望能实现以下两个目标:

• 在一个时隙内(12秒)完成区块最终确认
• 将最小质押门槛降低至1 ETH

实现这两个目标面临的主要挑战是如何在不大幅增加节点运营成本的情况下处理大量验证者的签名。目前有三种主要的解决方案:

1. 开发更先进的签名聚合协议,例如使用ZK-SNARKs
2. Orbit委员会机制:随机选择中等规模的委员会负责最终确认
3. 两层质押:分为高存款和低存款两类验证者

每种方案都有其优缺点,需要进一步研究和权衡。

单一秘密Leader选举

目的是隐藏下一个区块提议者的身份,防止针对性的DoS攻击。主要方法是为每个验证者创建"盲"验证者ID,然后随机选择一个盲ID作为区块提议者。

目前的挑战是找到一个足够简单且高效的实现方案,避免过度增加协议复杂性。

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. 缩短时隙时间至8秒或4秒
2. 允许提议者在时隙内发布预确认

两种方案都有各自的优缺点需要权衡。

其他研究方向

• 51%攻击恢复:减少对社交层的依赖,部分自动化恢复过程
• 提高法定人数阈值:从67%提高到80%,增强安全性
• 抗量子性:为应对未来量子计算威胁,开发基于哈希等的量子抗性方案

这些改进将进一步增强以太坊权益证明系统的性能、安全性和去中心化程度。但每项改进都涉及复杂的技术挑战和权衡取舍,需要社区继续深入研究和讨论。