探讨以太坊提升交易确认速度的可行方案

区块链用户体验的一个重要指标是交易确认时间。近年来，以太坊在这方面取得了显著进步。目前，用户在L1上发送的交易通常可在5-20秒内确认，基本与信用卡支付体验相当。然而，进一步缩短确认时间仍有价值，某些应用甚至需要亚秒级延迟。本文将探讨以太坊改善交易确认时间的几种可能方案。

现有技术概述

单槽最终性

以太坊当前采用的Gasper共识机制基于槽和周期结构。每12秒为一个槽，部分验证者对链头进行投票。在32个槽（6.4分钟）内，所有验证者都有机会投票一次。这些投票被解释为类PBFT共识算法中的消息，在两个周期（12.8分钟）后，提供强经济保证的最终性。

然而，这种方法存在复杂性和时间过长的问题。单槽最终性（SSF）提出用类似Tendermint的机制替代现有架构，即在生成下一个区块前完成当前区块的最终确认。SSF的主要挑战在于每12秒需要大量消息交互，这对链造成较大负担。尽管有一些缓解方案，如Orbit SSF提案，但用户仍需等待5-20秒才能确认交易。

Rollup预确认

以太坊一直遵循以rollup为中心的路线图，将L1设计为支持数据可用性和其他功能的基础层，供L2协议使用。这种分层架构使L1专注于抗审查、可靠性和核心功能改进，而L2则更直接地服务用户需求。

理论上，L2可以创建自己的"去中心化排序器"网络，每几百毫秒就为区块签名一次。然而，要求所有L2都实现去中心化排序似乎不太现实。因此，提出了一种让所有L2和L1共享预确认机制的方案：基础预确认。

基础预确认

基础预确认假设以太坊提议者是复杂的MEV参与者。该方法通过激励这些提议者提供预确认服务。用户可以支付额外费用，以获得交易将被包含在下一个区块中的即时保证。如果提议者违反承诺，将面临惩罚。

这种机制不仅适用于L1交易，对于"基于"以太坊的rollups，所有L2区块实际上都是L1交易，因此也可以享受相同的预确认机制。

可能的发展方向

假设实现了单槽最终性，并采用类似Orbit的技术减少每槽签署的验证者数量。槽时长可能增加到16秒，同时使用rollup预确认或基础预确认为用户提供更快的确认。这实际上形成了一个新的epoch-slot架构。

epoch-slot架构似乎难以避免，主要原因是达成大致共识所需时间远少于达成最大程度"经济最终性"的时间。这涉及节点数量和节点"质量"等因素。

L2的可能策略

L2目前有三种主要策略：

1. 技术和理念上都"基于"以太坊，优化其基础层属性和价值观。
2. 成为"带区块链脚手架的服务器"，充分利用中心化效率同时保留去中心化优势。
3. 折衷方案：快速链与以太坊安全性结合。

对于不同应用，12秒的区块时间可能已经足够。对于需要更快确认的应用，唯一解决方案是epoch-slot架构。关键问题是以太坊原生的epoch-slot架构能做到多好，这将影响其他方案的发展空间。

目前，我们离这些问题的最终答案还很远。区块提议者的复杂程度、新技术如Orbit SSF的潜力等都存在不确定性。探索更多设计方案有助于为L1和L2用户提供更好的服务，并简化L2开发者的工作。