为ETH提供更快交易确认时间，提升用户体验

快速的交易确认时间是良好区块链用户体验的重要特征之一。近年来，以太坊在这方面取得了显著进展。得益于EIP-1559和转向PoS后稳定的出块时间，用户在L1上发送的交易通常可以在5-20秒内确认，基本与信用卡支付的体验相当。然而，进一步改善用户体验仍有价值，某些应用甚至要求亚秒级的延迟。本文将探讨以太坊在改进交易确认时间方面的一些可行选项。

现有技术概述

单槽最终性

目前，以太坊的Gasper共识采用槽和纪元的架构。每12秒一个槽，部分验证者对链头进行投票，32个槽（6.4分钟）内所有验证者都有机会投票一次。这些投票被重新解释为类似PBFT共识算法中的消息，两个纪元（12.8分钟）后，提供一种称为最终性的强经济保证。

近年来，这种方法越来越不受欢迎，主要有两个原因：首先，它过于复杂，槽对槽投票机制和纪元对纪元最终性机制之间存在诸多交互问题；其次，12.8分钟的等待时间太长。

单槽最终性（SSF）通过类似Tendermint的机制取代了这种架构，其中区块N在区块N+1生成前就被最终确定。与Tendermint的主要区别是保留了"非活跃泄漏"机制，允许链在超过1/3验证者离线时继续运行并恢复。

SSF的主要挑战是每个质押者每12秒需要发布两条消息，这对链是很大的负担。虽然有一些创新想法如Orbit SSF可以缓解这个问题，但用户仍需等待5-20秒。

Rollup预确认

以太坊一直遵循以rollup为中心的路线图，设计基础层（L1）以支持数据可用性和其他功能，供L2协议使用。这在生态系统内造成了关注点分离：L1专注于抗审查、可靠性和稳定性，而L2则更直接地面向用户。

理论上，创建去中心化排序器网络是L2的责任。一小群验证者可能每几百毫秒就为区块签名一次，并在这些区块后投入质押资产。这些L2区块的头文件最终会发布到L1。

然而，要求所有L2都进行去中心化排序似乎不太公平，这相当于要求rollup完成与创建全新L1几乎相同的工作。因此，有人提出让所有L2（以及L1）使用以太坊范围内共享的预确认机制：基础预确认。

基础预确认

基础预确认方法假设以太坊提议者是与MEV相关的高度复杂参与者。它通过激励这些提议者接受提供预确认服务的责任来利用这种复杂性。

该方法创建一个标准化协议，用户可以提供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，以及对执行该交易结果的声明。如果提议者违反承诺，他们可能被罚没。

这种机制不仅为L1交易提供保证，对于"基于"的rollups，所有L2区块都是L1交易，因此也可以为任何L2提供预确认。

未来展望

假设实现了单槽最终性，使用类似Orbit的技术减少每个槽签署的验证者数量，同时也在降低32 ETH质押最低限度方面取得进展。槽时长可能增加到16秒，然后使用rollup预确认或基础预确认为用户提供更快的确认。最终我们得到了一个新的纪元-槽架构。

这种架构似乎难以避免，因为就某事达成大致一致所需的时间比达成最大程度"经济最终性"的时间更短。原因包括节点数量和节点"质量"。如果可以依靠专业化的节点子集达成近似协议（仍使用完整验证器集确定最终性），我们可以将确认时间降至约2秒。

因此，探索设计空间仍有价值，特别是在两种机制之间有更强关注点分离的方向。

L2的策略选择

L2目前有三种合理策略：

1. 在技术和理念上都"基于"以太坊，优化其基础层技术属性和价值观。
2. 成为"带区块链脚手架的服务器"，充分利用服务器效率和区块链安全性。
3. 折衷方法：拥有约百个节点的快速链，以太坊提供额外的互操作性和安全性。

对于某些应用，12秒区块时间已经足够。对于其他应用，唯一的解决方案是纪元-槽架构。关键问题是以太坊原生的纪元-槽架构能做到多好？如果它能降低到1秒的槽时间，那么第三种策略的空间就会变得很小。

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仍存在不确定性，像Orbit SSF这样的新设计也值得进一步探索。我们拥有的选项越多，就能为L1和L2用户提供更好的服务，并简化L2开发人员的工作。