以太坊 PoS 的未来改进方向

以太坊从工作量证明成功过渡到权益证明已近两年,运行稳定且表现出色。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

目前以太坊需要约15分钟才能完成一个区块,且至少需要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确认(12秒或更短)
• 允许用1 ETH进行质押

实现这两个目标面临的主要挑战是如何在验证者数量非常多的情况下保持较低的节点运营开销。目前有几种可能的解决方案:

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 - 使用随机选择的中型委员会负责最终确认

3. 两层质押 - 将质押者分为高存款要求和低存款要求两类

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

目前哪个验证者将提出下一个区块是预先知道的,这存在安全漏洞。单一秘密Leader选举协议可以隐藏这一信息,直到区块实际生成。

主要挑战是找到一个足够简单的协议实现,同时又不会过度增加以太坊的复杂性。

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。可能的方法包括:

• 减少时隙时间到8秒或4秒
• 允许提议者在时隙过程中发布预确认

需要权衡更快确认带来的好处与可能增加的中心化风险。

其他研究方向

• 51%攻击恢复:减少对社交层的依赖,使恢复过程更自动化
• 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

这些改进将使以太坊的PoS系统更加强大、高效和去中心化,但每项改进都需要谨慎权衡各种因素。