以太坊合并后的未来是什么？考虑修改共识提高最终确认速度

Vitalik 在 10/14 撰文表示，自从以太坊推出以来，已经历了许多重要的变革，而其中最引人注目的之一就是「合并」(The Merge)。这个事件标志着以太坊从工作量证明 (PoW) 共识机制，转换到权益证明 (PoS) 的长期期待转变。截止到 2024 年 10 月，以太坊作为 PoS 系统已经运行了两年，展现了稳定性、性能与去中心化抗性方面的优秀成果。然而，尽管这次转型取得了成功，仍有许多领域需要进一步改进。该报告将探讨以太坊 PoS 设计的未来可能性，着重于技术上的改进以及潜在的发展路径。

合并：以太坊进化中的里程碑

什么是「合并」(The Merge)？

Vitalik 解释，「合并」最初指的是以太坊从 PoW 过渡到 PoS 的关键转变，这也开启了网路的新篇章。以太坊的 PoS 系统自那时以来展现了稳定性和效率，但挑战依然存在。目前的重点是改进 PoS 的某些技术特性，例如加快区块最终确认速度、降低验证者的进入门槛以及提高系统效率。

「合并」后仍然面临的挑战

尽管 PoS 转型成功，但以太坊仍然面临一些挑战。其中包括区块最终确认所需的时间过长，以及对验证者要求 32 ETH 的较高门槛，这限制了更广泛的参与。目前正在努力解决这些问题，同时维护以太坊的核心原则，例如经济最终性。

单槽最终性 (single-slot finality) 与权益质押民主化

最终性的问题是什么？

以太坊开发者正在探索的主要领域之一是缩短区块最终确认所需的时间。目前，跨多个 epoch 达到最终确认大约需要 15 分钟。32 ETH 的高验证者要求也是一大障碍，阻碍了更多人参与。目标是将最终确认时间缩短到单个区块槽 (slot)，并将验证者的进入门槛降低到 1 ETH。

(注：以太坊区块中 epoch 代表一组验证者活动发生的时间范围，一个 epoch 有 32 个 slot。每个 slot 持续 12 秒。这意味着每个 epoch 持续大约 6.4 分钟。)

两难问题

Vitalik 解释，这些目标：缩短最终确认时间和降低质押要求，难以同时实现。为了保证经济最终性 (即让区块回滚的成本高到无法承受)，每个验证者必须对区块进行签名，这会使过程变得更耗时。虽然像 Algorand 这样的网路使用基于委员会的最终确认，但如果在以太坊上草率应用这一方法，可能会使其更易受到 51% 攻击的威胁。

探索潜在解决方案

方案 1：硬干

一种解决方法是通过改进签名聚合协议来解决这个挑战。诸如零知识证明 (ZK-SNARKs) 等技术可以帮助更有效地处理来自数百万验证者的签名，从而使以太坊在保持去中心化的同时提升速度。

方案 2：Orbit Committees

卫星轨道委员会 (Orbit Committees) 提供了另一种解决方案，透过将最终确认责任分配给较小的随机选择验证者群体。这可以减少节点运营者的负担，同时保持高水平的经济最终性，这对以太坊的安全至关重要。轨道委员会的工作原理是从较大的验证者池中选择一个中型委员会，从而降低攻击风险，同时保持效率。

方案 3：双层质押系统

双层质押系统会引入不同等级的验证者，较高等级的质押者在最终确认中扮演更重要的角色。这种方法可以减轻验证者的整体负担，同时仍允许较小的验证者参与，但这也带来了潜在的集中化风险。

单槽最终性：最有希望的提案？

单槽最终性的运作方式

单槽最终性将允许区块在单个槽内 (12秒或更短) 完成最终确认，大幅提升用户体验。它将透过减少区块链回滚的可能性，并加速交易确认来简化以太坊的协议，从而让网路和用户都受益。实现这一点需要修改共识机制，但这可能使以太坊在与其他注重性能的区块链竞争中更加具备优势。

最受到支持的提案们

目前已有多项实现单槽最终性的提案出现，例如专注于改进签名聚合的「Horn」协议，以及在验证者效率与经济最终性之间寻求平衡的「Orbit SSF」。这些提案的目标是保持以太坊的去中心化，同时使系统变得更快且更具包容性。

如何应对去中心化的担忧

降低验证者进入门槛

其中一个最重要的目标是降低 32 ETH 的最低质押要求。透过仅允许用户用 1 ETH 进行质押，以太坊可以实现参与的民主化，并增加单独质押者的数量。这一举措还可以进一步去中心化网路，因为它将让更多个人运行自己的验证者，而不必依赖大型质押池。

然而，降低进入门槛和加快最终确认速度会增加节点负担，这可能会将小型验证者排挤出网路。因此，在包容性和效率之间找到平衡对于以太坊 PoS 未来的成功至关重要。

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