Обсуждение практических решений для улучшения времени подтверждения транзакций в Ethereum

Важно отметить, что один из ключевых аспектов пользовательского опыта в блокчейне — это время подтверждения транзакций. В последние годы Эфир добился значительного прогресса в этой области. В настоящее время транзакции, отправленные пользователями на L1, обычно могут быть подтверждены за 5-20 секунд, что сопоставимо с опытом оплаты кредитной картой. Тем не менее, дальнейшее сокращение времени подтверждения по-прежнему имеет значение, поскольку некоторые приложения даже требуют задержки на уровне миллисекунд. В этой статье будут рассмотрены некоторые возможные варианты Эфира в этой области.

Обзор существующих решений

Однослотовая окончательность

В настоящее время консенсус Gasper в Ethereum использует архитектуру слотов и эпох. Каждый слот длится 12 секунд, валидаторы голосуют за голову цепочки, и у всех валидаторов есть возможность проголосовать один раз в течение 32 слотов (6,4 минуты). Эти голоса интерпретируются как сообщения, аналогичные алгоритму консенсуса PBFT, и обеспечивают сильные экономические гарантии окончательности через два эпохи (12,8 минуты).

Однако этот метод имеет проблемы со сложностью и длительностью. Конечность одного слота (SSF) заменяет эту архитектуру с помощью механизма, аналогичного Tendermint, что позволяет окончательно утвердить блок N до его генерации в блоке N+1. SSF сохраняет механизм "неактивной утечки", позволяя цепочке продолжать работу, даже если более 1/3 валидаторов оффлайн.

Основная проблема SSF заключается в том, что каждый стейкер должен каждые 12 секунд публиковать по двум сообщениям, что создает значительную нагрузку на цепочку. Хотя существуют некоторые решения, такие как предложение Orbit SSF, пользователям все равно необходимо ждать от 5 до 20 секунд.

Предварительное подтверждение Rollup

Ethereum использует дорожную карту, сосредоточенную на rollup, где L1 обеспечивает доступность данных и другие функции, а протоколы L2 предоставляют пользователям более масштабируемые услуги на этой основе. Это привело к разделению фокуса: L1 сосредоточен на антикоррекции, надежности и основных функциях, в то время как L2 непосредственно ориентирован на потребности пользователей.

Теоретически, L2 может создать свою собственную "децентрализованную сеть сортировщиков", которая будет подписывать блоки каждые несколько сотен миллисекунд. Но это требует от L2 выполнения почти такой же работы, как и создание нового L1, что замедляет прогресс. Поэтому было предложено позволить всем L2 использовать один механизм предварительного подтверждения в пределах Ethereum: базовое предварительное подтверждение.

Базовое предварительное подтверждение

Базовое предварительное подтверждение использует сложность предложителей Эфира, побуждая их предоставлять услуги предварительного подтверждения. Пользователи могут платить дополнительную плату, чтобы получить мгновенную гарантию того, что транзакция будет включена в следующий блок. Если предложитель нарушит свои обязательства, он столкнется с наказанием. Эта механика применима не только к L1-транзакциям, но и к L2-блокам на основе rollups.

Возможные направления в будущем

Предположим, что была реализована окончательность с одним слотом, с использованием технологий, подобных Orbit, для уменьшения количества валидаторов, подписывающих каждый слот, а также снижением порога ставки. Длительность слота может увеличиться до 16 секунд, в сочетании с предварительным подтверждением rollup или базовым предварительным подтверждением, чтобы предоставить пользователям более быстрое подтверждение. Это фактически формирует архитектуру эпохи-слота.

Причина, по которой такая архитектура трудно избежать, заключается в том, что достижение приблизительного согласия требует меньше времени, чем достижение максимальной "экономической окончательности". К факторам, влияющим на это, относятся количество узлов и "качество" узлов. Если мы сможем полагаться на специализированный подмножество узлов для достижения приблизительного согласия, одновременно используя полный набор валидаторов для определения окончательности, возможно, удастся снизить время подтверждения до около 2 секунд.

Поэтому имеет смысл исследовать пространство проектирования архитектуры epoch-slot с более сильным разделением внимания.

Выбор стратегии L2

В настоящее время существует три разумные стратегии L2:

1. Технически и духовно "основан" на Ethereum, оптимизируя его технические характеристики и ценности.
2. Стать "сервером с блокчейн-скелетом", сочетая эффективность сервера и безопасность блокчейна.
3. Компромиссный метод: Быстрая цепочка в сочетании с Ethereum обеспечивает дополнительную совместимость и безопасность.

Для некоторых приложений время блока в 12 секунд достаточно. Для других приложений единственным решением является архитектура epoch-slot. Ключевой вопрос заключается в том, насколько хорошо может работать родная архитектура epoch-slot Эфира, что повлияет на значимость других решений.

В настоящее время мы далеки от окончательных ответов на эти вопросы. Сложность блок-претендентов все еще вызывает неопределенность. Новые дизайны, такие как Orbit SSF, предоставляют пространство для исследования большего числа возможностей. Чем больше у нас опций, тем лучше мы можем обслуживать пользователей L1 и L2, упрощая работу разработчиков L2.