区块链交易确认速度的未来：探索更快的用户体验

区块链用户体验的一个关键因素是交易确认时间。以太坊在这方面已经取得了显著进步。目前，L1上的交易通常能在5-20秒内得到确认，这与信用卡支付的体验相当。然而，进一步缩短确认时间仍然很有价值，某些应用甚至需要亚秒级的响应速度。本文将探讨以太坊改善交易确认时间的一些可行方案。

现有技术和想法概述

单槽最终性

以太坊当前使用的Gasper共识机制基于槽和周期的结构。每12秒一个槽，验证者轮流对链头进行投票。经过两个周期（12.8分钟）后，交易获得强有力的经济保证，即所谓的"最终性"。

这种方法存在两个主要问题：一是复杂性高，二是最终确认时间过长。为解决这些问题，提出了单槽最终性（SSF）的概念，它采用类似Tendermint的共识机制，每个区块在下一个区块生成前就能达成最终确认。

SSF的主要挑战在于，它要求每个质押者每12秒发布两条消息，这对网络造成很大负担。虽然有一些创新方案如Orbit SSF试图缓解这个问题，但用户仍需等待5-20秒才能确认交易。

Rollup预确认

以太坊一直在推进以rollup为中心的发展路线，设计L1层以支持数据可用性和其他功能，供L2协议使用。这种策略导致了关注点的分离：L1专注于抗审查、可靠性和核心功能，而L2则致力于通过不同的技术和文化直接服务用户。

理论上，L2可以创建自己的"去中心化排序器"网络，由一小群验证者每几百毫秒签署一次区块。但这要求L2做与创建全新L1几乎相同的工作，因此有人提出了一种让所有L2共享预确认机制的方案：基础预确认。

基础预确认

这种方法假设以太坊提议者是复杂的MEV参与者，通过激励他们提供预确认服务来利用这种复杂性。它创建了一个标准协议，用户可以支付额外费用以获得交易被包含在下一个区块的即时保证。如果提议者违反承诺，将面临惩罚。

未来的展望

假设我们实现了单槽最终性，并使用类似Orbit的技术减少每个槽的验证者数量，同时也降低质押门槛。槽时间可能会增加到16秒，然后我们使用rollup预确认或基础预确认为用户提供更快的确认。这样我们就得到了一个新的epoch-slot架构。

这种架构之所以难以避免，是因为就某事达成大致共识所需的时间，远少于达成最大程度"经济最终性"所需的时间。原因包括参与节点数量的差异，以及节点质量的考虑。

L2的策略选择

L2目前有三种合理的策略：

1. 在技术和理念上完全基于以太坊，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"，充分利用中心化服务器的效率。
3. 折衷方案：建立一个由约百个节点组成的快速链，同时利用以太坊提供额外的互操作性和安全性。

对于不同的应用场景，这三种策略各有优势。关键问题在于，我们能在第一种策略中做到多好？如果能将slot时间缩短到1秒，第三种策略的空间就会大大缩小。

目前，我们距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很大不确定性。像Orbit SSF这样的新颖设计为我们提供了更多探索空间。我们掌握的选项越多，就能为L1和L2用户提供更好的体验，同时简化L2开发者的工作。