Otimização do tempo de confirmação de transações Ethereum: explorando uma experiência do usuário mais rápida

Um aspecto importante da experiência do usuário em blockchain é a velocidade de confirmação das transações. Nos últimos anos, o Ethereum fez progressos significativos nesta área. Atualmente, as transações na L1 podem geralmente ser confirmadas em 5-20 segundos, o que é comparável ao pagamento com cartão de crédito. No entanto, certos cenários de aplicação exigem uma latência mais curta, chegando a níveis de milissegundos. Este artigo explorará soluções viáveis para o Ethereum reduzir ainda mais o tempo de confirmação das transações.

Visão Geral da Tecnologia Existente

finalização de slot único

Atualmente, o mecanismo de consenso Gasper adotado pelo Ethereum é baseado em uma estrutura de slots e períodos. A cada 12 segundos, um slot, os validadores votam alternadamente no cabeçalho da cadeia. Após dois períodos (12,8 minutos), as transações obtêm uma finalização com forte garantia econômica.

Este método apresenta dois problemas principais: primeiro, a complexidade é alta, o que pode levar a erros de interação; segundo, o tempo de confirmação final de 12,8 minutos é demasiado longo. Para resolver esses problemas, foi proposta a solução de finalização de slot único (SSF). O SSF utiliza um mecanismo de consenso semelhante ao Tendermint, onde cada bloco pode alcançar a finalização antes da geração do próximo bloco.

O desafio do SSF é que os validadores precisam publicar mensagens duas vezes a cada 12 segundos, o que gera uma grande carga na rede. Embora haja algumas soluções de mitigação, como o Orbit SSF recentemente proposto, os usuários ainda precisam esperar entre 5 a 20 segundos para confirmar a transação.

Pré-confirmação de Rollup

Nos últimos anos, o Ethereum adotou uma rota de desenvolvimento centrada em rollups. O L1 foca em fornecer disponibilidade de dados e funcionalidades principais, enquanto o L2 (como rollups, validiums e plasmas) se dedica a oferecer uma melhor experiência aos usuários.

Um problema importante que o L2 enfrenta é como alcançar confirmações de transação mais rápidas do que o L1. Em teoria, o L2 pode estabelecer sua própria rede de "ordenadores descentralizados", onde pequenos validadores assinam blocos a cada poucas centenas de milissegundos. No entanto, esse método apresenta riscos potenciais, como a possibilidade de que os validadores assinem blocos conflitantes.

Para resolver esse problema, alguém propôs o conceito de pré-confirmação básica. Esse método utiliza a complexidade dos proponentes do Ethereum, incentivando-os a oferecer serviços de pré-confirmação. Os usuários podem pagar uma taxa adicional para obter uma garantia imediata de que a transação será incluída no próximo bloco.

Perspectivas Futuras

Combinando a finalização de slot único e a tecnologia de pré-confirmação, podemos ver uma nova arquitetura de epoch-slot:

• Utilizar tecnologia semelhante à Orbit para reduzir o número de validadores por slot
• O tempo de slot pode aumentar para 16 segundos
• Utilizar pré-confirmação rollup ou pré-confirmação básica para fornecer confirmações mais rápidas aos usuários

Esta arquitetura é difícil de evitar porque o tempo necessário para alcançar um consenso aproximado é muito menor do que o tempo necessário para alcançar a máxima finalidade económica. As razões incluem:

1. O consenso aproximado requer apenas alguns nós, enquanto a finalidade econômica necessita da participação da maioria dos nós.
2. O aumento do número de nós prolongará o tempo de coleta de assinaturas.
3. Subconjuntos de nós especializados podem alcançar o protocolo de aproximação mais rapidamente.

Sugestões de estratégia L2

Atualmente, existem três estratégias viáveis para L2:

1. Totalmente baseado no Ethereum: otimização da tecnologia e dos valores da camada base do Ethereum
2. "Servidores com estruturas de blockchain": combinando eficiência de servidores e segurança de blockchain
3. Solução de compromisso: estabelecer uma cadeia rápida, enquanto utiliza o Ethereum para fornecer segurança adicional

Para diferentes cenários de aplicação, as soluções adequadas também variam. Uma questão chave é quão bem a arquitetura nativa de epoch-and-slot do Ethereum pode funcionar. Se o tempo de slot puder ser reduzido para 1 segundo, o valor da terceira estratégia diminuirá consideravelmente.

Atualmente, ainda não podemos determinar a resposta final. A complexidade dos proponentes de blocos ainda apresenta incerteza. Novos designs como o Orbit SSF oferecem mais possibilidades para exploração. Quanto mais opções tivermos, melhor será a experiência para os usuários de L1 e L2, ao mesmo tempo que simplifica o trabalho dos desenvolvedores de L2.