Оптимизация времени подтверждения транзакций Ethereum: исследование более быстрого пользовательского опыта

Одним из важных аспектов пользовательского опыта в блокчейне является скорость подтверждения транзакций. В последние годы Ethereum добился значительных успехов в этой области. В настоящее время транзакции на L1 обычно могут быть подтверждены в течение 5-20 секунд, что сопоставимо с оплатой кредитной картой. Однако некоторые сценарии применения требуют более короткой задержки, даже до миллисекунд. В этой статье будут рассмотрены возможные решения для дальнейшего сокращения времени подтверждения транзакций в Ethereum.

Обзор существующих технологий

Односекундная окончательность

В настоящее время механизм консенсуса Gasper, используемый в Ethereum, основан на структуре слотов и периодов. Каждые 12 секунд создается слот, и валидаторы по очереди голосуют за голову цепочки. После двух периодов (12,8 минуты) транзакция получает сильную экономическую гарантию финальности.

Этот метод имеет два основных недостатка: во-первых, высокая сложность, что приводит к возможным ошибкам взаимодействия; во-вторых, время окончательной подтверждения в 12,8 минуты слишком долго. Для решения этих проблем было предложено решение с окончательностью одного слота (SSF). SSF использует механизм консенсуса, аналогичный Tendermint, при котором каждая блокчейн-транзакция может достигнуть окончательности до генерации следующего блока.

Вызов SSF заключается в том, что необходимо, чтобы ставящие средства публиковали сообщения дважды каждые 12 секунд, что создает большую нагрузку на сеть. Хотя существуют некоторые смягчающие меры, такие как недавно предложенный Orbit SSF, пользователям все равно нужно ждать от 5 до 20 секунд для подтверждения транзакции.

Предварительное подтверждение Rollup

В последние годы Ethereum выбрал стратегию развития, сосредоточенную на rollup. L1 сосредоточен на обеспечении доступности данных и основных функций, в то время как L2 (такие как rollups, validiums и plasmas) стремятся предоставить пользователям лучший опыт.

Одной из важных проблем, с которыми сталкивается L2, является то, как обеспечить более быструю подтверждение транзакций по сравнению с L1. Теоретически, L2 может создать свою собственную сеть "децентрализованных сортировщиков", в которой небольшие группы валидаторов будут подписывать блоки каждые несколько сотен миллисекунд. Однако этот метод имеет потенциальные риски, такие как возможность того, что валидаторы могут подписывать конфликтующие блоки.

Чтобы решить эту проблему, была предложена концепция базового предварительного подтверждения. Этот метод использует сложность предложителей Эфира, побуждая их предоставлять услуги предварительного подтверждения. Пользователи могут платить дополнительную плату за мгновенную гарантию того, что транзакция будет включена в следующий блок.

Перспективы будущего

С учетом окончательности в одном слоте и технологии предварительного подтверждения, мы можем увидеть новую архитектуру epoch-slot:

• Использование технологий, подобных Orbit, для уменьшения количества валидаторов в каждом слоте
• Время работы может увеличиться до 16 секунд
• Использование предварительного подтверждения rollup или базового предварительного подтверждения для обеспечения более быстрого подтверждения пользователям

Эта архитектура неизбежна, потому что время, необходимое для достижения приблизительного консенсуса, намного меньше, чем время, необходимое для достижения максимальной экономической окончательности. Причины включают:

1. Приблизительное согласие требует лишь небольшого количества узлов, в то время как экономическая окончательность требует участия большинства узлов.
2. Увеличение количества узлов продлит время сбора подписей
3. Профессионализированные подмножества узлов могут быстрее достичь приблизительного согласия

Рекомендации по стратегии L2

В настоящее время существует три жизнеспособные стратегии L2:

1. Полностью основано на Ethereum: оптимизация технологий и ценностей базового уровня Ethereum
2. "Сервер с инфраструктурой блокчейна": сочетание эффективности сервера и безопасности блокчейна
3. Компромиссный вариант: создание быстрой цепи, одновременно используя Эфир для дополнительной безопасности

Для различных сценариев применения подходят разные решения. Ключевой вопрос заключается в том, насколько хорошо архитектура эпох и слотов, присущая Ethereum, может работать. Если время слота можно сократить до 1 секунды, то ценность третьей стратегии значительно снизится.

На данный момент мы не можем определить окончательный ответ. Сложность предложения блоков все еще остается неопределенной. Новые проекты, такие как Orbit SSF, предоставляют больше возможностей для исследования. Чем больше у нас опций, тем лучше мы можем обеспечить опыт пользователей L1 и L2, одновременно упрощая работу разработчиков L2.