Оптимізація часу підтвердження транзакцій Ethereum: дослідження більш швидкого користувацького досвіду

Важливим аспектом користувацького досвіду в блокчейні є швидкість підтвердження транзакцій. У останні роки Ethereum досяг значного прогресу в цій сфері. Наразі транзакції на L1 зазвичай можуть бути підтверджені за 5-20 секунд, що порівнянно з оплатою кредитною карткою. Однак деякі сценарії використання вимагають коротшої затримки, навіть до мілісекунд. У цій статті буде розглянуто можливі рішення для подальшого скорочення часу підтвердження транзакцій в Ethereum.

Огляд існуючих технологій

Однослотова остаточність

Наразі механізм консенсусу Gasper, що використовується в Ethereum, базується на структурі слотів і циклів. Кожні 12 секунд відбувається слот, валідатори по черзі голосують за голівку ланцюга. Після двох циклів (12,8 хвилини) транзакції отримують сильні економічні гарантії остаточності.

Цей метод має дві основні проблеми: по-перше, висока складність, що призводить до можливих помилок взаємодії; по-друге, остаточний час підтвердження в 12,8 хвилини є занадто довгим. Для вирішення цих проблем було запропоновано рішення одиничної слотової остаточності (SSF). SSF використовує консенсусний механізм, подібний до Tendermint, де кожен блок досягає остаточності до генерації наступного блоку.

Виклик SSF полягає в тому, що стейкери повинні публікувати повідомлення двічі кожні 12 секунд, що створює велике навантаження на мережу. Хоча є кілька заходів для пом'якшення, таких як нещодавно запропонована Orbit SSF, користувачам все ще потрібно чекати 5-20 секунд для підтвердження транзакцій.

Попереднє підтвердження Rollup

Останніми роками Ethereum обрав розвиток, зосереджений на rollup. L1 зосереджується на забезпеченні доступності даних і основних функцій, тоді як L2 (такі як rollups, validiums і plasmas) прагнуть надати користувачам кращий досвід.

Однією з важливих проблем, з якою стикається L2, є те, як досягти швидшої підтвердження транзакцій, ніж у L1. Теоретично, L2 може створити власну мережу "децентралізованих сортувальників", де невеликий обсяг валідаторів підписує блоки кожні кілька сотень мілісекунд. Однак цей підхід має потенційні ризики, такі як можливість підписання конфліктуючих блоків валідаторами.

Щоб вирішити цю проблему, деякі запропонували концепцію базового попереднього підтвердження. Цей метод використовує складність пропозицій на Ethereum, заохочуючи їх надавати послуги попереднього підтвердження. Користувачі можуть сплачувати додаткову плату, щоб отримати негайну гарантію того, що транзакція буде включена в наступний блок.

Майбутнє

Поєднуючи остаточність одного слота та технологію попереднього підтвердження, ми можемо побачити нову архітектуру epoch-slot:

• Використання технології, подібної до Orbit, для зменшення кількості валідаторів у кожному слоті
• Тривалість слота може збільшитися до 16 секунд
• Використання попереднього підтвердження rollup або базового попереднього підтвердження для надання користувачам швидшого підтвердження

Ця архітектура важко уникнути, оскільки час, необхідний для досягнення приблизного консенсусу, значно менший, ніж для досягнення максимальної економічної остаточності. Причини включають:

1. Підходячи до консенсусу, потрібно лише кілька вузлів, тоді як економічна остаточність вимагає участі більшості вузлів.
2. Збільшення кількості вузлів подовжить час збору підписів
3. Професійний підмножина вузлів може швидше досягти наближеного консенсусу

Рекомендації щодо стратегії L2

На даний момент існує три можливі стратегії для L2:

1. Повністю на основі Ethereum: оптимізація технологій та цінностей базового рівня Ethereum
2. "Сервери з каркасом блокчейну": поєднання ефективності серверів та безпеки блокчейну
3. Компромісний варіант: створення швидкого ланцюга з одночасним використанням Ethereum для додаткової безпеки

Для різних сценаріїв застосування підходять різні рішення. Ключове питання полягає в тому, наскільки добре може працювати рідна архітектура Ethereum з epoch і slot. Якщо час слоту можна зменшити до 1 секунди, тоді цінність третьої стратегії значно знизиться.

Наразі ми не можемо визначити остаточну відповідь. Складність пропозицій блоків залишається невизначеною. Нові дизайни, такі як Orbit SSF, надають більше можливостей для дослідження. Чим більше у нас є варіантів, тим кращий досвід ми можемо надати користувачам L1 та L2, спрощуючи при цьому роботу розробників L2.