좋은 블록체인 사용자 경험의 필수 기능은 빠른 거래 확인 시간입니다. 오늘날의 이더 EIP-1559와 PoS 통합 이후 안정적인 블록타임 덕분에 L1에서 사용자가 보낸 거래는 5~20초 내에 신용에 가까운 확실한 확인을 얻을 수 있습니다. 카드결제 체험. 그러나 일부 애플리케이션에서는 수백 밀리초 또는 그 이하의 트랜잭션 지연이 필요하기 때문에 이더 의 사용자 경험은 여전히 ​​추가 개선이 필요합니다. 이 글에서는 이더 거래 확인 시간을 단축하기 위한 몇 가지 실용적인 솔루션을 소개합니다.

기존 아이디어 및 기술 개요

단일 슬롯 최종성

이더 의 Gasper 합의는 이제 슬롯 및 에포크 아키텍처를 채택합니다. 12초(단일 슬롯의 길이)마다 검증인의 하위 집합이 블록체인의 최신 블록에 대해 투표합니다(6.4분, 한 시대에는 32개의 슬롯이 포함됨). 모든 검증인은 한 번 투표할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 투표는 PBFT와 유사한 합의 알고리즘의 메시지로 재해석되는데, 이는 최종성인 두 에포크(12.8분) 후에 매우 엄격한 경제적 보장을 제공합니다.

지난 몇 년 동안 우리는 이러한 접근 방식에 점점 더 불만족스러워졌습니다. 주된 이유는 다음과 같습니다. (i) 슬롯별 투표 메커니즘과 에포크별 최종성 메커니즘 사이에 많은 상호작용 버그가 있어서 복잡합니다. (ii) 12.8분은 너무 길어서 아무도 기다리고 싶어하지 않습니다. 긴.

SSF(Single Slot Finality)는 이 아키텍처를 Tendermint 합의와 유사한 메커니즘으로 대체합니다. 여기서 블록 N은 블록 N+1이 생성되기 전에 완료됩니다. Tendermint와의 주요 차이점은 "비활성 누출" 메커니즘을 유지한다는 것입니다. 이를 통해 검증인의 1/3 이상이 오프라인이 되어도 블록체인이 계속 실행되고 복구될 수 있습니다.

SSF의 주요 과제는 각 이더 스테이킹 12초마다 두 개의 메시지를 게시해야 한다는 것을 암시하는 것 같습니다. 이는 블록체인에 상당한 부담입니다. 최근 Orbit SSF 제안(https://ethresear.ch/t/orbit-ssf-solo-stake-friend-validator-set-management-for-ssf/19928)을 포함하여 이를 완화할 수 있는 몇 가지 멋진 아이디어가 있습니다. 그럼에도 불구하고 이 솔루션은 "최종성" 속도를 높여 사용자 경험을 크게 향상시킬 수 있지만 사용자가 5~20초 동안 기다려야 하는 시간을 단축하지는 않습니다.

롤업 사전 확인

지난 몇 년 동안 이더 롤업 중심 로드맵을 따라 데이터 가용성 및 기타 기능 지원을 중심으로 이더 기본 계층(L1)을 설계해 왔습니다. 이러한 기능은 사용자에게 이더 과 동일한 수준의 보안을 제공할 수 있는 Rollup(Validium 및 Plasmas)과 같은 L2 프로토콜에서 사용되지만 트랜잭션 크기는 L1보다 훨씬 큽니다.

이로 인해 이더 생태계에 우려 사항이 분리됩니다. 이더 L1은 검열 저항, 신뢰성, 안정성, 특정 핵심 기본 기능 유지 및 개선에 집중할 수 있는 반면, L2는 다양한 문화적, 기술적 절충 경험을 가진 사용자에게 집중할 수 있습니다. 하지만 이 길로 가면 피할 수 없는 문제가 발생합니다. L2는 5~20초 이내에 더 빠른 확인을 원하는 사용자에게 서비스를 제공하는 데 중점을 둡니다.

지금까지 자체 "탈중앙화 순서" 네트워크를 만드는 것은 L2의 피할 수 없는 책임이 되었습니다. 아마도 수백 밀리초마다 블록은 토큰을 스테이킹 하는 소규모 검증자 그룹에 의해 서명됩니다. 결국 이러한 L2 블록의 블록 헤더는 L1에 게시됩니다.

L2 유효성 검사기 세트는 속일 수 있습니다. 먼저 블록 B1에 서명한 다음 B1과 충돌하는 블록 B2에 서명하고 B1보다 먼저 온체인 에 커밋할 수 있습니다. 하지만 그렇게 하면 벌금이 부과되고 보증금을 잃게 됩니다. 실제로 이 접근 방식의 중앙 집중식 버전을 본 적이 있지만 Rollup은 탈중앙화 순서 네트워크를 개발하는 데 속도가 느렸습니다. 두 L2 모두에 대해 탈중앙화 순서 요구하는 것은 말도 안되는 일이라고 주장할 수 있습니다. 이는 완전히 새로운 L1을 생성하는 것과 동일한 작업을 Rollup에 요청하는 것과 같습니다. 어떤 이유로 이더 Foundation 연구원 Justin Drake는 모든 L2(및 L1)에게 공유 이더 사전 확인 메커니즘인 사전 확인 기반 액세스 권한을 제공하는 방법을 홍보해 왔습니다.

기반 사전 확인(Based preconfirmation)

사전 확인에 기반한 접근 방식은 이더 제안자가 MEV 관련 이유로 매우 정교한 행위자가 될 것이라고 가정합니다(MEV에 대한 설명은 여기를 참조하고 제안 도 참조하십시오). 기반 사전 확인 접근 방식은 이러한 복잡성을 활용하고 이러한 정교한 제안자가 사전 확인 서비스를 제공하도록 장려합니다.

기본 아이디어는 사용자가 자신의 거래가 다음 블록에 포함될 것이라는 즉각적인 보장에 대한 대가로 추가 수수료를 제공하고 해당 거래 실행 결과에 대한 설명을 받을 수 있는 표준화된 프로토콜을 만드는 것입니다. 제안자가 사용자에게 한 약속을 어기면 처벌을 받습니다.

위에서 언급했듯이 기반 사전 확인 메커니즘은 L1 거래에 대한 보호를 제공합니다. 롤업이 "기반 롤업"(참고: 기반 롤업은 2023년 3월 Justin Drake가 제안했으며 L1에 의해 순서 완전히 완료되는 롤업임)인 경우 모든 L2 블록은 L1 트랜잭션이므로 동일한 메커니즘이 모든 L2에 대해 사전 승인을 제공하는 데 사용됩니다.

우리는 실제로 무엇을 보고 있나요?

단일 슬롯 최종성을 구현한다고 가정합니다. 우리는 Orbit과 유사한 기술을 사용하여 각 슬롯 서명에 대한 검증자 수를 줄여 최소 스테이킹 금액인 32 ETH를 줄일 수 있습니다. 이는 일석이조라고 할 수 있습니다. 이에 따라 슬롯 시간은 점차 16초까지 늘어날 수 있다. 그런 다음 롤업 사전 확인 또는 기반 사전 확인을 사용하여 사용자에게 더 빠른 보증을 제공합니다. 이제 우리는 무엇을 얻나요? 에포크 앤 슬롯 아키텍처.

"그들은 동일한 그래프입니다"라는 밈이 과도하게 사용되었으므로 Gasper의 슬롯 및 에포크 아키텍처를 설명하기 위해 L2 사전 검증 그래프와 함께 몇 년 전에 그린 오래된 그래프를 함께 배치하겠습니다. 명확하게 설명할 수 있습니다.

사람들이 필연적으로 에포크 앤 슬롯 아키텍처를 사용하는 데는 심오한 철학적 이유가 있습니다. 어떤 것에 대한 대략적인 합의를 달성하려면 더 적은 시간에 어떤 것에 대한 최대 "경제적 최종성" 합의를 달성하는 것보다 더 많은 노력이 필요합니다.

간단한 이유는 노드 수입니다. 가까운 미래에 극도로 최적화된 BLS 집계와 ZK-STARK 덕분에 기존의 점진적인 탈중앙화/확정 시간/오버헤드 트레이드오프가 이제 좀 더 완만해 보이지만 기본적으로 다음 관점 그대로 유지됩니다.

· "대략적인 일관성"에는 소수의 노드만 필요한 반면, 경제적 최종성은 전체 노드의 상당 부분이 필요합니다.

· 노드 수가 일정 규모를 초과하면 서명 수집에 더 많은 시간을 투자해야 합니다.

현재 이더 에서는 12초 슬롯이 (i) 블록 게시 및 배포, (ii) 증명 (iii) 증명 집계를 위해 3개의 하위 슬롯으로 나누어집니다. 증명자 수가 훨씬 적다면 이를 두 개의 하위 슬롯으로 줄이고 슬롯 시간을 8초로 설정할 수 있습니다. 실제로 더 중요한 또 다른 요소는 노드의 "품질"입니다. 대략적인 합의에 도달하기 위해 특정 노드 하위 집합을 사용할 수도 있고 최종성을 달성하기 위해 전체 유효성 검사기 집합을 사용할 수도 있다면 이 시간을 약 2초로 합리적으로 줄일 수 있습니다.

따라서 저는 (i) 슬롯 및 에포크 아키텍처가 분명히 정확하다고 생각합니다. 그러나 (ii) 모든 슬롯 및 에포크 아키텍처가 동일한 것은 아니며 설계 공간을 더 완전히 탐색해야 합니다. 특히 Gasper만큼 밀접하게 얽혀 있지 않은 솔루션은 살펴볼 가치가 있습니다.

L2는 무엇을 해야 합니까?

제 생각에는 현재 L2가 채택할 수 있는 세 가지 합리적인 전략이 있습니다.

· 기술적인 수준이든 영적인 수준이든 '기반'이 있어야 합니다. 즉, L2는 이더 기본 계층의 기술적 속성과 그 가치(높은 탈중앙화, 검열 저항 등)에 대한 더 나은 전달 채널입니다. 가장 간단한 형태로 이러한 롤업을 "브랜드 샤드"로 생각할 수 있지만 훨씬 더 야심적일 수도 있으며 새로운 가상 머신 설계 및 기타 기술 개선에 대한 대량 실험이 필요합니다.

· “블록체인 발판을 갖춘 서버”가 되어 최대한 활용해보세요. 서버로 시작하는 경우 (i) 서버가 규칙을 준수하는지 확인하기 위한 STARK 유효성 증명을 추가하고, (ii) 거래를 철회하거나 강제할 수 있는 사용자의 권리를 보장하고, (iii) 집합적 선택의 자유를 추가합니다. 조정된 대규모 출구 또는 투표를 통해 순서 변경하는 기능을 통해 서버 효율성을 대부분 유지하면서 많은 온체인 이점을 얻었습니다.

· 타협: 추가적인 상호 운용성과 보안을 제공하기 위해 이더 사용하는 100개의 노드를 갖춘 빠른 ​​블록체인입니다. 이는 많은 L2 프로젝트의 사실상 현재 로드맵입니다.

일부 애플리케이션(예: ENS, 키 저장소 및 일부 결제 시나리오)의 경우 차단 시간은 12초이면 충분합니다. 더 짧은 승인 시간이 필요한 애플리케이션의 경우 유일한 솔루션은 슬롯 및 에포크 아키텍처입니다. 세 가지 경우 모두 "에포크"는 이더 의 SSF입니다(아마도 "단일 슬롯"이 아닌 다른 의미로 약어를 재정의할 수 있습니다. 예를 들어 "Secure Speedy Finality"가 될 수 있습니다). 그러나 위의 세 가지 경우에서는 "슬롯"이 다릅니다.

· 이더 의 기본 슬롯 및 에포크 아키텍처

· 서버 사전 확인

· 위원회 사전 확인

핵심 질문은 카테고리 (1)에서 무언가를 얼마나 잘 만들 수 있는가입니다. 특히, 정말 좋아지면 카테고리 (3)이 덜 의미가 있는 것 같습니다. Plasma 및 Validium과 같은 오프체인 데이터 L2에는 "기반"이 적용되지 않기 때문에 카테고리 (2)는 항상 존재합니다. 그러나 이더 의 기본 슬롯 및 에포크 아키텍처를 "슬롯"(즉, 사전 확인) 시간 1초로 단축할 수 있다면 카테고리 (3)의 공간은 훨씬 작아질 것입니다.

오늘날 우리는 이러한 질문에 대한 최종 답을 얻기에는 아직 멀었습니다. 블록 제안자는 얼마나 복잡해 집니까? 이 중요한 질문에 대한 답에는 상당한 불확실성이 남아 있습니다. Orbit SSF와 같은 디자인은 매우 참신하므로 Orbit SSF와 같은 슬롯 및 에포크 솔루션의 디자인 공간은 여전히 ​​더 많은 탐구가 필요합니다. 선택 사항이 많을수록 L1 및 L2 사용자를 위해 더 나은 작업을 수행할 수 있고 L2 개발자의 삶을 더 쉽게 만들 수 있습니다.

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