Preconf方案如何加快以太坊的交易確認速度？

6 月 30 日，Vitalik 發布新文章討論了以太坊在交易確認速度方面的問題。Vitalik 提到以太坊相比五年前已經有了很大的改進，得益於 EIP-1559（動態調整交易費用）和合併後穩定的區塊生成時間，用戶在 L1 上發送的交易通常在 5-20 秒內得到確認。然而，這個時間還可以進一步改善，對於一些明確要求幾百毫秒甚至更短延遲的應用程序來說，進一步縮短確認時間非常有意義。為了實現這一目標，以太坊社區和研究人員提出了一些實際的解決方案，其中之一是預確認（Preconfirmations）。

什麼是預確認？

Preconfirmations（preconf）是交易在被正式確認之前的一種預確認狀態。具體來說，是指交易在被礦工包含進區塊並且正式上鏈之前，由節點進行的一種臨時確認，這種臨時確認意味著多個節點驗證交易的有效性，並暫時將其儲存在內存池中。這樣可以讓用戶在短時間內獲得交易被接受的信號，從而即時獲得反饋減少等待時間，提高用戶體驗。這種預確認並不是最終的確認，仍然有可能被撤銷（比如區塊重組），但這種情況相對較少。

通常情況，在預確認機制中提議者作為提供預確認服務的角色。用戶可以通過支付額外的費用，獲得其交易將被包含在下一個區塊中的簽名承諾。如果提議者未能履行其承諾，他們將面臨經濟懲罰。

具體實現方案：Based Preconfirmations

以太坊基金會研究員 Justin Drake 一直在推廣一種以太坊預確認機制的方法：Based preconfirmations，通過具體的激勵和懲罰機制，提供快速交易確認。

在 Based preconfs 機制中為了減少交易因各種原因而未能被打包進區塊的風險，需要有額外的提議者懲罰和強制包含：

· 提議者懲罰（proposer slashing）：L1 提議者必須選擇加入額外的懲罰條件才能成為預確認者（preconfer）。這點可以通過重質押相關機制實現。

· 提議者強制包含（proposer forced inclusions）：L1 提議者必須能夠強制將交易包含在鏈上，即使在經濟性不高或其他提議者不合作的情況下。這點可以通過 inclusion lists 實現。

L1 提議者通過選擇加入以下兩個預確認懲罰條件，成為預確認者。預確認者向用戶發出簽名的預確認承諾，承諾在指定時間段內將交易包含在區塊中，並為兌現承諾獲得用戶支付的小費。

· 活躍懲罰（liveness slashing）：如果預確認者未能在指定時間段內包含預確認交易，將面臨懲罰。

· 安全懲罰（safety slashing）：如果預確認者的承諾與實際包含的交易不一致，將面臨懲罰。

此外，預確認者會根據在提議者前瞻中的位置來進行優先級的排序，以更快的執行預確認交易。提議者前瞻機制是一種用於確定未來一段時間內哪些提議者將有機會打包區塊的機制，會給每個未來的提議者分配一個位置編號，這個編號表示他們在未來區塊提議中的順序。預確認者根據他們在提議者前瞻中的位置再進行一個排序，位置編號越小的預確認者優先級越高。假設某個交易得到了預確認者 B 的承諾，那麼在 B 之前的位置編號更小的提議者（預確認者 A）可以立即將該交易打包，減少了用戶的等待時間，不必等待輪到 B 作為提議者的那個時間段。如果 B 前面提議者未能及時打包交易，預確認者 B 需要在其時間段內確保這些交易被包含，否則將面臨懲罰。

通過以上這些條件和設定，Based preconfs 可以給 L1 提供更快速地確認交易。如果 rollup 是 based 的（L2 的排序交給 L1 負責），也就是所有的 L2 區塊在邏輯上被視為 L1 的交易，那麼可以利用相同的機制來為 L2 提供預確認。

社區的討論

Justin Drake 提出了 Based preconfirmations 之後引起了社區對預確認機制的關注。之後，社區圍繞預確認的話題展開了豐富的討論，比較值得關注的有：Blockchain Capital 成員 Jonah B 提出讓用戶自定義預確認機制中的懲罰措施；獨立開發者 Matthew 提出利用鏈式預確認機制（preconf chaining）來保護提議者免受外部的意外情況如停電、網路中斷等（活躍性故障）被處罰的方法；Primev 研究員 Christian Matt 介紹了兩種預確認的模式：一種是由指定的領導者（leader-based）提供預確認，另一種則是在沒有領導者的情況下，由多個競爭者（leaderless）提供預確認。在領導者模式優點是可以提供近乎百分百的確認保證。而在無領導者模式的競爭環境有助於有效地發現預確認的價格，優化驗證者的收益。Christian Matt 還提出了結合領導者和無領導者預確認的幾種方案；以太坊基金會成員 potuz 討論了 ePBS 框架下，引入預確認機制的各種挑戰和解決方案。

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