V神：与PoW相比，为什么PoS不会大幅减少出块时间？

Vitalik Buterin

22-02-07 10:27

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原文标题：《 Why wouldn't Proof of Stake drastically reduce block times vs. Proof of Work? 》

原文作者： Vitalik Buterin

原文编译：PANews

2 月 7 日，以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 在 Reddit 论坛上发布文章《与工作量证明相比，为什么权益证明不会大幅减少出块时间？》（Why wouldn't Proof of Stake drastically reduce block times vs. Proof of Work?），相关内容翻译如下：

缩短区块链的出块时间限制与安全性和去中心化有关，具体来说，对于那些拥有更好网络连接的节点，它们可以获得巨大经济优势，但在这种情况下，也会导致其他风险，比如以太坊挖矿和质押变得更加中心化（使用 AWS 这样的中心化服务）。

在工作量证明（PoW）中，核心问题是区块随机出现，也就是说，如果平均出块时间是 13 秒，这意味着接下来的两个区块有 1/13 的机会在 1 秒内出现。当两个区块看起来靠得很近时，具有更好网络连接的矿工在传播自己的区块方面具有优势（即网络连接更好的矿工可以最先向网络广播发布自己的区块），因此他们可以击败另一个对手。在 13 秒的出块时间内，这种状况是可以容忍的，尤其是在叔块奖励（uncle rewards）减少了出块时间略晚产生经济损失的情况下。但是如果出块时间缩短为 3 秒，那么可能会是一个巨大的问题。（注：在以太坊中，孤块被称为「叔块」uncle block，它们可以为主链的安全作出贡献，以太坊的 GHOST 协议支付报酬给叔块，这将激励矿工在新发现的区块中去引用叔块。）

在权益证明中，以太坊区块链将会每 12 秒均匀完成一次出块，因此不存在上述问题。然而，另一个问题出现了——以太坊的权益证明机制试图在一个 slot 之后为区块提供更高水平的确认，这需要每个 slot 有数千个签名（目前约为 9100 个）才能包含在下一个 slot 中，而这个过程需要大量时间并会因此产生延迟。延迟时间更像是对数性增长而不是线性增长，更重要的是，将 slot 时间减半并在每个 slot 期间执行约 4550 个签名是行不通的，因为即便 slot 时间变得更短，但在每个 slot 期间仍然需要几乎一样长的时间。不仅如此，聚合大量签名也是一个大问题，因为这个过程需要多轮网络通信，即便这个过程能在 6 秒甚至更短的时间内安全完成，但最后也可能因为签名数量过多而无法按时上链，最终反而又让那些高度中心化的网络参与者（节点）获利。现阶段，以太坊权益证明网络设置的 12 秒出块时间是保守的，但可以为我们提供应对此类风险的良好缓冲。

我不希望将来每个 slot 时间会减少很多，以太坊区块链最终很有可能在单个 slot 期间完成交易确认（实际上就是在单个 slot 期间完成交易），而不是像现在这样仅仅进行交易强确认。如果某个以太坊链上应用需要快速确认交易，那么它们将不得不依赖通道，或是带有预确认排序器的 Rollups。简而言之，我们也在积极研究以太坊协议内机制并希望相关机制能在几秒钟内为用户提供更有力的交易确认保证并将交易包含在下一个或另一个近期区块中。