Vitalik首推区块最终确定性：12秒内完成

作者：bread

编译：Golem，Odaily 星球日报

编者按：以太坊创始人 Vitalik 在其今日所写的新文《Possible futures of the Ethereum protocol, part 1: The Merge》中提到了以太坊在技术上还需要改进的地方及原因和路径，其中首要就是要将区块最终确定性由 2-3 个 epoch（~ 15 分钟）的时间改成在一个 slot（～ 12 秒）中完成最终确定。那么，让 Vitalik 如此重视的最终确定性（Finality）究竟是什么？其在以太坊和 L2 中是如何实现的呢？

加密研究员 BREAD 的文章《WTF is Finality?》用类比的方式解释区块的最终确定性及实现过程。星球日报特编译如下，希望对读者理解有帮助。

类比最终确定性（Finality）

按照我的「WTF is……」系列文章的传统，我喜欢从现实生活中的类比开始，如果人们不愿意了解底层细节，就可以跳出来只了解要点。对于最终确定性（Finality），我们可以使用混凝土随着时间硬化的例子，如图：

这就是对区块链里「最终确定性」最高级的解释，就像混凝土一样，随着时间的推移，从浇筑（初始确认）到初凝（多次确认），初始块被判定为「假」变得越来越困难，直到它完全硬化（最终确定）。一旦到了最后，就几乎不可能改变了。

对应在区块链中具体的顺序为：

已提交（Submitted） > 已确认（Confirmed）> 最终确定（Finalized）

如果您还想深入了解最终确定性的方式、内容和原因（在以太坊环境中），欢迎继续往下阅读。

什么是最终确定性（Finality）？

让我们尝试围绕这个概念了解一些结构并理解它。以下是对最终确定性及相关概念的解释：

Slot（又称区块时间）：可能它的替代名称区块时间会更好理解，时隙或区块时间是给系统的时间量，以便其生成新交易区块并附加到当前的链上。例如以太坊的 Slot 为 12 秒，Base 为 2 秒，Solana 则是 0.4 秒。

Confirmation：确认，这是当交易正式进入已被添加到当前链的区块里时发生的事情。它现在作为账本的一部分被 「确认」 ，并且随着后续区块不断的被添加到账本中，确认数将越来越多。

Epoch：每 32 个 Slots 被称为一个 Epoch。这是区块链中的二级结构，用于委派角色和职责。Slot 用于构建区块，而 Epochs 用于数据传播、奖励分配、验证者选择等。

Checkpoint Block：检查点区块，这是在 Epoch 中创建的第一个区块，用作检查链历史的参考点。

Finality：最终确定性，这是交易被视为不可逆转地添加到给定链的账本中的点。不过，就技术属性而言，这个术语在各个链中的使用并不统一，因此最好不要在所有情况下都假设标准相同。在以太坊生态系统中，当 2 个 Epoch 过去时（~ 13 分钟）就达到了最终确认性；在 Optimistic L2 中需要等当欺诈争议期过去时（~ 7 天）；在 ZK L2 中， 由于有效性证明提供的保证，存在 2 个有争议的最终确定性时刻：本地（当在 L2 上生成证明时 [~几分钟]）和全局最终确定性（当证明发布到以太坊并在那里完成时 [~ 13 分钟]）。

Block Reorganization（「Reorg」）：区块重组，这是指曾经作为链一部分被确认的区块由于某种原因不再被视为有效，并且形成了新的链。这通常会伴随惩罚。

下图尝试在单个图像中可视化所有这些术语，以使它们更容易理解：

最终确定性是如何进行的？

最终确定性（Finality）在区块链中是一个关键概念，它确保交易一旦被确认，就几乎不可能被逆转。让我们深入探讨一下这个过程是如何在以太坊和 L2 中实现的。

在以太坊中，最终确定性通过 Casper FFG（Friendly Finality Gadget）协议实现。这个协议在每个 Epoch 的开始和结束时创建检查点，并通过验证者投票来确定这些检查点的最终性。当一个检查点获得足够的投票支持（通常是 2/3 的验证者），它就被认为是最终确定的。这意味着在以太坊上，交易在经过大约 13 分钟（2 个 Epoch）后被视为最终确定。

在 L2 解决方案中，最终确定性的实现方式有所不同。Optimistic Rollup 依赖于欺诈证明机制。在这种情况下，交易在 L2 上被确认后，需要等待一个欺诈争议期（通常是 7 天），在此期间任何人可以对交易提出挑战。如果没有挑战，交易将被视为最终确定。

而在 ZK Rollup 中，最终确定性通过有效性证明实现。ZK Rollup 在 L2 上生成证明，然后将这些证明发布到以太坊主链上。当证明在以太坊上被验证并接受后，交易就被视为最终确定。ZK Rollup 的最终确定性有两个阶段：本地最终确定性（在 L2 上生成证明时，通常几分钟内完成）和全局最终确定性（当证明在以太坊上被验证时，大约 13 分钟）。

总的来说，最终确定性是区块链技术中确保交易不可逆转的重要机制，不同的区块链和 L2 解决方案通过不同的技术手段来实现这一目标。理解这些机制对于评估区块链系统的安全性和可靠性至关重要。