以太坊邁向 1 萬 TPS 的擴容新時代：ZK 技術的核心角色

以太坊正朝着每秒處理 1 萬筆交易的擴容目標邁進，而零知識證明（ZK）技術在這一進程中扮演着關鍵角色。本文將深入探討實時證明的技術挑戰、證明者的參與機制、主網架構切換中的安全考量，以及"原生 Rollup"如何成爲 ZK 擴容的最終形態。

實時證明：擴容關鍵技術

實時證明是指在不到 12 秒內對以太坊主網的一個區塊完成 ZK 證明生成。這一技術突破將使以太坊能夠在保持可驗證性的同時大幅提升 Gas 上限，從而實現 L1 層面的顯著擴容。

爲實現實時證明，以太坊計劃在明年的升級中引入"區塊驗證與立即執行的解耦"機制，爲證明者提供更充足的時間生成 zkEVM 證明。某技術團隊已宣布其最新 zkVM 在大規模 GPU 集羣支持下，能夠對絕大多數主網區塊實時生成證明，並有望在年底前將成功率提升至 99%。

此外，以太坊還在考慮將區塊時間縮短至 6 秒，這雖然會給證明者帶來更大壓力，但考慮到 ZK 技術的快速進步，業內人士對此保持樂觀態度。

證明者的硬件要求與參與機制

以太坊基金會爲證明者設定的初步技術目標是：硬件成本控制在 10 萬美元以內，電力消耗低於 10 千瓦。這一要求雖然看似不低，但仍在個人開發者的可承受範圍內。

值得注意的是，證明者與驗證者是兩個不同的角色。驗證者負責運行節點、參與共識，而證明者的任務是生成 ZK 證明。一旦證明生成完畢，網路中只需驗證該證明的正確性，無需重復執行交易。

某團隊已在測試網上構建了一個由數百個證明者組成的去中心化網路，採用競爭式證明機制。這意味着在未來的 ZK 驅動的以太坊中，可能會出現類似於挖礦的競爭機制，只是從計算區塊變成了計算證明。

主網架構切換的挑戰

將以太坊主網切換爲 ZK 架構是一項巨大的技術挑戰，需要對協議層進行全面重構，並仔細考慮各種潛在風險。例如，惡意攻擊者可能會插入"證明者殺手"交易，導致網路驗證機制失效；或者網路活躍度驟降，交易手續費收入不足以支付證明生成成本。

業內專家預計，整個過渡過程可能需要幾年時間。隨着生態系統的成熟，可以通過引入多樣化的證明系統、完善激勵機制以及形式化驗證等手段，逐步提高 ZK 技術在以太坊 L1 上的可行性和穩定性。

原生 Rollup：ZK 擴容的終極形態

"原生 Rollup"是一個長期設想，旨在通過將 zkEVM 集成到主網，實現由以太坊 L1 驗證者直接驗證 Rollup 狀態轉換證明的機制。這將使得在原生 Rollup 上進行的交易在安全性和信任度上與主網完全等同。

實現原生 Rollup 需要在以太坊 L1 客戶端中添加新的代碼模塊，允許驗證者直接校驗 L2 生成的 ZK 狀態轉移證明。這一機制被視爲 ETH 2.0 分片方案的升級版，能夠以更靈活、可定制的方式構建異構 Rollup 系統，滿足不同場景和用戶需求。

盡管原生 Rollup 尚未正式寫入以太坊路線圖，但隨着 zkEVM 的正式啓動和 L1 架構的逐步重構，爲其預設接口和預編譯邏輯已成爲可預見的技術趨勢。如果進展順利，相關提案可能在年底提交，並在後續的網路升級中落地。