以太坊迈向 1 万 TPS 的扩容新时代：ZK 技术的核心角色

以太坊正朝着每秒处理 1 万笔交易的扩容目标迈进，而零知识证明（ZK）技术在这一进程中扮演着关键角色。本文将深入探讨实时证明的技术挑战、证明者的参与机制、主网架构切换中的安全考量，以及"原生 Rollup"如何成为 ZK 扩容的最终形态。

实时证明：扩容关键技术

实时证明是指在不到 12 秒内对以太坊主网的一个区块完成 ZK 证明生成。这一技术突破将使以太坊能够在保持可验证性的同时大幅提升 Gas 上限，从而实现 L1 层面的显著扩容。

为实现实时证明，以太坊计划在明年的升级中引入"区块验证与立即执行的解耦"机制，为证明者提供更充足的时间生成 zkEVM 证明。某技术团队已宣布其最新 zkVM 在大规模 GPU 集群支持下，能够对绝大多数主网区块实时生成证明，并有望在年底前将成功率提升至 99%。

此外，以太坊还在考虑将区块时间缩短至 6 秒，这虽然会给证明者带来更大压力，但考虑到 ZK 技术的快速进步，业内人士对此保持乐观态度。

证明者的硬件要求与参与机制

以太坊基金会为证明者设定的初步技术目标是：硬件成本控制在 10 万美元以内，电力消耗低于 10 千瓦。这一要求虽然看似不低，但仍在个人开发者的可承受范围内。

值得注意的是，证明者与验证者是两个不同的角色。验证者负责运行节点、参与共识，而证明者的任务是生成 ZK 证明。一旦证明生成完毕，网络中只需验证该证明的正确性，无需重复执行交易。

某团队已在测试网上构建了一个由数百个证明者组成的去中心化网络，采用竞争式证明机制。这意味着在未来的 ZK 驱动的以太坊中，可能会出现类似于挖矿的竞争机制，只是从计算区块变成了计算证明。

主网架构切换的挑战

将以太坊主网切换为 ZK 架构是一项巨大的技术挑战，需要对协议层进行全面重构，并仔细考虑各种潜在风险。例如，恶意攻击者可能会插入"证明者杀手"交易，导致网络验证机制失效；或者网络活跃度骤降，交易手续费收入不足以支付证明生成成本。

业内专家预计，整个过渡过程可能需要几年时间。随着生态系统的成熟，可以通过引入多样化的证明系统、完善激励机制以及形式化验证等手段，逐步提高 ZK 技术在以太坊 L1 上的可行性和稳定性。

原生 Rollup：ZK 扩容的终极形态

"原生 Rollup"是一个长期设想，旨在通过将 zkEVM 集成到主网，实现由以太坊 L1 验证者直接验证 Rollup 状态转换证明的机制。这将使得在原生 Rollup 上进行的交易在安全性和信任度上与主网完全等同。

实现原生 Rollup 需要在以太坊 L1 客户端中添加新的代码模块，允许验证者直接校验 L2 生成的 ZK 状态转移证明。这一机制被视为 ETH 2.0 分片方案的升级版，能够以更灵活、可定制的方式构建异构 Rollup 系统，满足不同场景和用户需求。

尽管原生 Rollup 尚未正式写入以太坊路线图，但随着 zkEVM 的正式启动和 L1 架构的逐步重构，为其预设接口和预编译逻辑已成为可预见的技术趋势。如果进展顺利，相关提案可能在年底提交，并在后续的网络升级中落地。