以太坊扩容新时代：ZK技术驱动1万TPS目标

以太坊正朝着每秒处理1万笔交易(TPS)的扩容目标迈进，零知识证明(ZK)技术正成为这一进程的关键推动力。本文将聚焦实时证明的技术挑战、证明者的参与机制、L1切换过程中的安全问题，以及"原生Rollup"如何成为ZK扩容的最终形态。

实时证明：以太坊扩容的核心环节

实时证明是指能在12秒内对以太坊主网的一个区块完成ZK证明生成。一旦实现，以太坊就可将区块验证逻辑纳入协议本身，大幅提高Gas上限，实现L1大规模扩容。

实现实时证明不仅需要zkVM技术，还需对以太坊协议层进行调整。预计明年的Glamsterdam升级将引入"区块验证与立即执行的解耦"机制，为证明者提供充足时间生成zkEVM证明。

技术上，某团队最新的zkVM在200张GPU集群下，能对93%的主网区块实时生成证明，年底有望达到99%。以太坊还考虑将区块时间缩短至6秒，这将给证明者带来更大挑战。

以太坊ZK证明者的硬件要求

实时生成ZK证明需要强大计算资源。以太坊基金会为证明者设定的初步目标是：硬件成本10万美元以内，耗电低于10千瓦。

需要注意的是，证明者与验证者是不同角色。验证者运行节点参与共识，证明者负责生成ZK证明。只要有一个诚实的证明者，以太坊就能安全运行。

预计到明年初，证明者所需GPU可能降至16张左右，总成本控制在1-3万美元间。未来，证明者之间将形成竞争机制，类似于挖矿。

主网切换为ZK架构面临的挑战

将以太坊L1切换为ZK架构是继PoW转PoS后又一重大技术挑战，需要对协议层重构并考虑各种安全风险。

潜在风险包括恶意攻击者插入"证明者杀手"导致验证机制失效，或网络活跃度骤降影响可持续性等。整个过渡过程可能需要数年，尤其要关注安全隐患。

以太坊还计划构建"Beam Chain"新结构，在设计之初就对ZK友好。未来整个以太坊的数据验证或可在普通笔记本CPU上完成。

原生Rollup：ZK扩容的终极形态

随着主网集成zkEVM，"原生Rollup"的设想开始浮现。这将让以太坊L1验证者直接验证Rollup的状态转换证明，实现真正由主网保障安全的L2。

原生Rollup若实现，L1和L2交易的最终结算与安全性将完全等同，都由以太坊验证者保障。这意味着在原生Rollup上存入资产，安全性将等同于直接存入主网。

与ETH 2.0同构分片不同，原生Rollup可以是异构的，为用户提供更多样化的应用体验。尽管尚未正式写入路线图，但随着技术发展，为其预设接口已成为可预见的趋势。

乐观估计，相关提案可能年底提交，并在Glamsterdam升级后的分叉中上线。但这一时间表仍存在不确定性，需谨慎看待。