以太坊走向1萬TPS：實時證明與原生Rollup的關鍵作用

以太坊正邁向每秒處理1萬筆交易(TPS)的擴容新時代，而零知識證明(ZK)技術正成爲這一進程的關鍵驅動力。本文將聚焦實時證明的技術難點、證明者的參與邏輯、L1切換過程中的安全挑戰，以及"原生Rollup"如何成爲ZK擴容的終極形態。

實時證明：以太坊擴容的關鍵拼圖

實時證明指在不到12秒內對以太坊主網的一個區塊完成ZK證明生成。一旦實現，以太坊就能將區塊驗證邏輯納入協議本身，在保證可驗證性的同時大幅提高Gas上限，從而實現L1的大規模擴容。

實現實時證明不僅需要zkVM技術，還需對以太坊協議層進行變更。預計明年的Glamsterdam升級將引入"區塊驗證與立即執行的解耦"機制，爲證明者提供更充裕的時間生成zkEVM證明。

某公司最新的zkVM在200張GPU的集羣下，能夠對93%的主網區塊實時生成證明，預計年底前將提升至99%。以太坊還考慮將區塊時間從12秒縮短至6秒，這將提升用戶體驗但也給證明者帶來額外壓力。

以太坊ZK證明者的硬件門檻

實時生成ZK證明需要強大的計算資源。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。

需要注意的是，證明者和驗證者的職責不同。驗證者運行節點參與共識，而證明者的任務是生成ZK證明。只要有一個滿足硬件條件的誠實證明者，以太坊就能繼續安全運行。

預計到明年初，證明者的GPU需求可能降低至16張顯卡左右，總成本控制在1萬至3萬美元之間。某公司已在測試網上搭建了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。

主網切換爲ZK架構的挑戰

將以太坊L1主網切換爲ZK架構是繼PoW到PoS轉換後又一重大技術挑戰。需要考慮各種潛在風險，如惡意攻擊者插入"證明者殺手"導致驗證機制失效，或網路活躍度驟降影響可持續性等。

整個過渡過程可能需要幾年時間。隨着生態成熟，可通過引入多樣化的證明系統、完善激勵機制、形式化驗證等手段提升可行性與魯棒性。

以太坊還計劃構建名爲"Beam Chain"的新型結構，在設計之初就爲ZK優化友好。未來整個以太坖的數據驗證工作可能在一臺普通筆記本電腦的CPU上完成。

原生Rollup：主網"Snark化"的終極形態

在以太坊主網集成zkEVM的同時，原生Rollup的設想也開始浮現。通過在主網集成zkEVM，讓以太坊L1驗證者直接驗證Rollup的狀態轉換證明，實現真正由主網驗證、保障安全的L2。

這需要在以太坖L1客戶端中新增"execute precompile"代碼，允許驗證者直接校驗L2生成的ZK狀態轉移證明。如果實現，原生Rollup上的交易安全性將等同於主網。

原生Rollup可以是異構的，爲用戶提供更多樣化和差異化的應用體驗。盡管尚未正式寫入路線圖，但隨着zkEVM啓動、L1架構重構，爲其預設接口與預編譯邏輯已成爲可預見的技術趨勢。

樂觀估計，年底可能提交相關EIP，並在Glamsterdam升級後的分叉中上線。不過這一時間表仍具有高度不確定性，需謹慎看待。