以太坊邁向萬級 TPS：實時證明與原生 Rollup 的關鍵作用

以太坊正在向每秒處理 1 萬筆交易的目標邁進，而零知識證明技術正成爲這一擴容進程的核心驅動力。本文將聚焦於實時證明的技術挑戰、證明者的參與機制、主網架構切換面臨的安全問題，以及"原生 Rollup"如何成爲零知識擴容的最終形態。

實時證明：以太坊擴容的關鍵技術

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零知識證明的生成過程。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，從而實現主網的大規模擴容。

實現實時證明不僅需要先進的 zkVM 技術，還需要對以太坊協議層進行調整。預計明年的網路升級將引入"區塊驗證與立即執行的解耦"機制，爲證明者提供更充足的時間生成 zkEVM 證明。

某區塊鏈項目已發布最新的 zkVM，在 200 張 GPU 的集羣下，能夠對 93% 的主網區塊實時生成證明。他們有信心在年底前將這一比例提高到 99%。對於無法及時生成證明的極少數區塊，協議設計中已考慮容錯機制。

以太坊還在考慮將區塊時間從 12 秒縮短至 6 秒，這將顯著提升用戶體驗，但也給證明者帶來了更大的挑戰。不過，考慮到零知識技術每年性能都能提升 10 倍，業內人士對此並不擔心。

以太坊證明者的硬件要求

爲實現實時證明，以太坊基金會爲證明者設定了初步技術目標：硬件成本控制在 10 萬美元以內，電力消耗低於 10 千瓦。這個要求雖然看似不低，但實際上比運行大型數據中心的門檻要低得多。

需要注意的是，證明者和驗證者是兩個不同的角色。驗證者運行節點參與共識，而證明者的任務是生成零知識證明。一旦某筆交易的證明被正確生成，網路中只需驗證該證明的正確性，無需重復執行交易。

業內預計，到明年初，證明者的硬件需求可能降低至 16 張顯卡左右，總成本控制在 1 萬至 3 萬美元之間。同時，已有項目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，讓時間更短、成本更低的參與者勝出。

主網切換爲零知識架構的挑戰

將以太坊主網切換爲零知識證明架構，是繼去年從工作量證明過渡到權益證明之後的又一次重大技術挑戰。這個過程不僅需要重構協議層，還必須考慮各種潛在的安全風險。

可能的風險包括惡意攻擊者插入"證明者殺手"導致網路驗證機制失效，或網路活躍度驟降導致交易手續費不足以支付證明成本等。整個過渡過程可能需要幾年時間，特別需要關注安全方面的隱患。

以太坊還計劃對共識層進行根本性的架構重構，構建名爲"Beam Chain"的新型結構，目標是在設計之初就爲零知識證明優化。未來整個以太坊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：零知識擴容的終極形態

隨着主網集成 zkEVM，"原生 Rollup"的概念開始浮現。通過將 zkEVM 集成至主網，讓以太坊驗證者直接驗證 Rollup 的狀態轉換證明，實現真正由主網驗證、保障安全的二層網路。

這需要在以太坊客戶端中新增"execute precompile"代碼，允許驗證者直接校驗二層網路生成的零知識狀態轉移證明。如果實現，未來無論是發生在主網還是原生 Rollup 上的交易，其最終結算與安全性都將由同一組以太坊驗證者保障。

原生 Rollup 被視爲 ETH 2.0 分片方案的升級版，不再是運行 64 個結構相同的分片鏈，而是以高度可編程、可定制的方式構建異構 Rollup 系統，服務不同場景與用戶需求。

雖然原生 Rollup 尚未正式寫入以太坊路線圖，但隨着 zkEVM 啓動、主網架構重構，爲其預設接口與預編譯邏輯已成爲可預見的技術趨勢。如果進展順利，相關改進提案可能在年底提交，並在後續的網路升級中落地部署。