以太坊擴容新時代：邁向萬級 TPS

以太坊正在朝着每秒處理 1 萬筆交易的目標邁進，零知識證明（ZK）技術成爲這一擴容計劃的核心驅動力。本文將深入探討 ZK 技術、zkEVM 路線圖以及以太坊 L1 擴容計劃。

以太坊擴容的新方向

在以太坊創世區塊即將迎來十周年之際，其擴容路線圖正在探索新的方向和願景。經過多年圍繞 L2 擴容的探索，以太坊 L1 終於找到了一條在保持高度去中心化的同時實現大規模擴容的可行路徑。

未來幾年，以太坊的 Gas 上限和 TPS 有望每年提升數倍。驗證者將不再需要重復執行每筆交易，而是通過驗證零知識證明來確認交易的正確性，這將使底層網路的 TPS 提升至每秒上萬筆。

同時，L2 也將同步擴容，實現每秒數十萬甚至數百萬筆交易處理能力。一種名爲"原生 Rollup"的新型 L2 將像可編程分片一樣運行，提供與 L1 相同的安全性。

以太坊基金會核心研究員 Justin Drake 表示："我們正處於以太坊擴容的關鍵轉折點，我堅信我們即將進入 L1 的 GigaGas 時代——大約 1 萬 TPS，而開啓這一時代的關鍵是 zkEVM 與實時證明。"

Drake 的長期目標是在 10 年內讓以太坊生態能夠實現 1000 萬 TPS。這意味着未來將是一個"網路中的網路"架構：不同 L2 各自承擔不同場景，共同擴展整個生態以滿足全球需求。

以太坊 L1 擴容的挑戰

以太坊一直對去中心化有着近乎執着的堅持。雖然其他區塊鏈早已開始嘗試使用更強大的硬件和計算能力來提高吞吐量，但以太坊堅持低門檻設計，甚至可以在樹莓派上運行。這種設計使得超過 15,000 個公開節點和上百萬驗證者參與網路，使得交易審查幾乎不可能，並增強了網路對攻擊的抵抗力。

然而，這種高度去中心化的代價是速度極慢——當前 TPS 僅爲每秒 18-20 筆交易，遠低於其他區塊鏈。正是因爲在保持去中心化前提下主網擴容空間有限，以太坊在 2020 年不得不走上了 L2 分層擴容這條路。

ZK 技術：突破區塊鏈不可能三角

零知識證明技術被視爲突破"區塊鏈不可能三角"的關鍵。它能夠在不泄露交易細節的前提下，數學上證明一大批復雜交易已被正確執行。生成 ZK 證明的過程雖然復雜，但驗證一份證明是否正確卻既快又輕量。

未來，以太坊驗證者只需檢查一份極小的 ZK 證明的數學結果，而無需逐筆重算所有交易。這種方式大大降低了驗證的計算量，甚至連售價 7 美元的 Raspberry Pi Pico 都能勝任驗證工作。

zkEVM：通往萬級 TPS 的路線圖

以太坊基金會近期透露，未來一年內，L1 主網可能集成零知識證明驅動的以太坊虛擬機（zkEVM）。許多 ZK 技術的實用化探索已經在 L2 網路開始，如 Linea 這樣 100% 兼容 EVM 的 ZK Rollup 公鏈。

Linea 負責人 Declan Fox 解釋說，ZK 技術爲區塊鏈的不可能三角提供了答案："ZK 的魔力在於，我們可以大幅提高 L1 的 Gas 上限，而計算量的擴展並不會讓驗證變得更復雜。"

漸進式升級路線

以太坊的 zkEVM 集成將是一個循序漸進的過程。未來將發布兩到三個支持 ZK 驗證的改造版客戶端，驗證者可以選擇通過檢查零知識證明來完成驗證。最初，只有少數驗證者會率先切換到新的驗證模式，以便在早期排查和修復潛在問題。

用戶將主要感受到 L1 的 Gas 上限逐步提高，即網路的經濟活動能力增強。近期，L1 Gas 上限已提高 22%，達到 4500 萬。有研究員提出每年自動三次上調 Gas 上限的建議，按此計劃，四年後以太坊主網可實現約 2000 TPS。

Justin Drake 更是提出將這一節奏延長兩年，到 2031 年可達到 1 gigagas 的吞吐量，實現約 1 萬 TPS。這一宏偉目標的實現將標志着以太坊進入一個全新的擴容時代。