以太坊走向1万TPS：实时证明与原生Rollup的关键作用

以太坊正迈向每秒处理1万笔交易(TPS)的扩容新时代，而零知识证明(ZK)技术正成为这一进程的关键驱动力。本文将聚焦实时证明的技术难点、证明者的参与逻辑、L1切换过程中的安全挑战，以及"原生Rollup"如何成为ZK扩容的终极形态。

实时证明：以太坊扩容的关键拼图

实时证明指在不到12秒内对以太坊主网的一个区块完成ZK证明生成。一旦实现，以太坊就能将区块验证逻辑纳入协议本身，在保证可验证性的同时大幅提高Gas上限，从而实现L1的大规模扩容。

实现实时证明不仅需要zkVM技术，还需对以太坊协议层进行变更。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，为证明者提供更充裕的时间生成zkEVM证明。

某公司最新的zkVM在200张GPU的集群下，能够对93%的主网区块实时生成证明，预计年底前将提升至99%。以太坊还考虑将区块时间从12秒缩短至6秒，这将提升用户体验但也给证明者带来额外压力。

以太坊ZK证明者的硬件门槛

实时生成ZK证明需要强大的计算资源。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。

需要注意的是，证明者和验证者的职责不同。验证者运行节点参与共识，而证明者的任务是生成ZK证明。只要有一个满足硬件条件的诚实证明者，以太坊就能继续安全运行。

预计到明年初，证明者的GPU需求可能降低至16张显卡左右，总成本控制在1万至3万美元之间。某公司已在测试网上搭建了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。

主网切换为ZK架构的挑战

将以太坊L1主网切换为ZK架构是继PoW到PoS转换后又一重大技术挑战。需要考虑各种潜在风险，如恶意攻击者插入"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几年时间。随着生态成熟，可通过引入多样化的证明系统、完善激励机制、形式化验证等手段提升可行性与鲁棒性。

以太坊还计划构建名为"Beam Chain"的新型结构，在设计之初就为ZK优化友好。未来整个以太坖的数据验证工作可能在一台普通笔记本电脑的CPU上完成。

原生Rollup：主网"Snark化"的终极形态

在以太坊主网集成zkEVM的同时，原生Rollup的设想也开始浮现。通过在主网集成zkEVM，让以太坊L1验证者直接验证Rollup的状态转换证明，实现真正由主网验证、保障安全的L2。

这需要在以太坖L1客户端中新增"execute precompile"代码，允许验证者直接校验L2生成的ZK状态转移证明。如果实现，原生Rollup上的交易安全性将等同于主网。

原生Rollup可以是异构的，为用户提供更多样化和差异化的应用体验。尽管尚未正式写入路线图，但随着zkEVM启动、L1架构重构，为其预设接口与预编译逻辑已成为可预见的技术趋势。

乐观估计，年底可能提交相关EIP，并在Glamsterdam升级后的分叉中上线。不过这一时间表仍具有高度不确定性，需谨慎看待。