从实时证明到原生 Rollup:ZK 驱动下的以太坊扩容终局

2025年08月10日 10:01:26 加密货币 投稿:互联网
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以太坊正在迈向 1 万 TPS 的扩容新时代,而零知识证明(ZK)技术正成为关键驱动力,本文是我们整理的《以太坊 1万 TPS 路线图》第二篇,将聚焦于实时证明的技术难点、Prover 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。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

如果说 ZK 化是以太坊技术重构的起点,那么「实时证明」与「原生 Rollup」则是这场扩容革命的核心落地环节。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

本篇我们将继续深入探讨以太坊主网上如何实现 12 秒级的 ZK 实时证明、成为 Prover 的硬件门槛与激励机制是怎样的、原生 Rollup 将如何改写以太坊 L2 的格局。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

01、实时证明:以太坊扩容的关键拼图

在以太坊迈向 1 万 TPS 的路线图上,有一个不可或缺的技术突破点:实时证明(real-time proving)。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

Succinct 联合创始人 Uma Roy 如此解释:「实时证明,指的是能够在不到 12 秒内,对以太坊主网的一个区块完成 ZK 证明的生成过程」。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

这意味着什么?一旦实现实时证明,以太坊就能将其区块验证逻辑纳入协议本身,并在不牺牲可验证性的前提下,几乎「任意」地提高 Gas 上限,从而实现 L1 的大规模扩容(编者注:以太坊主网每个区块的生成时间为 12 秒,因此「实时」是指在每个区块周期内完成证明)。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

不过要实现实时证明,仅靠 zkVM 技术本身还不够,还需要对以太坊协议层进行变更。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

以太坊基金会的 Ladislaus 指出,预计将在明年 Glamsterdam 升级中引入一个关键机制——「区块验证与立即执行的解耦」,这将为 Prover(证明者)提供更充裕的时间,在一个完整 slot 内生成 zkEVM 证明,从而实现真正意义上的实时处理。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

技术实现方面,Succinct 已发布其最新的 SP1 Hypercube zkVM,在 200 张 GPU 的集群下,能够对 1 万个主网区块中的 93% 实时生成证明。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

Roy 表示他们有信心在今年年底前,将这个成功率提升到 99%。尽管一些难以处理的区块仍可能导致极少数区块无法及时生成证明,但协议设计中已考虑容错机制,例如允许跳过该区块,进入下一个区块继续处理。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

更进一步,以太坊还在考虑将区块时间从 12 秒缩短至 6 秒(作为 Glamsterdam 的另一潜在提案),这将显著提升用户体验和交易确认速度,但这也给 ZK Prover 带来了额外压力——对于证明者来说,任务的难度增加了一倍。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

不过 Roy 并不担心,毕竟 ZK 技术每年性能都能提升 10 倍,就算区块时间减半,也能应对。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

6 月 Linea 也宣布其网络上已能实现 100% 的链上活动由 ZK 证明覆盖,虽然 Linea 当前 TPS 仅为 2,但这并非性能限制,而是受限于使用需求。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

值得注意的是,Linea 区块间隔仅 2 秒,ZK 证明通过智能合约上传至以太坊 L1 验证,这一模型,或许正是未来主网「ZK 化」的先行版本。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

02、以太坊 ZK 证明者的硬件门槛高么?

想要实时生成 ZK 证明,当然离不开强大的计算资源。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

以太坊基金会目前为 Prover 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,大约相当于一台特斯拉 Powerwall 家用电池的耗电水平。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

这个数字听起来并不「轻量」,以太坊批评者 Justin Bons(Cyber Capital 创始人)就称其为「远超 Solana 验证节点的疯狂硬件要求」,但这其实是混淆了两种完全不同的角色。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

以太坊基金会协议协调团队的 Ladislaus 指出:Prover 和 Validator(验证者)的职责不同,不能混为一谈——验证者运行节点,参与共识;而 Prover 的任务是生成 ZK 证明,一旦某笔交易的 ZK 证明被正确生成,网络中只需验证该证明是否正确即可,而不需要重复执行交易。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

正因为此,Ladislaus 表示乐观,「只要能找到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,我们故意将门槛压在数据中心以下,甚至即使不是大型机构或数据中心,只要是有技术能力的个人开发者,也能在家中运行 Prover」。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

目前这个 10 万美元的硬件配置只是初始目标,以太坊基金会研究员 Sophia Gold 预计,到今年 11 月 Devconnect 阿根廷开发者大会之前,主流 Prover 有望达标。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

Succinct 联合创始人 Roy 预计到明年初,可以将 GPU 需求降低至 16 张显卡左右,总成本也将控制在 1 万至 3 万美元之间。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

与此同时,Succinct 已经在测试网上搭建了一个由「数百个 Prover」组成的去中心化网络,累计生成了数百万份证明。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

这个系统的核心逻辑是竞争式证明,即所有 Prover 参与竞标,每轮选择一个中标者来执行 zk 证明,目标是让时间更短、成本更低的参与者胜出,形成类算力竞价机制。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

这意味着,在 ZK 驱动的以太坊未来中,矿工精神将以另一种形式重现——只是角色从算区块,变成了算证明。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

03、主网切为 ZK 架构:一场高难度系统迁移

将以太坊 L1 主网切换为零知识证明(ZK)架构,是继 2022 年从工作量证明(PoW)过渡到权益证明(PoS)之后,又一次几乎同等级别的技术挑战,整个过程不仅需要对协议层进行重构,还必须严密考虑各种潜在的边缘场景和安全风险,以防网络运行中断。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

在今年 7 月的一次 EthProofs 会议中,研究员 Justin Drake 就提到了多个可能的风险隐患。例如恶意攻击者可能会向区块中插入所谓的「prover killer(证明者杀手)」,从而导致整个网络验证机制失效;又或者网络活跃度骤降,产生的交易手续费收入不足以支付生成 ZK 证明的成本,从而影响网络可持续性。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

以太坊基金会协议协调团队的 Ladislaus 表示,整个过渡过程可能需要几年时间,尤其要关注安全方面的隐患。ZK 虚拟机(zkVM)作为一项仍处于早期阶段的复杂技术,极有可能会出现各种漏洞。但随着生态成熟,我们可以通过引入多样化的证明系统(proof diversity)、激励机制的完善、以及形式化验证等手段,逐步提升其在以太坊 L1 上的可行性与鲁棒性。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

与此同时,以太坊还计划对其共识层进行根本性的架构重构,即构建名为「Beam Chain」的新型结构,目标是在设计之初就为 ZK 优化友好,Drake 甚至表示,未来整个以太坊的数据验证工作将可以在一台普通笔记本电脑的 CPU 上完成。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

04、主网「Snark 化」:原生 Rollup 要来了

在以太坊主网集成 zkEVM 的同时,另一个长期设想也开始逐步浮现:原生 Rollup(Native Rollup)。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

目前的 Rollup(无论是 Optimistic 还是 ZK 类型)都采用独立的证明系统,其安全性依赖于自身的验证者或排序器机制,与以太坊主网之间存在一定的信任假设。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

而「原生 Rollup」的愿景则是完全不同的——通过将 zkEVM 集成至主网,让以太坊 L1 验证者直接验证 Rollup 的状态转换证明,从而实现真正由主网验证、主网保障安全的 L2。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

这需要在以太坊 L1 客户端中新增一段关键代码「execute precompile」,允许验证者直接校验 L2 生成的 ZK 状态转移证明,正如以太坊基金会协议协调员 Ladislaus 所说,「L1 验证者将消费这些 Rollup 的执行证明,并验证其正确性」。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

换句话说,如果原生 Rollup 成真,那么未来无论是一笔发生在 L1 的交易,还是一笔发生在原生 Rollup 上的交易,其最终结算与安全性都由同一组以太坊验证者保障,信任级别将完全等同。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

这意味着在原生 Rollup 上存入 1000 万美元,其安全性将等同于直接存入以太坊主网。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

Linea 项目负责人 Declan Fox 表示,他们的长期目标就是成为一个原生 Rollup,他认为这是 ETH 2.0 分片方案的「升级版」——不再是硬性运行 64 个结构相同的分片链,而是以高度可编程、可定制的方式构建异构 Rollup 系统,服务不同场景与用户需求。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

与过去 ETH 2.0 的同构分片架构不同,原生 Rollup 可以是异构的,为最终用户提供更多样化和差异化的应用体验。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

尽管原生 Rollup 尚未正式写入以太坊路线图,但随着 zkEVM 正式启动、L1 架构逐步重构,为其预设接口与预编译逻辑,显然已经成为可预见的技术趋势。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

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Ladislaus 总结道,「在将 EVM Snark 化(即集成 ZK 证明能力)与推进原生 Rollup 上,以太坊存在高度的技术协同,因为这两者共享底层 ZK 技术堆栈」,当然这一进程仍需通过以太坊社区治理,形成 EIP(以太坊改进提案),并最终在一次硬分叉中落地部署。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

乐观预期的话,如果一切顺利,也许年底就能提交相关 EIP,并在 Glamsterdam 升级后的分叉中上线。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

不过这一时间表仍具有高度不确定性,需谨慎看待。uIU币学堂 - 比特币圈新手入门基础知识教程科普平台

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