以太坊擴容新時代：實時證明與原生 Rollup

以太坊正步入擴容新時代，零知識證明技術成爲關鍵驅動力。本文將探討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

實時證明是以太坖邁向高性能的關鍵突破點。它指在不到 12 秒內，對以太坊主網的一個區塊完成 ZK 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，實現 L1 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。

某技術團隊已發布最新的 SP1 Hypercube zkVM，在 200 張 GPU 的集羣下，能對 93% 的主網區塊實時生成證明。他們有信心在今年年底前將成功率提升到 99%。

以太坊還考慮將區塊時間從 12 秒縮短至 6 秒，這將提升用戶體驗和交易確認速度，但也給證明者帶來額外壓力。不過考慮到 ZK 技術每年性能都能提升 10 倍，相信能夠應對這一挑戰。

以太坊 ZK 證明者的硬件要求

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。

有人認爲這一要求過高，但實際上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。一旦證明生成，網路只需驗證該證明是否正確，無需重復執行交易。

目前 10 萬美元的硬件配置只是初始目標。預計到明年初，可將 GPU 需求降低至 16 張顯卡左右，總成本控制在 1 萬至 3 萬美元之間。

某團隊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。系統採用競爭式證明機制，讓時間更短、成本更低的參與者勝出，形成類似算力競價的機制。這意味着，在 ZK 驅動的以太坊未來中，礦工精神將以另一種形式重現。

主網切換爲 ZK 架構：系統遷移的挑戰

將以太坊 L1 主網切換爲 ZK 架構是一項重大技術挑戰，需要對協議層進行重構，並考慮各種潛在風險。可能的風險包括惡意攻擊者插入"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。ZK 虛擬機作爲早期技術可能存在漏洞，但隨着生態成熟，可通過多樣化的證明系統、完善激勵機制、形式化驗證等手段提升其可行性與魯棒性。

以太坊還計劃對共識層進行架構重構，構建名爲"Beam Chain"的新型結構，目標是在設計之初就爲 ZK 優化友好。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。

主網"Snark 化"：原生 Rollup 的前景

隨着以太坊主網集成 zkEVM，原生 Rollup 的概念開始浮現。目前的 Rollup 採用獨立的證明系統，與以太坊主網之間存在一定的信任假設。而原生 Rollup 的願景是讓以太坊 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、主網保障安全的 L2。

這需要在以太坊 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，未來無論是 L1 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，信任級別完全等同。

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。盡管尚未正式寫入以太坊路線圖，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。

在將 EVM Snark 化與推進原生 Rollup 上，以太坊存在高度的技術協同。這一進程仍需通過社區治理，形成以太坊改進提案，並在硬分叉中落地部署。樂觀預期下，年底可能提交相關提案，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。