以太坊扩容新时代：实时证明与原生 Rollup

以太坊正步入扩容新时代，零知识证明技术成为关键驱动力。本文将探讨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

实时证明是以太坖迈向高性能的关键突破点。它指在不到 12 秒内，对以太坊主网的一个区块完成 ZK 证明的生成过程。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，实现 L1 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。

某技术团队已发布最新的 SP1 Hypercube zkVM，在 200 张 GPU 的集群下，能对 93% 的主网区块实时生成证明。他们有信心在今年年底前将成功率提升到 99%。

以太坊还考虑将区块时间从 12 秒缩短至 6 秒，这将提升用户体验和交易确认速度，但也给证明者带来额外压力。不过考虑到 ZK 技术每年性能都能提升 10 倍，相信能够应对这一挑战。

以太坊 ZK 证明者的硬件要求

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。

有人认为这一要求过高，但实际上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。一旦证明生成，网络只需验证该证明是否正确，无需重复执行交易。

目前 10 万美元的硬件配置只是初始目标。预计到明年初，可将 GPU 需求降低至 16 张显卡左右，总成本控制在 1 万至 3 万美元之间。

某团队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。系统采用竞争式证明机制，让时间更短、成本更低的参与者胜出，形成类似算力竞价的机制。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。

主网切换为 ZK 架构：系统迁移的挑战

将以太坊 L1 主网切换为 ZK 架构是一项重大技术挑战，需要对协议层进行重构，并考虑各种潜在风险。可能的风险包括恶意攻击者插入"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。ZK 虚拟机作为早期技术可能存在漏洞，但随着生态成熟，可通过多样化的证明系统、完善激励机制、形式化验证等手段提升其可行性与鲁棒性。

以太坊还计划对共识层进行架构重构，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。未来整个以太坊的数据验证工作可能在一台普通笔记本电脑的 CPU 上完成。

主网"Snark 化"：原生 Rollup 的前景

随着以太坊主网集成 zkEVM，原生 Rollup 的概念开始浮现。目前的 Rollup 采用独立的证明系统，与以太坊主网之间存在一定的信任假设。而原生 Rollup 的愿景是让以太坊 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、主网保障安全的 L2。

这需要在以太坊 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，未来无论是 L1 还是原生 Rollup 上的交易，其最终结算与安全性都将由同一组以太坊验证者保障，信任级别完全等同。

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。尽管尚未正式写入以太坊路线图，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。

在将 EVM Snark 化与推进原生 Rollup 上，以太坊存在高度的技术协同。这一进程仍需通过社区治理，形成以太坊改进提案，并在硬分叉中落地部署。乐观预期下，年底可能提交相关提案，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。