以太坊扩容新时代：迈向万级 TPS

以太坊正在朝着每秒处理 1 万笔交易的目标迈进，零知识证明（ZK）技术成为这一扩容计划的核心驱动力。本文将深入探讨 ZK 技术、zkEVM 路线图以及以太坊 L1 扩容计划。

以太坊扩容的新方向

在以太坊创世区块即将迎来十周年之际，其扩容路线图正在探索新的方向和愿景。经过多年围绕 L2 扩容的探索，以太坊 L1 终于找到了一条在保持高度去中心化的同时实现大规模扩容的可行路径。

未来几年，以太坊的 Gas 上限和 TPS 有望每年提升数倍。验证者将不再需要重复执行每笔交易，而是通过验证零知识证明来确认交易的正确性，这将使底层网络的 TPS 提升至每秒上万笔。

同时，L2 也将同步扩容，实现每秒数十万甚至数百万笔交易处理能力。一种名为"原生 Rollup"的新型 L2 将像可编程分片一样运行，提供与 L1 相同的安全性。

以太坊基金会核心研究员 Justin Drake 表示："我们正处于以太坊扩容的关键转折点，我坚信我们即将进入 L1 的 GigaGas 时代——大约 1 万 TPS，而开启这一时代的关键是 zkEVM 与实时证明。"

Drake 的长期目标是在 10 年内让以太坊生态能够实现 1000 万 TPS。这意味着未来将是一个"网络中的网络"架构：不同 L2 各自承担不同场景，共同扩展整个生态以满足全球需求。

以太坊 L1 扩容的挑战

以太坊一直对去中心化有着近乎执着的坚持。虽然其他区块链早已开始尝试使用更强大的硬件和计算能力来提高吞吐量，但以太坊坚持低门槛设计，甚至可以在树莓派上运行。这种设计使得超过 15,000 个公开节点和上百万验证者参与网络，使得交易审查几乎不可能，并增强了网络对攻击的抵抗力。

然而，这种高度去中心化的代价是速度极慢——当前 TPS 仅为每秒 18-20 笔交易，远低于其他区块链。正是因为在保持去中心化前提下主网扩容空间有限，以太坊在 2020 年不得不走上了 L2 分层扩容这条路。

ZK 技术：突破区块链不可能三角

零知识证明技术被视为突破"区块链不可能三角"的关键。它能够在不泄露交易细节的前提下，数学上证明一大批复杂交易已被正确执行。生成 ZK 证明的过程虽然复杂，但验证一份证明是否正确却既快又轻量。

未来，以太坊验证者只需检查一份极小的 ZK 证明的数学结果，而无需逐笔重算所有交易。这种方式大大降低了验证的计算量，甚至连售价 7 美元的 Raspberry Pi Pico 都能胜任验证工作。

zkEVM：通往万级 TPS 的路线图

以太坊基金会近期透露，未来一年内，L1 主网可能集成零知识证明驱动的以太坊虚拟机（zkEVM）。许多 ZK 技术的实用化探索已经在 L2 网络开始，如 Linea 这样 100% 兼容 EVM 的 ZK Rollup 公链。

Linea 负责人 Declan Fox 解释说，ZK 技术为区块链的不可能三角提供了答案："ZK 的魔力在于，我们可以大幅提高 L1 的 Gas 上限，而计算量的扩展并不会让验证变得更复杂。"

渐进式升级路线

以太坊的 zkEVM 集成将是一个循序渐进的过程。未来将发布两到三个支持 ZK 验证的改造版客户端，验证者可以选择通过检查零知识证明来完成验证。最初，只有少数验证者会率先切换到新的验证模式，以便在早期排查和修复潜在问题。

用户将主要感受到 L1 的 Gas 上限逐步提高，即网络的经济活动能力增强。近期，L1 Gas 上限已提高 22%，达到 4500 万。有研究员提出每年自动三次上调 Gas 上限的建议，按此计划，四年后以太坊主网可实现约 2000 TPS。

Justin Drake 更是提出将这一节奏延长两年，到 2031 年可达到 1 gigagas 的吞吐量，实现约 1 万 TPS。这一宏伟目标的实现将标志着以太坊进入一个全新的扩容时代。