以太坊迈向万级 TPS 新时代：ZK 技术助力扩容

以太坊正在探索新的扩容方向和愿景，旨在实现每秒万级交易处理能力(TPS)。经过多年围绕二层网络(L2)扩容的探索，以太坊主网(L1)终于找到了在保持最大去中心化前提下实现极致扩容的可行路径。

未来几年内，以太坊的 Gas 上限和 TPS 将每年提升数倍。验证者不再需要重复执行每笔交易，而是只需验证一份零知识证明(ZK-proof)，以确认这批交易的正确执行。这将使底层网络的 TPS 提升至每秒上万笔。与此同时，L2 网络也会同步扩容，实现数十万甚至数百万 TPS。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。

虽然这些提案尚未正式获得以太坊治理流程批准，但它们建立在 Vitalik Buterin 自 2017 年就开始探索的思路之上，并得到了以太坊基金会核心研究员的支持。

以太坊一直对去中心化有着近乎执着的坚持。与其他采用更强大硬件和计算能力来扩大吞吐量的区块链不同，以太坊甚至可以运行在树莓派上。这种低门槛设计让超过 15,000 个公开节点和上百万验证者参与网络，使得几乎不可能审查以太坊上的交易，并使整个网络对攻击具有极强的韧性。

然而，这种去中心化设计的代价是速度极慢——当前 TPS 仅为每秒 18-20 笔交易。正因如此，以太坊在 2020 年不得不走上了 L2 分层扩容这条路线。

零知识证明技术被视为破解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。

以太坊未来的构想是让验证者只需检查一份极小的 ZK 证明的数学结果即可，而不是让大量性能有限的节点逐笔重算所有交易。这种方法将大幅提高网络的处理能力，同时保持验证的硬件要求极低。

在未来的升级路线中，以太坊计划先发布支持 ZK 验证的改造版客户端，使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 上限提高，即网络的经济活动能力增强。最近，L1 Gas 上限已提高了 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，四年后以太坊主网就能实现约 2000 TPS。更激进的提案甚至建议到 2031 年可达到约 1 万 TPS 的吞吐量。

这一扩容路线图展现了以太坊在保持去中心化的同时，大幅提升网络性能的决心。随着技术的不断进步，以太坊有望在未来几年内实现显著的性能提升，为更广泛的应用场景和用户需求提供支持。