以太坊扩容的终极方案：为何 ZK-VM 成为关键路径

在以太坊扩容的众多思路中，零知识证明（ZK）技术被认为是最复杂但也最具决定性的方向之一。

纵观全网，V 神和以太坊基金会对 ZK 技术的投入是最多的。ZK 就像以太坊家族中最小却最受关注的儿子，尽管未来充满不确定性，却是寄托最多期望的方向。

近日，以太坊基金会发布了Kohaku 路线图，这是一套隐私钱包的基础组件规划。路线图再次强调，许多核心功能的实现仍然依赖于 ZK-EVM 或 ZK-VM 的落地。

那么，为什么以太坊如此迫切地需要 ZK-VM？

答案很简单：为了在不牺牲安全性的前提下显著提升性能。

性能提升的瓶颈：全员验证与 GAS 上限

此前我们提到过，提高以太坊性能最直接的方式就是提升 GAS 上限，也就是让区块容纳更多的交易数据。

然而，这一方法存在显著的代价。过大的区块会对节点造成沉重的负担。

目前，以太坊采用一种称为“全员全验” 的验证模式，即所有节点都需要完整验证每个区块内的交易。这种机制虽然简单且安全，但冗余度极高。

如果 GAS 上限显著提高，节点的计算量将同步激增。

考虑到以太坊的区块间隔仅为 12 秒，其中还需预留时间用于区块传播和 MEV 排序，验证者实际可用于验证的时间大约只有 4–8 秒，几乎没有额外的空间应对更大的负载。

ZK 化后的以太坊：从“全员全验”到“全员一验”

如果将以太坊 L1 全面 ZK 化，验证模式将从“全员全验”转变为“全员一验”。在这种新模式下，当一个区块被组装完成后，会首先生成一个 ZK 证明。

零知识证明的特点是生成证明耗时较长，但验证速度极快。因此，节点只需验证一次证明的正确性，而无需重复执行区块内的所有交易。

这意味着，以太坊可以在不显著增加节点负担的前提下，大幅提高 GAS 上限。

可以用一个简单的比喻来理解：过去你在钉钉上提交请假申请（发送交易），需要每位领导（节点）逐一核实你是否还有假期余额（全员全验），全员批准后流程才能通过。

而 ZK 化之后，系统会先验证你确实有假期余额，然后向所有领导出具一份证明（ZK 证明）。此时，领导只需快速信任并批准即可（全员一验）。

换句话说，ZK 化之后，用户仍然发起交易，但系统会快速确认交易的有效性，并提供可信的证明给所有节点，节点仅需快速验证即可完成审批。

这就是以太坊要推进 ZK 化的核心原因。

密码学的挑战与案例

当然，实现这一切的工程量巨大，密码学难度也非常高，因此以太坊必须与专业团队合作。

以太坊基金会研究员 Justin 提到的 Brevis 协议 是当前这一领域的领先案例之一。

Brevis 专注于 ZK-VM，其最新的 Pico Prism 技术 是当前在给定条件下生成 ZK 证明最快的方案之一。

根据测试数据，在当前以太坊 45M GAS 的区块规模下，Brevis 使用 64 张 RTX 5090 GPU，可在 12 秒内完成 99.6% 的区块证明，其中 96.8% 的区块能在 10 秒内完成证明生成。

为了保持去中心化，以太坊要求 ZK 证明设备的成本不得超过 10 万美元。

虽然更高端的 GPU（如 H200 或 B200）可以更快生成证明，但这会大幅提高准入门槛。Brevis 当前的设计正好卡在这一限制之内。

为什么“10 秒覆盖率”至关重要？因为 MEV 区块通常在 1–3 秒内生成，加上 10 秒的证明时间刚好填满 12 秒的区块间隔。

总结：以太坊 ZK 化的路径逻辑

以太坊要想加快 L1 性能提升，就必须提高 GAS 上限；

要想安全地提高 GAS 上限，就必须推进 ZK 化；

而要想优雅地实现 ZK 化（10 秒内生成证明、硬件成本控制在 10 万美元以下），则需要密码学界与加密生态的共同努力。

ZK 是以太坊扩容路线中最复杂但也最具确定性的方向。

它不仅关乎性能提升，更是以太坊在安全性与去中心化之间寻求平衡的终极方案。

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