L1 zkEVM：以太坊ZK终局的第一步

对于密切关注以太坊技术发展的人来说，以太坊工程师Sophia Gold最近发布的《交付L1 zkEVM #1：实时证明》这篇博文具有重要意义。尽管这仅代表以太坊核心开发团队的技术构想，还未正式进入EIP（以太坊改进提案）流程，离成为主网升级的既定方案还有很长的路要走，但它释放出的信号不容小觑。

这篇文章清晰地展现了以太坊未来的核心发展蓝图：将零知识证明（Zero-Knowledge Proof, ZKP）技术全面而深入地整合到Layer 1协议的各个层面，从共识层到执行层实现全方位覆盖。按照这一技术路线图，第一个关键步骤是将各个节点的EVM升级改造成为zkEVM。这样一来，节点在执行交易和运行智能合约的过程中，能同步生成相应的零知识证明，为验证节点提供验证本次执行正确性的依据。

这并非一次常规的技术迭代，而是一场堪比“The Merge”的架构级革命。它旨在从根本上解决以太坊在扩容、安全与经济模型上面临的多重挑战。那么，以太坊为何选择在此时“全面下注”ZK？这一战略转向背后，蕴含着怎样的深层逻辑？它又将如何重塑我们所熟知的L1乃至整个L2生态？

本文将基于现有研究，为您娓娓道来以太坊“ZK终局”的宏大叙事，并剖析其背后的动机、行动与深远影响。

一、从“重新执行”到“证明验证”的范式转移 ?

以太坊的ZK化构想，其核心在于对共识验证机制的一次范式重塑。近期发布的L1 zkEVM路线图，便为这一转变给出了明确的技术路径。

• 当前模型：重新执行（Re-execution） 目前，当一个新区块被提议时，网络中所有的验证者节点都必须独立地、完整地重新执行该区块内的每一笔交易，以计算并验证最终的状态根是否与提议者声明的一致。这个过程是资源密集型的，也是限制以太坊L1吞吐量的主要瓶颈。
• 未来模型：证明验证（Proof Verification） 在新的L1 zkEVM架构下，区块的构建者（Builder）在生成区块的同时，会生产一个简洁的ZK有效性证明（ZK Proof）。其他验证者接收到区块和证明后，将不再需要重新执行交易，只需对这份密码学证明进行验证即可。由于“验证ZK Proof”的计算成本比“重新执行交易**”低了数个数量级**，更重要的是，验证一个证明所需的时间，与该证明所涵盖的交易数量几乎无关，这使得以太坊可以在不显著提高验证者硬件门槛的前提下，大幅提升区块的Gas上限以容纳更多交易。Vitalik Buterin曾提及，L1的Gas上限有望因此提升10倍，甚至在更长远的未来达到100倍，从而在保持去中心化的同时实现L1的扩容。

总之，未来的以太坊L1在架构上非常类似于一个巨大的、原生的ZK-Rollup，从而使以太坊L1本身有望成为“世界上最大的ZK应用”。

严格的技术标准

以太坊团队为L1 zkEVM的实现设定了极其严苛的技术标准，在降低延迟、提高吞吐量的同时，也要保障安全与去中心化承诺。

多证明安全模型

为了防范单一zkEVM实现中可能存在的未知漏洞，该路线图引入了“多证明”（Multi-Proof）安全机制。它要求对同一个区块的有效性，必须由来自不同团队（如Scroll、Polygon、Kakarot等）的多个zkEVM生成多份证明。验证者的客户端会下载并验证这些来源不同的证明。只有当多份独立的证明都验证通过时，该区块才被共识层接纳。这本质上是以太坊“客户端多样性”理念在证明层的延伸和升华，通过协议强制引入冗余和多样性，为L1提供了深度防御，增强了协议的健壮性。

二、以太坊为何必须“全面ZK化”？

以太坊全面拥抱零知识证明技术，是基于对其经济模型、竞争环境和未来市场需求的深度思考而制定的重大战略转型。

• 首先，这是对"以L2为中心"经济模型的重要修正。 EIP-4844引入blob机制后，虽然成功降低了Layer 2的交易成本，但也带来了意想不到的副作用——严重削弱了Layer 1的价值捕获能力。L1交易费收入和ETH销毁量的急剧下滑，直接冲击了ETH的通缩预期，导致币价表现低迷，社区不满情绪高涨。通过将EVM升级为zkEVM，验证节点可以从耗时的"重新执行"模式转向高效的"验证"模式，这将显著降低L1延迟并提升吞吐量。如此一来，以太坊能够重新吸引那些对安全性和即时最终性有极高要求的高价值交易，增加L1手续费收入，重新激活EIP-1559的销毁机制，实现L1与L2经济关系的再平衡。
• 其次，这是应对高性能公链竞争的非对称策略。 面对Solana、Sui等新一代高性能L1在TPS方面的强劲表现，以太坊选择了一条独特的竞争路径。它没有效仿竞争对手通过牺牲去中心化程度（如大幅提高验证者硬件门槛、减少验证节点数量）来追求性能提升，而是利用ZK技术，在保持其百万级验证者网络这一核心优势的基础上，通过将验证工作从"昂贵的重放"转变为"廉价的验证"来实现性能飞跃。这一策略旨在巩固以太坊在去中心化和安全性方面的护城河，同时提升性能表现，力求实现安全性与高性能的兼得。
• 最后，这是为迎接RWA与机构金融浪潮的前瞻性布局。 RWA代币化被普遍视为区块链的下一个万亿级市场机遇。随着贝莱德、富兰克林邓普顿等金融巨头的入场，对底层公链在性能、安全、隐私和合规方面提出了史无前例的严格要求。虽然Solana、Sui等L1性能卓越，但验证节点相对较少，中心化程度较高，加之都有宕机的黑历史，在安全性和稳定性方面难以满足高价值金融活动的需求。而以太坊生态中的各种OP Rollup（如Base、MegaETH）虽然性能不错，且因状态回写L1而具备良好的安全性，但其长达7天的挑战期对高价值金融结算而言是不可接受的风险敞口。相比之下，ZK技术提供的密码学级别最终性，以及在不泄露敏感数据的前提下证明合规性的能力（如证明某地址已通过KYC），完美契合了机构金融的核心需求。如果zkEVM升级能够如愿提升吞吐量，那么原生集成ZK技术的以太坊生态（L1+ZK Rollup）将实现“性能、安全、稳定”兼得，成为承接RWA浪潮的理想全球结算层。

三、ZK终局在行动

以太坊的ZK终局早就显露端倪，除了Sophia Gold本次发表的blog：

• 早在2025年4月，Vitalik Buterin就提出了一个极具前瞻性的构想：用对ZK更友好的RISC-V指令集架构替代现有的EVM。支持者认为，相比EVM在生成ZK电路时的低效表现，RISC-V更简洁的架构能够带来数量级的证明效率提升。尽管这一提议因颠覆现有生态而引发争议，但它为以太坊的ZK化设定了清晰的"北极星"——明确了理想的zkEVM的标准，为优化指明了方向。
• 在2025年6月的柏林工作坊上，以太坊基金会研究员Justin Drake明确宣布，以太坊在L1扩容上将"全面押注ZK"（Ethereum is going all in on ZK）。这一表态证实了核心开发团队的坚定决心。

以太坊的ZK终局也绝非“纸上谈兵”。尽管目前Optimistic Rollup在各项关键指标上仍领先于ZK Rollup，但阻碍ZK技术实战应用的各项困难正在被逐一攻克。历史上造成ZK Rollup严重落后的三大根本原因：

• 首先是技术复杂性与性能瓶颈：过去为通用EVM计算生成ZK证明被认为极其困难、缓慢且昂贵，甚至在计算上不可行。
• 其次是开发者体验差距：ORU从一开始就实现了高度EVM兼容性，而早期ZKR（如StarkNet早期版本）不兼容EVM，要求开发者学习全新编程语言，构成极高准入门槛。
• 最后是流动性碎片化与网络效应：ORU凭借先发优势聚集了大量用户和流动性，形成强大网络效应。

然而，这些历史障碍正在被逐一攻克。

• 在证明速度方面，得益于PLONK、STARKs等新一代证明算法的进步，以及GPU、FPGA乃至ASIC等硬件加速技术的发展，ZK证明生成时间被大幅缩短。例如，Succinct公司的SP1 zkVM已能在平均10.3秒内证明93%的以太坊主网区块，非常接近以太坊基金会设定的10秒目标。
• 在兼容性方面，zkEVM经历了从Type 4到Type 1兼容性逐步提升的演进过程。如今，Scroll、Taiko、Polygon zkEVM等项目已能实现接近完美的EVM等效性（达到Type 2甚至Type 1标准），从根本上消除了与ORU在开发者体验上的差距。而且L1 ZK化的Multi-Proof安全模型依赖于多个独立的证明系统，当前zkEVM赛道的蓬勃发展为实现这一安全模型奠定了基础。

综上所述，历史上导致ZK技术落后的核心障碍——性能和兼容性——正在被迅速克服。技术已经为大规模实战应用做好了充分准备，只是此前ZK技术"又慢、又贵、又难"的刻板印象让人们一时不愿接受。而以太坊核心团队"让以太坊成为世界最大ZK应用"的愿景，正是为现代ZK技术背书，吹响了ZK技术大规模投入实战的号角。

四、Rollup生态转型

NATIVE ROLLUP为ZK Rollup铺设高速公路

以太坊L1的全面ZK化将从根本上重塑Layer 2的竞争格局，其中最具革命性的变化是"原生Rollup"（Native Rollup）的提出。当前的ZK-Rollup需要在L1上部署包含数千行代码的复杂验证者智能合约来验证L2提交的ZK证明，这不仅增加了开发难度，也因为开发者水平参差不齐而带来安全风险。而在L1实现zkEVM后，将引入EXECUTE预编译功能，允许ZK Rollup在L1上的智能合约直接调用L1协议内嵌的验证逻辑，而不用自己编写合约。

这一变化为ZK-Rollup带来了三重优势：

• 首先是安全性的根本性提升，Rollup项目方可以将构建和维护EVM验证器的巨大工程挑战完全外包给L1，将复杂的技术难题简化为一行代码的调用；
• 其次是实现了真正的EVM等效性和前向兼容，原生Rollup与L1同步升级，无需独立的治理流程；
• 最后是成本效益的显著改善，使用L1协议内嵌预编译功能避免了虚拟机解释执行的开销，验证效率比智能合约实现高出几个数量级，从而有望大幅降低ZK Rollup的运行成本。

这个Native Rollup功能相当于以太坊L1为所有ZK-Rollup免费提供了一个标准化、高度安全且高效的验证层，直接解决了长期困扰ZK-Rollup发展的核心难题：高昂的链上证明验证成本、维持EVM等效性的技术挑战，以及验证者合约的安全风险。

OP Rollup的战略转型

相比之下，L1的ZK化对Optimistic Rollup构成了生存级别的挑战。ORU的核心弱点在于其长达7天的提款确认周期，这种延迟对许多高价值应用来说是不可接受的。如果L1 ZK化成功提升吞吐量，可能导致资本和应用大规模从OP Rollup生态外流。

然而，目前OP Rollups（比如Base, Arbitrum, Optimism）在TVL和用户活动方面占据主导地位，这种既得利益格局让人对L1全面ZK化的前景产生疑虑。但令人欣慰的是，领先的ORU项目方并未选择对抗，而是积极适应，将潜在冲突转变为技术趋同。

• Optimism展现了明确的ZK转向战略，其OP Stack从设计之初就强调模块化，允许替换证明系统等核心组件。Optimism基金会已投入资金支持多个团队（如RISC Zero, O(1) Labs, Succinct）开发ZK欺诈证明。比如RISC Zero推出的Zeth已实现与OP Stack的集成，使Optimism生态具备了通过ZK技术进行区块状态验证和争议解决的能力。
• Arbitrum则采用了更为务实的混合路线，在其2024-2025年官方技术路线图中明确提出"ZK+Optimistic混合证明"的研发方向。**这一设计允许系统在ZK证明能够及时生成时，将其用作"即时确认通道"**，为链上状态变更提供即时的最终性，极大缩短资金提现与跨链通信延迟；当ZK证明无法及时生成时，系统自动回退至传统的乐观证明路径，通过争议期与挑战机制保障安全性。

五、系统性影响

这场变革的影响将是系统性的，贯穿性能、去中心化和经济模型。

• 性能愿景：通过将验证成本降至极低，以太坊将有能力把区块Gas上限提升10倍乃至100倍，使L1＋L2的总TPS达到10,000以上，成为一个真正的高性能平台。
• 新的经济分工：L1的ZK化将催生一个类似于PBS（Proposer-Builder Separation）的专业化分工体系。

• 证明者 (Provers)：运行昂贵（成本上限10万美元）、高功耗（上限10千瓦）的专业硬件，负责生成ZK证明。由于其高昂的资本和运营成本，该角色很可能趋向中心化。
• 验证者 (Validators)：其角色被极大地简化和减负。他们不再需要运行强大的执行客户端进行交易重放。一台普通的笔记本电脑或低规格设备就足以在短时间内下载并验证一个小于300 KiB的轻量级证明。
• 这种设计通过将计算密集型任务集中化，同时保持验证的广泛去中心化，从而解决了扩容与去中心化之间的矛盾。一个全新的、链下的证明者市场将会出现。证明者将通过交易费、MEV分成和代币激励获得报酬。

• ETH价值捕获重塑：一个更强大的L1能够承载更多高价值交易，直接推高交易手续费，从而增加ETH的销毁量，这对于稳定ETH价格至关重要。
• 与Danksharding的协同效应：L1的ZK化愿景与Danksharding路线图相辅相成，共同构成了以太坊的“双轮驱动”扩容战略。

• EIP-4844及后续的完整Danksharding为Rollup提供了廉价、海量的数据可用性空间（Blobs）。
• ZK化的L1则为Rollup（特别是ZK Rollup）提供了一个超高安全、超快最终性的执行与结算层。
• 两者在技术上高度协同，使得以太坊能够同时在**执行层（通过ZK）和数据层（通过Danksharding）**进行扩容，全面提升网络效用，从而驱动对ETH作为网络原生资产的整体需求。

结语：迈向可验证的世界计算机

以太坊向全面ZK化的战略转型，是其发展史上的又一个决定性时刻。这不是一次孤立的技术升级，而是一项应对技术瓶颈、经济挑战和激烈市场竞争的系统性、多维度的综合战略。它深刻确认了以太坊作为全球最终结算层的角色，为“不可能三角”问题提供了独特的解法，优化了ETH的经济模型，并引领整个L2生态走向成熟。

前路依然充满挑战，但方向已经无比清晰。以太坊正在从一个“世界计算机”，进化为一个“可验证的世界计算机”。通过将密码学真理深度嵌入其核心，以太坊不仅在为自身的未来铺路，也在为整个去中心化世界的未来，构建一个更加安全、可信和可扩展的基础。ZK终局，正是以太坊对这一未来最坚定的承诺。