L1 zkEVM：以太坊ZK終局的第一步

對於密切關注以太坊技術發展的人來說，以太坊工程師Sophia Gold最近發布的《交付L1 zkEVM #1：實時證明》這篇博文具有重要意義。盡管這僅代表以太坊核心開發團隊的技術構想，還未正式進入EIP（以太坊改進提案）流程，離成爲主網升級的既定方案還有很長的路要走，但它釋放出的信號不容小覷。

這篇文章清晰地展現了以太坊未來的核心發展藍圖：將零知識證明（Zero-Knowledge Proof, ZKP）技術全面而深入地整合到Layer 1協議的各個層面，從共識層到執行層實現全方位覆蓋。按照這一技術路線圖，第一個關鍵步驟是將各個節點的EVM升級改造成爲zkEVM。這樣一來，節點在執行交易和運行智能合約的過程中，能同步生成相應的零知識證明，爲驗證節點提供驗證本次執行正確性的依據。

這並非一次常規的技術迭代，而是一場堪比“The Merge”的架構級革命。它旨在從根本上解決以太坊在擴容、安全與經濟模型上面臨的多重挑戰。那麼，以太坊爲何選擇在此時“全面下注”ZK？這一戰略轉向背後，蘊含着怎樣的深層邏輯？它又將如何重塑我們所熟知的L1乃至整個L2生態？

本文將基於現有研究，爲您娓娓道來以太坊“ZK終局”的宏大敘事，並剖析其背後的動機、行動與深遠影響。

一、從“重新執行”到“證明驗證”的範式轉移 ?

以太坊的ZK化構想，其核心在於對共識驗證機制的一次範式重塑。近期發布的L1 zkEVM路線圖，便爲這一轉變給出了明確的技術路徑。

• 當前模型：重新執行（Re-execution） 目前，當一個新區塊被提議時，網路中所有的驗證者節點都必須獨立地、完整地重新執行該區塊內的每一筆交易，以計算並驗證最終的狀態根是否與提議者聲明的一致。這個過程是資源密集型的，也是限制以太坊L1吞吐量的主要瓶頸。
• 未來模型：證明驗證（Proof Verification） 在新的L1 zkEVM架構下，區塊的構建者（Builder）在生成區塊的同時，會生產一個簡潔的ZK有效性證明（ZK Proof）。其他驗證者接收到區塊和證明後，將不再需要重新執行交易，只需對這份密碼學證明進行驗證即可。由於“驗證ZK Proof”的計算成本比“重新執行交易**”低了數個數量級**，更重要的是，驗證一個證明所需的時間，與該證明所涵蓋的交易數量幾乎無關，這使得以太坊可以在不顯著提高驗證者硬件門檻的前提下，大幅提升區塊的Gas上限以容納更多交易。Vitalik Buterin曾提及，L1的Gas上限有望因此提升10倍，甚至在更長遠的未來達到100倍，從而在保持去中心化的同時實現L1的擴容。

總之，未來的以太坊L1在架構上非常類似於一個巨大的、原生的ZK-Rollup，從而使以太坊L1本身有望成爲“世界上最大的ZK應用”。

嚴格的技術標準

以太坊團隊爲L1 zkEVM的實現設定了極其嚴苛的技術標準，在降低延遲、提高吞吐量的同時，也要保障安全與去中心化承諾。

多證明安全模型

爲了防範單一zkEVM實現中可能存在的未知漏洞，該路線圖引入了“多證明”（Multi-Proof）安全機制。它要求對同一個區塊的有效性，必須由來自不同團隊（如Scroll、Polygon、Kakarot等）的多個zkEVM生成多份證明。驗證者的客戶端會下載並驗證這些來源不同的證明。只有當多份獨立的證明都驗證通過時，該區塊才被共識層接納。這本質上是以太坊“客戶端多樣性”理念在證明層的延伸和升華，通過協議強制引入冗餘和多樣性，爲L1提供了深度防御，增強了協議的健壯性。

二、以太坊爲何必須“全面ZK化”？

以太坊全面擁抱零知識證明技術，是基於對其經濟模型、競爭環境和未來市場需求的深度思考而制定的重大戰略轉型。

• 首先，這是對"以L2爲中心"經濟模型的重要修正。 EIP-4844引入blob機制後，雖然成功降低了Layer的交易成本，但也帶來了意想不到的副作用——嚴重削弱了Layer 1的價值捕獲能力。L1交易費收入和ETH銷毀量的急劇下滑，直接衝擊了ETH的通縮預期，導致幣價表現低迷，社區不滿情緒高漲。通過將EVM升級爲zkEVM，驗證節點可以從耗時的"重新執行"模式轉向高效的"驗證"模式，這將顯著降低L1延遲並提升吞吐量。如此一來，以太坊能夠重新吸引那些對安全性和即時最終性有極高要求的高價值交易，增加L1手續費收入，重新激活EIP-1559的銷毀機制，實現L1與L2經濟關係的再平衡。
• 其次，這是應對高性能公鏈競爭的非對稱策略。 面對Solana、Sui等新一代高性能L1在TPS方面的強勁表現，以太坊選擇了一條獨特的競爭路徑。它沒有效仿競爭對手通過犧牲去中心化程度（如大幅提高驗證者硬件門檻、減少驗證節點數量）來追求性能提升，而是利用ZK技術，在保持其百萬級驗證者網路這一核心優勢的基礎上，通過將驗證工作從"昂貴的重放"轉變爲"廉價的驗證"來實現性能飛躍。這一策略旨在鞏固以太坊在去中心化和安全性方面的護城河，同時提升性能表現，力求實現安全性與高性能的兼得。
• 最後，這是爲迎接RWA與機構金融浪潮的前瞻性布局。 RWA代幣化被普遍視爲區塊鏈的下一個萬億級市場機遇。隨着貝萊德、富蘭克林鄧普頓等金融巨頭的入場，對底層公鏈在性能、安全、隱私和合規方面提出了史無前例的嚴格要求。雖然Solana、Sui等L1性能卓越，但驗證節點相對較少，中心化程度較高，加之都有宕機的黑歷史，在安全性和穩定性方面難以滿足高價值金融活動的需求。而以太坊生態中的各種OP Rollup（如Base、MegaETH）雖然性能不錯，且因狀態回寫L1而具備良好的安全性，但其長達7天的挑戰期對高價值金融結算而言是不可接受的風險敞口。相比之下，ZK技術提供的密碼學級別最終性，以及在不泄露敏感數據的前提下證明合規性的能力（如證明某地址已通過KYC），完美契合了機構金融的核心需求。如果zkEVM升級能夠如願提升吞吐量，那麼原生集成ZK技術的以太坊生態（L1+ZK Rollup）將實現“性能、安全、穩定”兼得，成爲承接RWA浪潮的理想全球結算層。

三、ZK終局在行動

以太坊的ZK終局早就顯露端倪，除了Sophia Gold本次發表的blog：

• 早在2025年4月，Vitalik Buterin就提出了一個極具前瞻性的構想：用對ZK更友好的RISC-V指令集架構替代現有的EVM。支持者認爲，相比EVM在生成ZK電路時的低效表現，RISC-V更簡潔的架構能夠帶來數量級的證明效率提升。盡管這一提議因顛覆現有生態而引發爭議，但它爲以太坊的ZK化設定了清晰的"北極星"——明確了理想的zkEVM的標準，爲優化指明了方向。
• 在2025年6月的柏林工作坊上，以太坊基金會研究員Justin Drake明確宣布，以太坊在L1擴容上將"全面押注ZK"（Ethereum is going all in on ZK）。這一表態證實了核心開發團隊的堅定決心。

以太坊的ZK終局也絕非“紙上談兵”。盡管目前Optimistic Rollup在各項關鍵指標上仍領先於ZK Rollup，但阻礙ZK技術實戰應用的各項困難正在被逐一攻克。歷史上造成ZK Rollup嚴重落後的三大根本原因：

• 首先是技術復雜性與性能瓶頸：過去爲通用EVM計算生成ZK證明被認爲極其困難、緩慢且昂貴，甚至在計算上不可行。
• 其次是開發者體驗差距：ORU從一開始就實現了高度EVM兼容性，而早期ZKR（如StarkNet早期版本）不兼容EVM，要求開發者學習全新編程語言，構成極高準入門檻。
• 最後是流動性碎片化與網路效應：ORU憑藉先發優勢聚集了大量用戶和流動性，形成強大網路效應。

然而，這些歷史障礙正在被逐一攻克。

• 在證明速度方面，得益於PLONK、STARKs等新一代證明算法的進步，以及GPU、FPGA乃至ASIC等硬件加速技術的發展，ZK證明生成時間被大幅縮短。例如，Succinct公司的SP1 zkVM已能在平均10.3秒內證明93%的以太坊主網區塊，非常接近以太坊基金會設定的10秒目標。
• 在兼容性方面，zkEVM經歷了從Type 4到Type 1兼容性逐步提升的演進過程。如今，Scroll、Taiko、Polygon zkEVM等項目已能實現接近完美的EVM等效性（達到Type 2甚至Type 1標準），從根本上消除了與ORU在開發者體驗上的差距。而且L1 ZK化的Multi-Proof安全模型依賴於多個獨立的證明系統，當前zkEVM賽道的蓬勃發展爲實現這一安全模型奠定了基礎。

綜上所述，歷史上導致ZK技術落後的核心障礙——性能和兼容性——正在被迅速克服。技術已經爲大規模實戰應用做好了充分準備，只是此前ZK技術"又慢、又貴、又難"的刻板印象讓人們一時不願接受。而以太坊核心團隊"讓以太坊成爲世界最大ZK應用"的願景，正是爲現代ZK技術背書，吹響了ZK技術大規模投入實戰的號角。

四、Rollup生態轉型

NATIVE ROLLUP爲ZK Rollup鋪設高速公路

以太坊L1的全面ZK化將從根本上重塑Layer的競爭格局，其中最具革命性的變化是"原生Rollup"（Native Rollup）的提出。當前的ZK-Rollup需要在L1上部署包含數千行代碼的復雜驗證者智能合約來驗證L2提交的ZK證明，這不僅增加了開發難度，也因爲開發者水平參差不齊而帶來安全風險。而在L1實現zkEVM後，將引入EXECUTE預編譯功能，允許ZK Rollup在L1上的智能合約直接調用L1協議內嵌的驗證邏輯，而不用自己編寫合約。

這一變化爲ZK-Rollup帶來了三重優勢：

• 首先是安全性的根本性提升，Rollup項目方可以將構建和維護EVM驗證器的巨大工程挑戰完全外包給L1，將復雜的技術難題簡化爲一行代碼的調用；
• 其次是實現了真正的EVM等效性和前向兼容，原生Rollup與L1同步升級，無需獨立的治理流程；
• 最後是成本效益的顯著改善，使用L1協議內嵌預編譯功能避免了虛擬機解釋執行的開銷，驗證效率比智能合約實現高出幾個數量級，從而有望大幅降低ZK Rollup的運行成本。

這個Native Rollup功能相當於以太坊L1爲所有ZK-Rollup免費提供了一個標準化、高度安全且高效的驗證層，直接解決了長期困擾ZK-Rollup發展的核心難題：高昂的鏈上證明驗證成本、維持EVM等效性的技術挑戰，以及驗證者合約的安全風險。

OP Rollup的戰略轉型

相比之下，L1的ZK化對Optimistic Rollup構成了生存級別的挑戰。ORU的核心弱點在於其長達7天的提款確認週期，這種延遲對許多高價值應用來說是不可接受的。如果L1 ZK化成功提升吞吐量，可能導致資本和應用大規模從OP Rollup生態外流。

然而，目前OP Rollups（比如Base, Arbitrum, Optimism）在TVL和用戶活動方面佔據主導地位，這種既得利益格局讓人對L1全面ZK化的前景產生疑慮。但令人欣慰的是，領先的ORU項目方並未選擇對抗，而是積極適應，將潛在衝突轉變爲技術趨同。

• Optimism展現了明確的ZK轉向戰略，其OP Stack從設計之初就強調模塊化，允許替換證明系統等核心組件。Optimism基金會已投入資金支持多個團隊（如RISC Zero, O(1) Labs, Succinct）開發ZK欺詐證明。比如RISC Zero推出的Zeth已實現與OP Stack的集成，使Optimism生態具備了通過ZK技術進行區塊狀態驗證和爭議解決的能力。
• Arbitrum則採用了更爲務實的混合路線，在其2024-2025年官方技術路線圖中明確提出"ZK+Optimistic混合證明"的研發方向。**這一設計允許系統在ZK證明能夠及時生成時，將其用作"即時確認通道"**，爲鏈上狀態變更提供即時的最終性，極大縮短資金提現與跨鏈通信延遲；當ZK證明無法及時生成時，系統自動回退至傳統的樂觀證明路徑，通過爭議期與挑戰機制保障安全性。

五、系統性影響

這場變革的影響將是系統性的，貫穿性能、去中心化和經濟模型。

• 性能願景：通過將驗證成本降至極低，以太坊將有能力把區塊Gas上限提升10倍乃至100倍，使L1＋L2的總TPS達到10,000以上，成爲一個真正的高性能平台。
• 新的經濟分工：L1的ZK化將催生一個類似於PBS（Proposer-Builder Separation）的專業化分工體系。

• 證明者 (Provers)：運行昂貴（成本上限10萬美元）、高功耗（上限10千瓦）的專業硬件，負責生成ZK證明。由於其高昂的資本和運營成本，該角色很可能趨向中心化。
• 驗證者 (Validators)：其角色被極大地簡化和減負。他們不再需要運行強大的執行客戶端進行交易重放。一臺普通的筆記本電腦或低規格設備就足以在短時間內下載並驗證一個小於300 KiB的輕量級證明。
• 這種設計通過將計算密集型任務集中化，同時保持驗證的廣泛去中心化，從而解決了擴容與去中心化之間的矛盾。一個全新的、鏈下的證明者市場將會出現。證明者將通過交易費、MEV分成和代幣激勵獲得報酬。

• ETH價值捕獲重塑：一個更強大的L1能夠承載更多高價值交易，直接推高交易手續費，從而增加ETH的銷毀量，這對於穩定ETH價格至關重要。
• 與danksharding的協同效應：L1的ZK化願景與danksharding路線圖相輔相成，共同構成了以太坊的“雙輪驅動”擴容戰略。

• EIP-4844及後續的完整danksharding爲Rollup提供了廉價、海量的數據可用性空間（Blobs）。
• ZK化的L1則爲Rollup（特別是ZK Rollup）提供了一個超高安全、超快最終性的執行與結算層。
• 兩者在技術上高度協同，使得以太坊能夠同時在**執行層（通過ZK）和數據層（通過danksharding）**進行擴容，全面提升網路效用，從而驅動對ETH作爲網路原生資產的整體需求。

結語：邁向可驗證的世界計算機

以太坊向全面ZK化的戰略轉型，是其發展史上的又一個決定性時刻。這不是一次孤立的技術升級，而是一項應對技術瓶頸、經濟挑戰和激烈市場競爭的系統性、多維度的綜合戰略。它深刻確認了以太坊作爲全球最終結算層的角色，爲“不可能三角”問題提供了獨特的解法，優化了ETH的經濟模型，並引領整個L2生態走向成熟。

前路依然充滿挑戰，但方向已經無比清晰。以太坊正在從一個“世界計算機”，進化爲一個“可驗證的世界計算機”。通過將密碼學真理深度嵌入其核心，以太坊不僅在爲自身的未來鋪路，也在爲整個去中心化世界的未來，構建一個更加安全、可信和可擴展的基礎。ZK終局，正是以太坊對這一未來最堅定的承諾。