以太坊，作为全球第二大区块链平台，其智能合约功能和庞大的生态系统吸引了无数开发者和用户，自其诞生以来，运算速度（通常以TPS，即每秒交易数为衡量指标）一直是制约其发展、引发社区讨论的核心议题之一，以太坊的运算速度并非一成不变，而是经历了一条充满挑战、创新与变革的演进之路，本文将回顾以太坊运算速度的历史走势，分析关键影响因素,并展望未来的性能发展方向。

初期探索与“不可能三角”的桎梏

以太坊在2015年主网上线之初，设计目标便是在去中心化、安全性和可扩展性之间寻求平衡，这便是著名的“区块链不可能三角”，早期以太坊的运算速度相对较低，TPS通常在15-30左右，这一水平在用户和交易量较少的初期尚可应对，但随着DApps（去中心化应用）的兴起和DeFi（去中心化金融）、NFTs（非同质化代币）等应用的爆发式增长，网络拥堵、交易延迟、Gas费飙升等问题日益凸显，运算速度瓶颈成为以太坊发展的“阿喀琉斯之踵”。

此时的运算速度主要受限于其共识机制——工作量证明（PoW），PoW虽然确保了网络的安全性，但其能源消耗高、确认速度慢、交易吞吐量有限的弊端也限制了TPS的提升，区块大小和出块时间的固定设置,也使得网络难以承载激增的交易量。

分片技术的探索与Layer 2的崛起：提速的曙光

面对日益严峻的性能挑战，以太坊社区和开发团队从未停止探索，提升运算速度的路径主要有两条：一是对以太坊主网本身进行升级（On-Chain Scaling），即分片技术（Sharding）；二是发展Layer 2（二层扩展方案）,在主网之下构建处理交易的侧链或汇总层。

  1. 分片技术的漫长等待：分片技术旨在将以太坊网络分割成多个并行的“链”（分片），每个分片处理一部分交易和数据，从而显著提升整体的TPS，分片技术的实现复杂度极高，涉及跨分片通信、数据可用性、安全性保障等诸多难题，这一方案虽被规划已久，但直到“以太坊2.0”（Eth2）的规划中才被列为重要升级内容,其全面落地尚需时日。

  2. Layer 2方案的异军突起：在分片技术尚在研发之际，Layer 2方案因其相对快速的实施和显著的性能提升效果，成为了近期以太坊提速的主力军，Rollups（ rollups，如Optimistic Rollups和ZK-Rollups）是目前最主流的Layer 2技术，它们将大量交易计算和数据压缩后在主网上进行结算，极大地降低了主网的负担，同时将TPS提升了数十倍甚至上百倍，Optimism和Arbitrum等Optimistic Rollups项目，以及StarkWare和zkSync等ZK-Rollup项目，都已经实现了远超主网的交易处理能力，有效缓解了网络拥堵,降低了用户交易成本。

“合并”与“完成”：迈向以太坊2.0的里程碑性进展

2022年9月，以太坊完成了从工作量证明（PoW）到权益证明（PoS）的“合并”（The Merge），这一历史性事件虽然并未直接大幅提升主网的TPS（甚至因合并初期的调整略有波动），但它为以太坊的长期可扩展性和可持续性奠定了坚实基础，PoS机制大幅降低了以太坊的能源消耗，并为未来的分片 implementation 扫清了障碍,使得网络能够更高效地运行。

紧随“合并”之后，以太坊又成功实施了“上海升级”（The Shanghai Upgrade），其中包括了质押提款等功能，进一步增强了PoS机制的吸引力和稳健性。“合并”与“上海升级”标志着以太坊从“工作量证明”时代正式迈入“权益证明”时代,为其后续的性能提升铺平了道路。

当前运算速度水平与未来展望

以太坊主网的TPS仍维持在数十的水平，但对于大多数日常交易而言，Layer 2解决方案已经能够提供流畅、低成本的服务，用户通过Layer 2进行交易，实际体验到的“运算速度”（交易确认速度和成本）已得到极大改善。

展望未来,以太坊运算速度的提升将是一个持续的过程：

  1. 分片技术的全面实施：以太坊2.0的下一阶段重点是分片，一旦分片技术全面落地，以太坊主网本身将能够并行处理更多交易，TPS有望得到数量级的提升,从根本上解决主网的扩展性瓶颈。

  2. Layer 2的持续优化与普及：Rollup技术本身也在不断迭代，ZK-Rollup的成熟将带来更高的安全性和效率，Layer 2将成为以太坊生态的标准配置,为各类应用提供高性能支撑。

  3. 协议层面的其他优化：如EIP-4849（Blob Transaction）等改进提案，旨在通过引入“数据Blob”来降低Layer 2交易的成本,进一步提升网络效率和用户体验。