我们将为所有读者解析zkEVMs的基础知识，无论他们对web3的熟悉程度如何。
零知识以太坊虚拟机被视为以太坊实现无限扩展性计划的关键组成部分。它们大大简化了开发人员的构建过程，并提供了一个低成本且安全的创新环境。
然而，要完全理解zkEVM是什么以及它在以太坊下一阶段发展中的重要性往往很困难。在这里，我们将以易于理解的方式为你解析zkEVMs的基础知识，无论你对web3的熟悉程度如何。
我们将从zkEVMs的高级概述开始，了解支撑这项新兴、令人兴奋的技术的各个组成部分。然后我们将讨论为什么zkEVMs对于扩展web3和推动其采用至关重要。最后，我们将把Linea与以太坊生态系统中的其他zkEVM项目进行比较。
ELI5：WTF是zkEVM？
zkEVM是一个虚拟机，它执行智能合约并使用零知识证明证明执行的正确性。zkEVMs重现了以太坊设计的一些方面，因此为开发人员和用户提供了“类以太坊”的体验。当与rollup技术结合时，zkEVM为去中心化应用程序及其用户提供了无与伦比的安全性和可扩展性。
我们在这里不会深入解释零知识证明，但你可以阅读《零知识证明：STARKsvsSNARKs》以获取全面的介绍。虽然有不同类型的有效性证明，但它们都有一个共同的特性：你可以证明对某些信息的了解，而无需揭示底层信息。
最初，零知识证明主要用于增强web3应用程序的隐私性——例如ZCash、MACI和Aztec。但研究人员很快找到了有效性证明的更有吸引力的用例：可验证的计算。
可验证计算方案使“弱”计算机能够将计算外包给功能更强大的、尽管不受信任的客户端计算机，并验证结果的正确性。在这里，客户端返回结果以及用于确认正确执行计算的证明。重要的是，验证证明所需的努力应该小于从头开始执行计算。
ZkEVMs使用零知识证明来证明程序正确执行，将可验证计算带入公共区块链领域。在这种情况下，可验证计算对于提高区块链的安全性和可扩展性非常有用。
可以将zkEVM视为一台可以执行任意操作的计算机，例如将两个整数相加。用户将输入传递给程序，全节点在zkEVM中使用这些输入执行程序以产生输出。
与此同时，程序的执行跟踪被编译成用于证明的“算术电路”。这允许全节点生成一个零知识证明，以确认程序正确执行。在这种情况下，证明电路验证有关程序执行的详细信息，例如：
谁调用了程序的函数？调用者是否向程序传递了正确的输入？执行是否使用了正确的程序？最终的输出是否是使用提供的输入正确执行程序的结果？由于证明电路验证了执行的计算完整性，网络上的其他节点不需要重新执行程序以验证建议的输出。节点只需要检查零知识证明以确认zkEVM的新状态是正确的。
在一个“不信任，验证”系统中，验证者可能要求向证明电路提供公开的输入，包括程序的初始和最终状态以及传递给函数的参数。这确保了SNARK证明所验证的计算使用正确的输入值进行，并得出了正确的输出。
但这主要是为了冗余：电路逻辑的约束防止了证明者创建假证明。实际上，validiums是将所有数据离链发布同时保持高安全保障的zkEVM链。
这个系统的关键好处是什么？验证程序执行的SNARK证明消耗的资源显著少于原始计算。ZkEVM节点不必重新执行每个交易以确认其有效性，极大地提高了网络以更快的速度处理更多交易的能力。
以太坊的zkEVM扩展解决方案
我们也可以将可验证计算扩展到另一个区块链的交易吞吐量扩展。在这种情况下，“资源受限”的区块链可以将计算卸载到一个次级的、高吞吐量的网络，同时保留验证交易是否正确执行的能力。零知识rollups，一个用于以太坊的扩展解决方案，就基于这个想法。
Zk-rollups通过在一个单独的环境中执行交易，从而减轻了以太坊的计算负载。在一定的时间间隔内，rollup的操作员会将许多用户交易聚合成一批，并提交给以太坊上的智能合约。它还提交一个有效性证明，确认链下交易正确执行，新的状态是正确的。
但我们为什么需要扩展以太坊呢？
正如你所知，以太坊虚拟机是一个分布式计算环境，它支持dapps。EVM提供了许多好处，如安全性和去中心化，但在过程中牺牲了可扩展性。简而言之，EVM是一个非常安全的计算机，但它的速度很慢，使用成本很高。
多年来，“EVM兼容”的侧链和rollup已成为解决以太坊可扩展性问题的最受欢迎的解决方案。这些区块链实现了以太坊执行层的分叉版本，但对其进行了优化，以实现更快的执行和更低的每笔交易成本。
有人会说这些解决方案并没有直接扩展以太坊，但它们确实使开发者能够在可扩展的链下层运行以太坊dapp，并允许用户以少量以太坊成本使用这些应用。以太坊也会受益于用户转移到其他区块链，减轻底层拥堵并降低现有用户的Gas价格。
这并不意味着所有扩展解决方案都同样优秀。例如，侧链不受以太坊保护，因此用户资金的安全取决于侧链验证者的诚实。在最坏的情况下，一个腐败的验证者集合可以轻易地窃取存放在桥上的资金，或者阻止用户提取资金。
Rollup在以太坊上结算交易，继承了其安全性和去中心化特性；尽管如此，不同的rollup构造有不同程度的安全性。“乐观rollup”假设提交到以太坊L1的交易批次是有效的，并依赖激励的一方通过欺诈证明质疑无效的执行。然而，这种方法存在一些问题：
诚实假设：为了保持乐观rollup的安全性，必须有人可以验证rollup交易并质疑无效的操作。乐观rollup假设存在诚实的验证者，在某些情况下，这个假设可能无法成立。提款延迟：由于观察者需要时间提出质疑，乐观rollup对提款施加了延迟。这种延迟可能会对在L2上进行交易的用户的体验产生负面影响。增加交易费用：乐观rollup不信任排序器以避免数据扣留攻击，因此在以太坊上发布完整的交易数据以实现rollup区块的去中心化验证。这提高了安全性，但也增加了交易费用，因为将数据存储在链上的成本转嫁给了用户。相比之下，运行zkEVM的通用zk-rollups被认为是"扩展的圣杯"，因为它们提供了你期望的以太坊扩展解决方案的好处，而不牺牲安全性或引入信任假设。我们在下面更详细地讨论了zkEVM的好处：
EVM兼容性
ZkEVMs完全兼容用于在以太坊虚拟机中运行的智能合约。此外，像Linea这样的二型zkEVM与EVM基础设施无缝集成。这意味着什么？Web3开发者可以在不产生切换成本的情况下将现有的以太坊应用迁移到L2。更好的是，你可以使用熟悉的开发堆栈从头开始构建新的应用——例如，zkEVMs可以执行用Solidity编写的智能合约。
安全性
zkEVM的安全保证很简单：零知识证明保证区块生产者不能执行无效的状态转换。也就是说，只要关于底层证明电路的加密假设——比如伪造假证明的不可能性——成立。简而言之，zkEVM让你"信任数学，而不是验证者"。
现在，有效性证明确保了安全性，但并不保证活性和数据可用性——这就是为什么zkEVM区块链依赖以太坊来强制这些安全性质。我们不会在这里深入技术细节，但这种安排提供了以下保证：
用户总是可以通过向以太坊上的L2合约发送退出交易，从zk-rollup中提取资金。恶意的rollup操作员不能冻结rollup或隐藏区块链的状态；只有当数据在链上发布时，以太坊网络才会确认L2区块。这确保了用户始终能够访问状态数据，并且诚实的节点可以重构L2的最后状态并产生新的区块。
可扩展性
ZkEVM设计为具有高度可扩展性。虽然EVM要求每个网络参与者在达成共识之前重新执行交易，但zkEVM使用的是非交互式证明。这提高了吞吐量，减少了延迟，因为验证L2区块的证明比重新执行新提议的区块中的每个交易更快。
但等等，还有更多！通过使用“递归证明”，ZkEVM可以进一步提高吞吐量。递归证明是通过合并多个有效性证明生成的，这样，验证单个证明也就验证了所有底层证明的有效性。
当提交给以太坊L1上的证明验证合约时，一个递归证明允许同时确定几个L2区块。这显著减少了L2顺序器在提交证明到L1的基础上逐块生成区块的时间。
改进的用户体验
在加密货币的世界中，当一个交易或区块被区块链网络中的大多数人接受并且不能被逆转时，它被“确定”了。确定性是比较rollup解决方案的一个好的启示方法，因为它决定了用户必须等待多久才能提取存入rollup的资金。
你会经常听到zkEVM有“快速确定性”。这只是意味着以太坊在zkEVMrollup上进行的交易比在普通的乐观rollup上完成的时间更短。这有重大的影响，如在去中心化金融行业的投资者可以享受更好的流动性。
降低成本
ZkEVMrollup可以选择只在以太坊L1上发布对其最终状态的承诺，从而减少链上存储成本。由于有效性证明保证了zkEVM新状态的正确性，因此顺序器不必发布所有数据以重新执行状态转换更改。相比之下，乐观rollup必须在L1上发布原始交易数据，以便诚实的观察者可以独立计算L2的新状态，并可能质疑无效的转换。
你可以用zkEVM做什么？
DeFi：由于从zkEVMrollup提现的延迟较低，交易员和投资者将享受更好的资本效率和更多的流动性获取途径。而且，由于不需要支付流动性提供商更快出可扩展性的成本节省将呈指数级增长。NFT：凭借极低的燃气费和高TPS，zkEVM链是大规模铸造和交易NFT的理想选择。此外，当将NFT转移到以太坊L1时，您将获得更好的用户体验，因为提款将立即得到最终确定。游戏：对于处理大量交易的链上游戏应用程序，zkEVM是理想的选择。除了前面描述的可扩展性优势之外，链上玩家每笔交易的成本更低——这归功于zkEVM的数据压缩能力。企业应用：企业可以利用zkEVM对通用计算的支持，为用户开发可扩展的应用程序。我们还应该注意，zkEVMRollup很适合引导高度安全的“第3层”区块链。有了L3基础设施，机构可以构建可定制以提供独特功能的应用特定区块链。一个好的例子是一个validium，它将有效性证明发布到zkEVM区块链，但将数据存储在链下，以保护用户的隐私。支付：zkEVM优化了规模，因此非常适合进行点对点支付和进行机构结算。您还拥有强大的交易最终确定性保证，这是由以太坊的高度分散网络直接执行的。Linea：放诸四海而皆准的zkEVM
Linea是一个等同于EVM的zk-rollup，其执行引擎是Type2zkEVM。Linea由在证明和可扩展性技术方面有深厚经验的团队开发，旨在以一部分成本将以太坊体验带给开发者和用户。
作为一个Type2zkEVM，Linea优先考虑与所有以太坊应用程序和基础设施的兼容性。分析不同的zkEVM设计超出了我们的讨论范围；然而，您可以期望从使用LineazkEVM获得以下好处：
与EVM钱包，开发者工具以及像节点提供商和执行客户端这样的关键基础设施无缝集成与以太坊的体验几乎完全相同——例如，Linea使用ETH进行燃气费支付具备以太坊扩展解决方案的所有优点而没有竞争项目固有的任何缺点为您提供等同于EVM的基础设施，以便解锁新的用例和构建新颖的应用程序，同时受益于以太坊的安全性，去中心化和开发者体验Linea的公共测试网已经上线，自最初公告以来，我们已经记录了令人难以置信的参与水平。现在，您也可以加入其他人，共同构建Linea的未来：
您是一位希望与Linea一起构建下一代可扩展dapps的开发者吗？通过参与LineaVoyage并帮助我们对网络进行压力测试来开始您的旅程。您还可以查看开发者快速入门，文档和教程。您是一位对试用Linea感兴趣的用户吗？从Goerli水龙头获取一些ETH，将资金桥接到L2，然后开始在Linea测试网上使用dapps。为了让事情变得更容易，Linea是MetaMask的默认网络，所以您不必手动导入新网络。
郑重声明： 本文版权归原作者所有， 转载文章仅为传播更多信息之目的， 如作者信息标记有误， 请第一时间联系我们修改或删除， 多谢。