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（zkEVMs）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n K U G v i往很困难。在9 r Y – & d ? _ T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$ # V j * n s \ S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q l M Z z C h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G y 6 b , t ; 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e H m , 4 s 5 u $一个虚拟机，它执行智能合约并使用零知识证明（也( V 0 6 C k称为“有效性证明”）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（dapps）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. y r S , M R O F你可以阅读《零知识证明：STAT 6 O * B @ p _RKs vs SNARKs》以获取全面的介绍。虽然有不同类型的有g M w T Q ] 7效性证明，但它们都有一个共^ 6 p R o b x同的特性：你可以证明对某些信息（例如，“我拥有5个ETH”）的了解，而无需揭示底层信息（例如，显示你的钱包余额）。

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（私人支付）、MACI+ x 6 a F \ 2 w C（匿名链上投票）和 Aztec（私人智能合约）。但研究人员e K j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0 $ . e T R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o T p N q & * ; W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。

ZkEVMW w 2 + ( K Bs 使用零知识证明8 E Y ` 3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$ o 5 p v & @ v F行任意操作的计算机，例如将两个整数相加（“fY H j m r F ~unc(av d & x J + b = c)”）。用B } Y u # L 1 \ 1户将输入传递给程序（例如，“a = 3”和“b = 2”），全节点在 zF ^ t 6 s e P !kEVM 中使用这些输入执行程序以产生输出（“c = 5”）。

与此同时，程序的执行跟s E $ P w ) & V踪被编译成用于证明的“算术电路”（即，翻译成一系列数学陈述）。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_ S Q – z c 1 5 ~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+ o e h ` c n 9 *否是使用提B d x _ $供的输入正确执行程序的结果？

由于证明电路验证了执E r x w行的计算完整性，网络上的其他节点不需要J + e c 9 % r { m重新执行程序以验证建议的输出。节点只6 s * N ;需要检查零知识证明以确认 zkEVM 的新状态（执行程序后B # z F）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（或对这些值的加密承诺）。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] @ c | R 2 H $ –建假证明（除非证明电路被破坏）。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+ ? u ( O个系统的关键好处是什么？验证程序执行的 SNARK（简洁的非交互式知识论证）I B X a证明消耗的资源显著少于原始计算。ZkEVE B d :M 节点J h g M A i – j 4不必重新执行每个交易以确认其有效性! n ~，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 z$ R @ D # U \kEVM 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，) z d“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（使用 zkEVM 作为运行时环境）的扩展解决方案，就基于这个想法。

Zk-{ Q p R y Brollups 通过在一个单独的环境（描述为第2层）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（EVM）是一个分布) $ D A式计算环境（又名“世界计算机”），它支持 dapps。EVM 提供了许多H 9 J R t | R #好处，如安全性和去中心化，但在过` I U ? \ q R程中牺牲z u c ^ _ r o n P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，j _ o _ G G T“EVM兼容”的侧链和rollup已成为解决l d h J l u x ~ ]以太坊可扩展性问题的最受* { % : |欢迎的解决方案。这些区块链r N @实现了以太坊执行层（EVM）的分叉版本7 4 S F 2 j y，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d\ 7 ` M g 8 \app，并允许用户h I % \以少量以太坊成本使用这些应用。以太坊也会（间接地）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a 5 [ t /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P k b j坊, M \ p D \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（通过审查交易）。

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W R B是有效的，并依赖激励的一方（“观察者”）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/ % u 9 : T G [ 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（“1-of-N安全模型”），在某些情况下，这个假设可能无法成立。v H ~ t # f
• 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（在一到两周之间）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: J r ] 4 r u c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。h B ; B这提高了安全性，但也增加了交易费用，因为j D d m将数据存储在链上的成本转嫁给了用户。

相比之q J H 2 Y & U i \下，运行 zkEVM 的通用 zk-rollups 被认为是 “扩展的圣杯”，因+ K ` z 5 a } 2为它们提供了你期望的j 9 q ! A以太坊扩展解决方案的好处，而不牺牲安全性或引S I ~ f \ Y n [ B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6 \ p设施（包括开发者& 7 d工具，区块浏览器和钱包）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，zkI x N k w U ; Y `EVMsE x ~ 可以执行用 Solidity 编写的智能合约。

安/ T ; – Q S全性

zk* L [ { 2 R eEVM 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V \ a _ R . o S *转换。也就是说，只要关于底层证明电路的加密假设——比* W N H V w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/ _ 5 l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b T _ ( w * 0 g向以太坊上的 L2 合约发送退出交易，从 zk-\ . Rrollup 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z i J b在链上发布时，以太坊网络才会确认 L2 区块。这确保了用B } n & | [ E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U C Y K G生新的区块。

可扩展性

ZkEVM 设计} 7 v 5 ? k R o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V l v P W v 8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{ , u 1 K T 7有底层证明的有效性。

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（除非花费大量资源）时，它被“确定”了。确定} d r y : ? V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N G H O H a `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 zkEVM rollup 上进行的交易（包括提现操作）比在普通的乐观 rollup 上完成的时间L } H g ) $更短。这有重大的影响，如在去中心化金融（DeFi）行业的投资者可以~ c 0 b 4享受更好的流动性。

降低成本

ZkEVM rollup 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（包括未压缩的交易输入）以重新执行状态转换更改8 ] Q P G @ q V I。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* K C R的转换。

你可以用 zkEVM 做什么？

• DeFi：由于从 zkEVM rollup 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@ ] 2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F p ! ^ I & 1 ; v指数级增长。
• NFT：凭借极低的燃气费和高TPS（每秒交易量），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（一旦链上验证器合约接受提交的证明）。
• 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，zkEVM Rollup很适合引导高$ { 0度安全的“第3层”区块链。有了L3基础设施，机构\ 6 * R = D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（最终在以太坊L1上进行验证），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（也就是说，这个去中心化的计算机非常快速，使用成本极低），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+ y J 6 k n ~交易最终确定性保证，这是由以太坊的高度分散网络（50万+验证器并且还在增加）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Type 2 zkEVM。Linea由在a n $ 0 j ) L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Type 2 zkEVM，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; o ) v l BzkEVM设计超出了我们的讨论范围（Vitalk的zkEVM类型更详细地讨论了这个话题）；然而，您可以期望从使用Linea zkEVM获得以下好处：

• 与EVM钱包（MetaMask），开发者工具（Truffle，Remix，Brownie，Foundry，Hardhat等）以及像节点提供商（Infura）和执行客户端（Besu）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（低费用，近乎即时确认，高TPS）而没有竞争项目固有的任何缺点（最终确@ 8 e g U n e定性延迟，高成@ L p – b本和糟糕的安全性）
• 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O i r e 8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dap= G L ! C B 1ps的开发者吗？通过参与Linea Voyage并帮助我们对网络进行压力测试来开始您的旅程4 P m u y # Q [。您还可以查看开发者快速入门，文档和教程。
• 您是一位x = i 5 X X ~ I P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T ~ C k MLinea测试网k ) 1 s n # U上使用dapps。为了让事情变得更容易，Li8 s E dnea是MetaMask的默认网络，所以您不t G C { . M ~ Z必手动导I t o Y入新网络。