我们将为所有读者分析zkEVMs的基础知识，不管他们对web3有多熟悉。
零知识以太坊虚拟机(zkEVMs)被视为以太坊实现无限可扩展性计划的关键组成部分。它们极大地简化了开发者的构建过程，提供了一个低成本、安全的创新环境。
但往往很难完全理解zkEVM是什么，以及它在以太坊下一阶段发展中的重要性。在这里，我们将深入浅出地为您分析zkEVMs的基础知识，无论您对web3有多熟悉。
我们将从zkEVMs的高层次概述开始，以理解支持这一新兴和令人激动的技术的各种组件。然后我们将讨论为什么zkEVMs对扩展web3和促进其采用如此重要。最后，我们将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，它执行智能契约，使用零知识证明(也称为“有效性证明”)来证明执行的正确性。ZkEVMs再现了以太坊设计的某些方面，从而为开发者和用户提供了“类似以太坊”的体验。当与rollup技术相结合时，zkEVM为分散式应用程序(dapps)及其用户提供了无与伦比的安全性和可伸缩性。
这里不深入讲解零知识证明，但是可以阅读《零知识证明:STARKs vs SNARKs》进行全面介绍。虽然有效性证书有不同的类型，但它们都有一个共同点:你可以证明你对某些信息的理解(比如“我有5个ETH”)，而不需要透露底层信息(比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——如ZCash(私人支付)、MACI(链上匿名投票)和Aztec(私人智能合约)。但研究人员很快发现了有效性证明的一个更有吸引力的用例:可验证计算。
可验证计算方案使“弱”计算机能够将计算外包给更强大但不可信的客户端计算机，并验证结果的正确性。在这里，客户端返回结果和一个证书，以确认计算执行正确。重要的是，验证证据所需的工作应该少于从头开始执行计算。
ZkEVMs使用零知识证明来证明程序的正确执行，并将可验证计算引入公共区块链领域。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。
你可以把zkEVM想象成一台可以进行任何运算的计算机，比如两个整数相加(“func(a+b = c)”)。用户将输入传递给程序(例如，“a = 3”和“b = 2”)，所有节点使用这些输入在zkEVM中执行程序，生成输出(“c = 5”)。
同时将程序的执行轨迹编译成“算术电路”进行证明(即翻译成一系列数学语句)。这允许整个节点生成一个零知识证明来确认程序的正确执行。在这种情况下，证明电路验证关于程序执行的详细信息，例如:
谁调用了程序的功能？调用者把正确的输入传递给程序了吗？执行时是否使用了正确的程序？最终输出是用提供的输入正确执行程序的结果吗？因为证明电路验证执行的计算完整性，所以网络上的其他节点不需要重新执行程序来验证建议的输出。节点只需要检查零知识证明来确认zkEVM的新状态(执行程序后)是正确的。
在“不信任，验证”系统中，验证者可能需要向证明电路公开输入，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)。这确保了由SNARK证书验证的计算以正确的输入值执行，并获得正确的输出。
但这主要是为了冗余:电路逻辑的约束防止证明者制造假证明(除非证明电路坏了)。事实上，validiums是一个zkEVM链，它在保持高安全性的同时释放链外的所有数据。
该系统的主要优势是什么？验证程序证明的SNARK(简明非交互知识演示)消耗的资源明显少于原始计算。ZkEVM节点不需要重新执行每个事务来确认其有效性，这大大提高了网络以更快的速度处理更多事务的能力。
以太坊ZkEVM扩展解决方案
我们还可以将可验证计算扩展到另一个区块链的事务吞吐量扩展。在这种情况下,“资源有限”的区块链可以将计算卸载到一个辅助的高吞吐量网络，同时保留验证事务是否正确执行的能力。以太坊的扩展解决方案Zero-knowledge rollups(使用zkEVM作为运行时环境)就是基于这种思想。
Zk-rollups通过在一个独立的环境(描述为第二层)中执行事务来减少以太坊的计算负载。在一定的时间间隔内，rollup的操作者会将很多用户交易聚合成一批，提交给邰方上的智能合约。它还提交了一份有效证书，以确认该链下的交易执行正确，新的状态正确。
但是为什么我们需要扩展以太坊呢？
如你所知，以太坊虚拟机(EVM)是一个分布式计算环境(也称为“世界计算机”)，它支持dapps。EVM提供了许多好处，比如安全性和分散化，但是它在这个过程中牺牲了可伸缩性。简而言之，EVM是一台非常安全的电脑，但它非常慢，而且用起来很贵。
多年来，“EVM兼容”侧链和rollup已经成为解决以太坊可扩展性问题最流行的解决方案。这些区块链实现了以太坊执行层(EVM)的分叉版本，但它们经过了优化，以实现更快的执行速度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链下运行以太坊dapp，并允许用户以较小的以太坊成本使用这些应用。以太坊也将(间接)受益于用户转移到其他区块链，减少底层拥堵，降低现有用户的气价。
这并不意味着所有的扩展解决方案都一样好。比如侧链没有以太坊保护，那么用户的资金安全就取决于侧链验证者的诚信。在最坏的情况下，一组腐败的验证者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在以太坊结算交易，继承了其安全性和去中心化的特点；然而，不同的汇总构造具有不同程度的安全性。“乐观汇总”假设提交给以太坊L1的交易批次有效，依靠激励方(“观察者”)通过欺诈证明质疑无效执行。然而，这种方法存在一些问题:
诚实的假设:为了保证乐观汇总的安全，必须有人能够验证汇总事务并质疑无效操作。乐观汇总假设有一个诚实的验证者(“1-of-N安全模型”)，在某些情况下，这种假设可能不成立。撤回延迟:乐观汇总延迟撤回，因为观察员需要时间来质疑它。这种延迟(一到两周)可能会对在L2上交易的用户的体验产生负面影响。增加交易成本:乐观rollup不信任排序器避免数据滞留攻击，所以在以太坊上发布完整的交易数据，实现rollup块的分散验证。这提高了安全性，但也增加了交易成本，因为在链中存储数据的成本被转嫁给了用户。相比之下，运行zkEVM的一般ZK-roll up被认为是& # 8220；扩张的圣杯& # 8221；因为它们提供了您期望从以太坊扩展解决方案中获得的好处，而没有牺牲安全性或引入信任假设。我们将在下面详细讨论zkEVM的优势:
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，类似Linea的type II zkEVM与EVM基础设施(包括开发者工具、block浏览器和钱包)无缝集成。这是什么意思？Web3开发者可以将现有的以太坊应用程序迁移到L2，而不会产生转换成本。更好的是，您可以使用熟悉的开发堆栈从头构建新的应用程序——例如，zkEVMs可以执行用Solidity编写的智能合同。
安全
ZkEVM的安全保证很简单:零知识证明保证块生产者不能执行无效的状态转换。换句话说，只要关于底层证明电路的加密假设——比如不可能伪造假证明——成立。简而言之，zkEVM让您& # 8220；信任数学，而不是验证者& # 8221；。
现在，有效性证书确保了安全性，但它不能保证活动和数据可用性——这就是为什么zkEVM区块链依赖以太坊来实施这些安全属性。我们在这里不讨论技术细节，但这种安排提供了以下保证:
用户始终可以通过向以太坊中的L2合约发送退出交易来从zk-rollup中提取资金。恶意汇总操作员无法冻结汇总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。这确保了用户可以始终访问状态数据，并且诚实的节点可以重建L2的最后状态并生成新的块。膨胀性
ZkEVM被设计成高度可伸缩的。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使用非交互式证明。这提高了吞吐量并减少了延迟，因为验证L2证明块比在新提出的块中重新执行每个事务更快。
但是等等，还有呢！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而生成的，因此验证单个证明也会验证所有底层证明的有效性。
当提交给邰方L1的认证验证合同时，递归认证允许同时确定几个L2区块。这大大减少了L2测序仪在向L1提交证明的基础上逐块生成块的时间。
改善用户体验
在加密货币世界中，当一项交易或区块被区块链网络中的大多数人接受且不可逆转(除非耗费大量资源)时，它就被“确认”了。确定性是比较rollup解决方案的一个很好的启发性方法，因为它确定了用户需要等待多长时间才能提取存放在rollup中的资金。
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)比在普通乐观rollup上完成的要短。这具有重大影响，例如，分散金融(DeFi)行业的投资者可以享受更好的流动性。
削减成本
ZkEVM rollup可以选择仅在以太坊L1上发布对其最终状态的承诺，从而降低链上的存储成本。因为有效性证书确保了zkEVM新状态的正确性，所以定序器不必发布所有数据(包括未压缩的事务输入)来重新执行状态转换更改。相比之下，乐观汇总必须在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，并可能对无效转换提出质疑。
你能用zkEVM做什么？
DeFi:随着从zkEVM rollup中提取现金的延迟降低，交易者和投资者将享有更高的资本效率和更多的流动性。此外，可扩展性的成本节约将呈指数级增长，因为无需向流动性提供者付费。NFT:zkEVM链条具有极低的燃气成本和高TPS(每秒交易量)，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，因为退出将立即最终确定(一旦在线验证者合同接受提交的证明)。游戏:zkEVM是处理大量事务的在线游戏应用程序的理想选择。除了上面描述的可伸缩性优势，链上玩家的每笔交易成本更低——这要归功于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。我们还应该注意，zkEVM Rollup非常适合指导高度安全的“第三层”区块链。借助L3基础设施，组织可以构建特定于应用的区块链，并对其进行定制以提供独特的功能。一个很好的例子是validium，它将有效性证书发布给zkEVM区块链(最终在以太坊L1上验证)，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(就是这种去中心化的电脑速度很快，使用成本极低)，所以非常适合点对点的支付和机构结算。你还拥有强大的交易最终确定性保障，直接由以太坊高度去中心化的网络(50万+验证器和计数)实现。Linea:普遍适用的zkEVM
Linea是等价于EVM的zk-rollup，它的执行引擎是Type 2 zkEVM。Linea由一个在认证和可伸缩性技术方面拥有丰富经验的团队开发，旨在以部分成本为开发者和用户带来邰方体验。
作为Type 2 zkEVM，Linea优先考虑兼容所有以太坊应用和基础设施。分析不同的zkEVM设计超出了我们的讨论范围(Vitalk的zkEVM类型更详细的讨论了这个话题)；但是，使用Linea zkEVM有以下好处:
与EVM钱包(MetaMask)、开发者工具(Truffle、Remix、Brownie、Foundry、Hardhat等)无缝集成。)和关键基础设施如Infura和Besu与以太坊的体验几乎相同——例如Linea使用ETH进行燃气支付，具有以太坊扩展解决方案的所有优点(低成本、近即时确认和高TPS)而没有任何竞争项目固有的缺点(最终确定性延迟、高成本和安全性差)，为您提供等同于EVM的基础设施，以便解锁新的用例并构建新颖的应用，并受益于以太坊的安全性、去中心化和开发者体验。Linea的公共测试网络已经启动。从最初的宣布开始，我们就有了现在，您可以和其他人一起构建Linea的未来:
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原文地址"Linea：适应所有场景的zkEVM解决方案"：http://www.guoyinggangguan.com/qkl/149695.html。
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