原文來(lái)源：Darren，Everest Ventures Group

摘要

為解決以太坊擴(kuò)容問(wèn)題，Layer2 誕生了，在眾多 Layer2 方案中，Rollup 是目前最受歡迎的解決方案。Rollup 又可分為 Optimistic Rollup 和 ZK Rollup 兩種類型。ZK Rollup 相比于 Optimistic Rollup 在安全性、速度和 Gas 費(fèi)用方面更具優(yōu)勢(shì)。然而，目前生產(chǎn)中的 ZK Rollup 普遍存在一個(gè)重大缺陷，即無(wú)法完全支持以太坊虛擬機(jī)（EVM）的通用計(jì)算，而是主要針對(duì)特定應(yīng)用程序進(jìn)行優(yōu)化。這破壞了與現(xiàn)有以太坊 L1 智能合約和去中心化應(yīng)用（dapp）的兼容性，并進(jìn)一步增加了構(gòu)建具有相同可組合性和表達(dá)體驗(yàn)的新合約的難度。

相比之下，Optimistic Rollup 可以兼容以太坊的 EVM 智能合約，因此對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，將智能合約遷移到 Layer2 相對(duì)較簡(jiǎn)單，這也是 Optimistic Rollup 目前成為主流 Layer2 方案而非 ZK Rollup 的主要原因。

因此，為解決 ZK Rollup 不兼容 EVM 的問(wèn)題，ZK-EVM 應(yīng)運(yùn)而生，而本文的主角 Linea 則是 ZK-EVM Types 中能夠等效 EVM 的 Type 2 ZK-EVM，它允許開(kāi)發(fā)者構(gòu)建可擴(kuò)展的去中心化應(yīng)用或直接遷移現(xiàn)有的 dapp 而無(wú)需更改代碼或重寫(xiě)智能合約。

本文將從項(xiàng)目類型、競(jìng)品分析、項(xiàng)目亮點(diǎn)、生態(tài)發(fā)展、項(xiàng)目進(jìn)展與未來(lái)計(jì)劃五個(gè)方面對(duì) Linea 進(jìn)行深入分析。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

Linea 是一種創(chuàng)新的區(qū)塊鏈解決方案，將強(qiáng)大的零知識(shí)證明功能與完整的以太坊虛擬機(jī)（EVM）等效性相結(jié)合。它允許開(kāi)發(fā)者構(gòu)建可擴(kuò)展的去中心化應(yīng)用（dapp）或遷移現(xiàn)有的 dapp 而無(wú)需更改代碼或重寫(xiě)智能合約，極大地簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程。Linea 由 ConsenSys 構(gòu)建，屬于 zkEVM 眾多類型中的 Type 2，它利用 zkEVM 的可擴(kuò)展性屬性來(lái)提供更快的交易時(shí)間和更高的吞吐量。zkEVM 是以太坊虛擬機(jī) (EVM) 的零知識(shí)證明 (ZKP) 版本，可確保交易和智能合約執(zhí)行得到驗(yàn)證，而不會(huì)泄露任何敏感信息。這不僅增強(qiáng)了安全性，而且還實(shí)現(xiàn)了更具可擴(kuò)展性和更高效的平臺(tái)。

2022 年第四季度，ConsenSys 推出的 Linea 內(nèi)部測(cè)試版，為有限用戶提供了早期訪問(wèn)權(quán)限，處理了超過(guò) 350,000 筆交易，并部署了各種去中心化應(yīng)用程序。測(cè)試網(wǎng)允許 Solidity 開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建、測(cè)試和啟動(dòng) DApp，同時(shí)大規(guī)模測(cè)試 zkEVM。

2023 年 3 月 28 日，Linea 上線公共測(cè)試網(wǎng)，發(fā)布 zkEVM rollup，以便對(duì) Layer2 擴(kuò)展技術(shù)進(jìn)行壓力測(cè)試，在公開(kāi)測(cè)試網(wǎng)時(shí)期，約有 550 萬(wàn)個(gè)獨(dú)特的錢包執(zhí)行了超過(guò) 4600 萬(wàn)筆交易。

7 月 18 日，Linea 上線主網(wǎng) Alpha 版本，截至 7 月 24 日，Linea 主網(wǎng)擁有超過(guò) 100 個(gè)生態(tài)項(xiàng)目，已跨入 10,921 枚 ETH，交易筆數(shù)達(dá) 64,604 筆，交互地址數(shù)達(dá) 58,344。

根據(jù) Linea 全球商務(wù)負(fù)責(zé)人 @hotpot_dao 介紹，主網(wǎng)上線后，Linea 計(jì)劃著重發(fā)展 Layer3 和 Appchain 兩個(gè)方向，以滿足游戲項(xiàng)目方對(duì)吞吐量和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的需求，同時(shí)進(jìn)一步推進(jìn) Multi Prover 的合作。

二、背景團(tuán)隊(duì)

Linea 由 ConsenSys 公司研發(fā)設(shè)計(jì)并負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)，ConsenSys 是一家成立于 2014 年領(lǐng)先的以太坊軟件公司，業(yè)務(wù)遍及全球，聘請(qǐng)了頂尖企業(yè)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、協(xié)議工程師、軟件開(kāi)發(fā)人員和企業(yè)交付專家。作為區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域最大和最基礎(chǔ)的實(shí)體之一，ConsenSys 的全球人員、項(xiàng)目和公司網(wǎng)絡(luò)正在為決心利用以太坊力量的企業(yè)和政府構(gòu)建區(qū)塊鏈行業(yè)的開(kāi)發(fā)工具、去中心化應(yīng)用程序和解決方案。該組織在 2018 年被《紐約客》稱為「以太坊社區(qū)最著名、最普遍的去中心化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者和推動(dòng)者」。目前的的產(chǎn)品套件由Infura、Quorum、Truffle、Codefi、MetaMask和Diligence組成。

Joseph Lubin 是以太坊的聯(lián)合創(chuàng)始人和 ConsenSys 的創(chuàng)始人，Lubin 在加拿大多倫多出生長(zhǎng)大，畢業(yè)于普林斯頓大學(xué)，獲得電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)位。他曾在 Tomandandy Music 的普林斯頓機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)自主音樂(lè)作曲工具，并在私人研究公司 Vision Applications Inc. 開(kāi)發(fā)自主移動(dòng)機(jī)器人。Lubin 專注于密碼學(xué)、工程和金融的交叉領(lǐng)域。

三、ZK EVM Type 解析

前文提到 Linea 屬于 zkEVM 四種類型中的 Type 2，那么這四種類型分別是什么呢？它們各自具備哪些特點(diǎn)呢？Vitalik 在他的博客文章中對(duì)基于與以太坊兼容性的 zkEVM 類型進(jìn)行了概述。

在閱讀下文之前，需要知道的是：zkEVM 越接近以太坊的功能，生成 zk 證明的速度就越慢，成本也越高。另一方面，如果一個(gè)區(qū)塊鏈或 Rollup 更符合以太坊的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，那么開(kāi)發(fā)人員就更容易在其上構(gòu)建應(yīng)用程序并集成到以太坊生態(tài)系統(tǒng)中。因此，與以太坊高度兼容的區(qū)塊鏈可能具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

第一類（Type 1)：完全等同于以太坊的 Zk rollups，在所有部分（包括哈希、狀態(tài)樹(shù)、交易樹(shù)、預(yù)編譯或任何其他共識(shí)邏輯）中精確地復(fù)制以太坊。目前為止，實(shí)際上還沒(méi)有任何 zkEVM 能夠?qū)崿F(xiàn)與以太坊的等效性，但 Taiko 的最終目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)以太坊等效，所以理論上可以把 Taiko 劃為此類。

第二類（Type 2)：完全等同于 EVM 的 Zk rollups 力求與 EVM 等效，但并非完全等效于以太坊。它們與現(xiàn)有應(yīng)用程序完全兼容，但對(duì)以太坊進(jìn)行了一些微小修改，以使開(kāi)發(fā)更容易，并且可以更快地生成證明。Linea 目前屬于此類。

第三類（Type 3)：幾乎等同于 EVM，為了使證明生成更快，犧牲了更多元素和等效性。Polygon zkEVM 和 Scroll 目前屬于此類。這個(gè)類別通常是進(jìn)入第二類的跳板。

第四類（Type 4)：高級(jí)語(yǔ)言等效，意味著它們都接受用 Solidity 編寫(xiě)的智能合約，然后將其轉(zhuǎn)換為另一種自定義的、適用于 Zk 的語(yǔ)言。zkSync 和 StarkNet 屬于這個(gè)類別，盡管 zkSync 可能會(huì)隨著時(shí)間推移添加對(duì) EVM 字節(jié)碼的兼容性，并最終向更高的類型 Type3/Type2 轉(zhuǎn)移。

需要注意的是，這些不同類別并沒(méi)有高下優(yōu)劣之分，主要根據(jù)不同技術(shù)選擇和證明生成速度來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)取舍，它們之間也是可以互相轉(zhuǎn)化。

作為 Type 2 的 Linea，它與 EVM 完全等效，與 Type 3 和 Type 4 的項(xiàng)目不同，如果項(xiàng)目方有一個(gè)在主網(wǎng)上的 Dapp，無(wú)需任何代碼更改就可以直接遷移到 Linea，只需進(jìn)行一鍵轉(zhuǎn)換即可使用 Linea 的 Layer2 協(xié)議。然而，如果要轉(zhuǎn)移到 Type 4 的 StarkNet，就需要一個(gè)編譯器，并增加一個(gè)步驟，這可能會(huì)引入安全性問(wèn)題并帶來(lái)額外的開(kāi)發(fā)成本。

而就目前的技術(shù)而言，Type 2 相對(duì)于 Type 1 更容易實(shí)現(xiàn)，目前 Linea 已經(jīng)上線主網(wǎng)，而 Type 1 的 Taiko 尚未公布主網(wǎng)上線時(shí)間，可見(jiàn) Type 2 或許更為現(xiàn)實(shí)，而 Type 1 則相對(duì)較為理想化，其項(xiàng)目也相對(duì)早期。

四、Linea vs 其他 zkEVM

1、資金方面：

在融資方面，Linea 并未單獨(dú)進(jìn)行項(xiàng)目融資，但其母公司 ConsenSys 已獲得 7.26 億美元的融資，資金充裕。同時(shí)，ConsenSys 旗下項(xiàng)目 MetaMask 是錢包賽道當(dāng)之無(wú)愧的龍頭，在為 ConsenSys 帶來(lái)可觀利潤(rùn)的同時(shí)也為 Linea 提供了強(qiáng)有力的支持。

除此之外，其他的 zkEVM 項(xiàng)目也獲得了可觀的融資：zkSync 獲得了 4.58 億美元，StarkNet 獲得了 2.73 億美元，Polygon zkEVM 獲得了 4.5 億美元，Scroll 獲得了 8300 萬(wàn)美元，Taiko 獲得了 2200 萬(wàn)美元。相較而言，Linea 的資金充足，并且擁有強(qiáng)大的背景支持，在資金方面是 zkEVM 賽道的領(lǐng)先者之一。

2、技術(shù)方面：

在技術(shù)方面，Linea 具備 Type 2（目前尚未完全實(shí)現(xiàn) 100% 的兼容性，處于 Type 2 到 Type 3 的過(guò)渡階段，第七部分會(huì)詳細(xì)介紹項(xiàng)目的具體進(jìn)展）本身?yè)碛?EVM 等效性的優(yōu)勢(shì)，它能夠完全等效于以太坊虛擬機(jī)（EVM），因此開(kāi)發(fā)者可以構(gòu)建可擴(kuò)展的去中心化應(yīng)用，或者直接遷移現(xiàn)有的去中心化應(yīng)用而無(wú)需修改代碼或重寫(xiě)智能合約。

此外，Linea 采用了獨(dú)特的證明器（第五部分會(huì)詳細(xì)介紹），在確保兼容性的前提下，盡可能提高交易速度并降低 Gas 費(fèi)用。

然而，由于 zk-rollup 本身難以兼容 EVM，因此在保持高度兼容性的前提下，與 Type 4 和 Type 3 的 zkEVM 項(xiàng)目（例如 zkSync、StarkNet、Polygon zkEVM）相比，Linea 的交易速度相對(duì)略慢，Linea 的 gas 費(fèi)用也會(huì)稍高一些。

其他技術(shù)如下圖所示：

3、數(shù)據(jù)方面：

注：由于 Scroll 和 Taiko 未上線主網(wǎng)，因此由 Arbitrum 和 OP Mainnet 替換

數(shù)據(jù)來(lái)源：

[1]https://dune.com/gopimanchurian/arbitrum

[2]https://dune.com/gm365/L2

[3]https://dune.com/optimismfnd/Optimism-Overview

[4]https://dune.com/KARTOD/zk-evm-mega-dashboard

[5]https://dune.com/tk-research/linea

上述圖表展示了各大 zkEVM 項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)。需要注意的是，Linea 主網(wǎng)剛剛上線，因此其數(shù)據(jù)目前意義不甚顯著，僅供參考。

正如圖表所示，zkSync 在數(shù)據(jù)方面處于明顯的領(lǐng)先地位。然而，需要指出的是，Web3 數(shù)據(jù)存在相當(dāng)程度的不真實(shí)性，其中許多數(shù)據(jù)由空投獵人貢獻(xiàn)，不過(guò)這也體現(xiàn)了更多人對(duì)該項(xiàng)目的看好。

zkSync 數(shù)據(jù)遙遙領(lǐng)先的另一個(gè)不可忽視的原因是，其主網(wǎng)上線前不久，同屬于 Layer2 賽道的另一個(gè)解決方案 Optimistic Rollup 項(xiàng)目 Arbitrum 發(fā)行了代幣，并向眾多用戶進(jìn)行了空投，從而讓很多空投獵人獲得了豐厚收益。這一狀況助推了 Web3 用戶們的積極情緒，促使 zkSync 主網(wǎng)上線僅僅三天就吸引了近 10 萬(wàn)個(gè)獨(dú)立錢包的產(chǎn)生。而現(xiàn)階段市場(chǎng)無(wú)疑正處于熊市，行情低迷，市場(chǎng)氛圍冷淡，許多用戶選擇觀望不動(dòng)，因此相對(duì)而言，剛剛上線主網(wǎng)的 Linea 也未能像 zkSync 主網(wǎng)上線時(shí)那樣火爆，前三天僅吸引了不到 2.5 萬(wàn)個(gè)獨(dú)立錢包。

此外，目前只有 Polygon zkEVM 已經(jīng)擁有其代幣，這或許也是其數(shù)據(jù)相對(duì)于 zkSync Era 和 StarkNet 來(lái)說(shuō)相形見(jiàn)絀的原因之一。畢竟這樣一來(lái)，Polygon zkEVM 便沒(méi)有了空投預(yù)期，也無(wú)法吸引社區(qū)貢獻(xiàn)者來(lái)提供數(shù)據(jù)。

最后，圖表顯示各個(gè) zkEVM 項(xiàng)目在整個(gè) Layer2 賽道市場(chǎng)份額中，zkSync Era 占據(jù) 4.27% 的絕對(duì)領(lǐng)先地位，其次是 StarkNet，而 Linea 僅為 0.24%，與 zkSync Era 相比相差近 20 倍?？梢?jiàn)，若 Linea 希望在眾多 zkEVM 項(xiàng)目中脫穎而出，必然需要付出更多的努力。

五、Linea 有哪些亮點(diǎn)？

1、Linea 可以獲得與 Infura、MetaMask 和 Truffle 等 ConsenSys 旗下產(chǎn)品的原生無(wú)縫集成：

構(gòu)建者可以使用 web3 錢包 MetaMask 輕松吸引用戶，例如在 MetaMask 錢包插件的網(wǎng)絡(luò)選擇中，Linea 測(cè)試網(wǎng)是默認(rèn)存在的，它消除了手動(dòng)添加網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗(yàn)障礙，一定程度上也降低了使用門檻。

此外，借助 Infura 易于使用的 API，開(kāi)發(fā)者可以更快地發(fā)布 dapps 并進(jìn)行擴(kuò)展。開(kāi)發(fā)人員可以使用 Truffle 或使用 Hardhat、Foundry 和 Brownie 等流行的開(kāi)發(fā)人員環(huán)境來(lái)構(gòu)建、測(cè)試、調(diào)試和部署他們的 Solidity 智能合約，與之兼容的 Ganache 和 Diligence 分別支持本地代碼測(cè)試和審計(jì)。

此外，ConsenSys 原生的、無(wú)需信任的橋接器和對(duì) MetaMask 用戶友好的橋接器，也允許開(kāi)發(fā)人員安全地將代幣移入和移出網(wǎng)絡(luò)。

2、獨(dú)特的內(nèi)部證明系統(tǒng)和壓縮方式

Linea 的證明流程

Linea 的技術(shù)在算術(shù)方案和內(nèi)證明系統(tǒng)方面與其他 zkEVM 不同。為了證明交易的發(fā)生，Linea 采用了一系列步驟。它從算術(shù)化（Arithmetization）開(kāi)始，將計(jì)算機(jī)程序轉(zhuǎn)換為 zk 證明可以理解的數(shù)學(xué)表達(dá)式。此過(guò)程將事務(wù)轉(zhuǎn)換為軌跡（trace）和一組驗(yàn)證計(jì)算準(zhǔn)確性的約束（constrain）。

接著 Linea 采用內(nèi)部證明系統(tǒng) Vortex 和 Arcane，這些內(nèi)部證明系統(tǒng)遞歸地減小證明的大小，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算和使用特定的算法，不斷提高證明的效率和緊湊性。最終，通過(guò)經(jīng)過(guò)多次迭代和內(nèi)部?jī)?yōu)化的過(guò)程，證明被進(jìn)一步壓縮到最終的外部證明系統(tǒng) Plonk 中。

這種設(shè)計(jì)使得 Linea 能夠高效地生成和驗(yàn)證 zk 證明，從而確保交易的隱私和安全性。通過(guò)使用內(nèi)部證明系統(tǒng)的遞歸優(yōu)化和最終的壓縮步驟，Linea 能夠減小證明的規(guī)模并提高整體性能，為用戶提供快速且高效的交易體驗(yàn)。這種創(chuàng)新的技術(shù)方法使 Linea 在 zkEVM 賽道獨(dú)樹(shù)一幟，并為構(gòu)建可擴(kuò)展的去中心化應(yīng)用提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

內(nèi)部證明系統(tǒng)：Vortex 和 Arcane

1. 基于「格」（Lattice-based）的設(shè)計(jì)：

Vortex 是一種基于「格」的 SNARK 方案，可以在任何具有合理的二進(jìn)制精度的域上運(yùn)行，并能夠高效地處理多種類型的查詢，基于「格」的哈希與傳統(tǒng)加密方法相比具有多種優(yōu)勢(shì)。它擁有比流行的橢圓曲線密碼學(xué)更快的性能，并且是后量子的，這意味著它可以抵抗量子計(jì)算攻擊?！父瘛贯槍?duì)遞歸進(jìn)行了優(yōu)化，可有效實(shí)現(xiàn)硬件加速，并提供與 SIMD 并行性的兼容性。此外，基于格的函數(shù)避免了 SNARK（簡(jiǎn)潔非交互式知識(shí)論證）中速度和使用之間的權(quán)衡，使它們更加通用。

并且 SNARK 方案本身相較于 STARK 存在著一些優(yōu)勢(shì)：SNARK 的采用速度實(shí)際上比 STARK 快得多，SNARK 比 STARK 早幾年被發(fā)現(xiàn)，這使得該技術(shù)在采用方面取得了顯著的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)；且 SNARKs 擁有更多的開(kāi)發(fā)者庫(kù)、已發(fā)布的代碼、項(xiàng)目以及積極致力于該技術(shù)的開(kāi)發(fā)者；其次 SNARK 所需的 Gas 量預(yù)計(jì)僅為 STARK 的 24%，這意味著使用 SNARK 進(jìn)行交易對(duì)于最終用戶來(lái)說(shuō)會(huì)便宜得多；最后，SNARK 的證明大小比 STARK 小得多，這意味著它需要更少的鏈上存儲(chǔ)。

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