Ethereum pode substituir o EVM pela arquitetura RISC-V, e a tecnologia ZK pode alcançar um desenvolvimento revolucionário

Recentemente, um dos cofundadores do Ethereum propôs uma proposta de longo prazo que sugere substituir a atual Máquina Virtual de Execução (EVM) por uma arquitetura de conjunto de instruções RISC-V de código aberto. Essa ideia foi comparada à Beam Chain da camada de consenso e é vista como a única maneira potencial de alcançar um salto de desempenho na camada de execução e simplificar a lógica do protocolo. Especialmente em termos de eficiência de prova de conhecimento zero (ZK Proof), espera-se que a substituição da EVM possa resultar em uma otimização de até 100 vezes. A proposta visa resolver os problemas de gargalo atuais do Ethereum em relação à eficiência das provas ZK, complexidade da construção de blocos, disponibilidade de dados, entre outros.

Limitações do EVM e Vantagens do RISC-V

Desafios enfrentados pelo EVM

1. Arquitetura antiquada: O EVM utiliza uma estrutura de pilha de 256 bits, que não é compatível com CPUs modernas, resultando em baixa eficiência de execução do ZK-EVM.
2. Gargalo da prova ZK: cerca de metade dos recursos do ZK-EVM é utilizada para executar o próprio EVM, limitando a eficiência da prova ZK.
3. Dificuldade de manutenção: a acumulação de funcionalidades ao longo dos anos levou a uma confusão nas normas, tornando algumas funcionalidades difíceis de eliminar.
4. Desenvolvimento limitado: um conjunto de instruções não padrão limita o suporte entre linguagens, tornando difícil a compilação eficiente para bytecode EVM em linguagens populares.

Vantagens do RISC-V

1. Desempenho eficiente: RISC-V é um conjunto de instruções reduzido para CPUs reais, amigável ao hardware, podendo ser utilizado para otimização JIT e até aceleração de hardware.
2. Otimização ZK: na prova ZK, gerar circuitos diretamente para instruções RISC-V é mais simples do que provar operações EVM.
3. Cadeia de ferramentas madura: suporta linguagens populares como Rust/C/C++, reduzindo a barreira de entrada para desenvolvimento e ampliando o ecossistema.
4. Padrões gerais: já adotados por projetos de blockchain, com casos de sucesso.

O cofundador do Ethereum apontou que, em vez de compilar o EVM para RISC-V no ZK-EVM, é melhor usar diretamente o RISC-V como arquitetura de execução de contratos, aumentando fundamentalmente a eficiência de execução e o potencial de escalabilidade.

Substituir caminhos e desafios

Três opções de substituição

1. Duas VMs coexistindo (o mais conservador): EVM e RISC-V operando em paralelo, novos contratos podem optar por RISC-V, garantindo compatibilidade durante o período de transição.
2. Solução de interpretador on-chain (radical): todos os contratos EVM são interpretados e executados por contratos RISC-V on-chain.
3. Mecanismo de plugin do interpretador (compromisso): tratar o interpretador como um elemento do protocolo, permitindo a inserção futura de outras VMs (como Move).

Desafios técnicos enfrentados na implementação

1. Risco de perda de desempenho de execução: O RISC-V precisa simular a execução em chips x86, podendo ter uma eficiência inicial inferior ao EVM otimizado.
2. O modelo de Gas precisa ser reconstruído: é necessário definir um novo modelo de Gas para as instruções RISC-V, garantindo justiça e segurança.
3. Design de sandbox de segurança: limitar chamadas de sistema, prevenir auto-modificação de código, garantir execução determinística.
4. Adaptação de ferramentas de desenvolvimento: é necessário atualizar compiladores, depuradores e ferramentas de auditoria de segurança, suportando bytecode RISC-V.
5. Problemas de compatibilidade na migração: alguns contratos dependem de características do EVM, a migração deve ser cuidadosamente projetada com uma camada de compatibilidade ou mecanismo de fallback.

O cofundador do Ethereum está inclinado a adotar uma solução de coexistência de duas VMs como caminho de transição e prometeu que os novos e velhos contratos manterão a interoperabilidade, garantindo que a experiência do desenvolvedor permaneça inalterada e que os usuários não percebam a atualização.

Impacto nas rotas de escalabilidade existentes

RISC-V não substituirá as rotas de escalabilidade existentes, mas sim como uma otimização de infraestrutura.

Layer 2

• Rollup continua a ser o principal responsável pela escalabilidade do Ethereum, o RISC-V melhora a eficiência de processamento do L1 e o desempenho da validação ZK, em vez de aumentar diretamente a capacidade de throughput.
• A validação L1 mais rápida pode ajudar os Rollups a submeter dados a um custo mais baixo e de forma mais rápida, melhorando a escalabilidade geral.

Fragmentação de dados e EIP-4844

• O gargalo de disponibilidade de dados ainda precisa ser resolvido pelo EIP-4844 (blob) e Danksharding, o RISC-V não afeta a capacidade de dados na cadeia.
• A mudança na arquitetura de execução não altera as necessidades de armazenamento de dados do L1.

FaaS, MEV

• Não depende da arquitetura da máquina virtual e não se tornará obsoleto com o avanço do RISC-V.

No geral, RISC-V é "motor de troca", L2/fragmentação é "rede de expansão", as duas dimensões são diferentes e não se contradizem.

Feedback da Comunidade e Tentativas Relacionadas

divergência na comunidade

• Os apoiantes acreditam que esta é uma atualização estratégica necessária para enfrentar os desafios de desempenho e ajudar a atrair desenvolvedores tradicionais.
• Os conservadores estão preocupados com a dificuldade de implementação, o peso histórico e os altos custos de atualização da cadeia de ferramentas ecológicas, questionando a relação entre investimento de recursos e retorno.

referência de projetos semelhantes

1. Move VM: Nova VM orientada a recursos, com forte segurança de linguagem, mas não compatível com EVM.
2. FuelVM: Nova VM projetada para processamento paralelo, acompanhada da linguagem Sway, com compatibilidade limitada.
3. WASM: Introdução do WASM como linguagem de contrato no L2, já implementado em uma plataforma L2, com viabilidade prática.
4. Certo blockchain público: o uso de RISC-V como VM de contrato na mainnet serve como referência prática para Ethereum.

O cofundador do Ethereum afirmou que a proposta do RISC-V não significa rejeitar outras opções; ele acredita que mecanismos de interpretadores no futuro também podem ser usados para inserir VMs como Move e WASM, construindo um ecossistema de execução diversificado.

Perspectivas de Impacto Futuro

Experiência do desenvolvedor

• Linguagens como Solidity/Vyper ainda podem ser usadas, a mudança é no backend do compilador e não na própria linguagem.
• Pode ser aberta a escrita de contratos em novas linguagens como Rust/C, mas a migração não é obrigatória.

Custo de operação e desempenho

• A melhoria na eficiência de execução trará limites de Gas mais altos e taxas mais baixas.
• O contrato RISC-V pode reduzir a dependência de contratos pré-compilados, e o modelo de Gas está mais próximo do custo da prova ZK.

Compatibilidade Ecológica e Desenvolvimento

• Durante o período de coexistência das duas VMs, os contratos existentes podem continuar a funcionar, enquanto os novos contratos adotam gradualmente o RISC-V.
• A infraestrutura deve suportar o novo formato de bytecode, o que pode causar alterações na compatibilidade entre cadeias.

Segurança e Estabilidade

• A nova arquitetura necessita de testes abrangentes e validação formal, aumentando a fiabilidade do protocolo.
• Uma camada de execução mais simples facilita a auditoria e o controlo da superfície de ataque.

Conclusão

O cofundador do Ethereum propôs substituir o EVM pelo RISC-V, refletindo uma profunda reflexão sobre os limites de desempenho futuros e a simplicidade do protocolo. Esta proposta ainda está na fase inicial de discussão e a implementação deve ser um processo que levará vários anos, enfrentando múltiplos desafios técnicos, comunitários e ecológicos. Não se trata de derrubar a rota existente, mas de reforçar a base e preparar o futuro.

Como ele disse: "Para alcançar um aumento de magnitude, essa mudança radical pode ser o único caminho viável."

Isto pode ser visto como uma aposta no futuro, além de uma exploração profunda sobre se "a base vale a pena ser reestruturada".