Ethereum может заменить EVM архитектурой RISC-V, технологии ZK могут ожидать прорывное развитие

Недавнее предложение соучредителя Ethereum касается долгосрочной инициативы, в которой предлагается заменить текущую виртуальную машину уровня исполнения (EVM) на открытое архитектурное руководство RISC-V. Эта концепция сравнивается с Beam Chain на уровне консенсуса и рассматривается как потенциально единственный путь к прорыву производительности уровня исполнения и упрощению логики протокола. Особенно в отношении эффективности нулевых знаний (ZK Proof), ожидается, что замена EVM может привести к оптимизации до 100 раз. Это предложение направлено на решение текущих узких мест Ethereum в таких областях, как эффективность ZK-доказательств, сложность построения блоков и доступность данных.

Ограничения EVM и преимущества RISC-V

Проблемы, с которыми сталкивается EVM

1. Устаревшая архитектура: EVM использует 256-битную стековую структуру, что несовместимо с современными ЦП, что приводит к низкой эффективности выполнения ZK-EVM.
2. Узкое место ZK-доказательства: около половины ресурсов ZK-EVM используется для выполнения самого EVM, что ограничивает эффективность ZK-доказательства.
3. Сложности с поддержкой: накопление функций на протяжении многих лет привело к путанице в стандартах, некоторые функции трудно отменить.
4. Ограниченная разработка: нестандартный набор инструкций ограничивает поддержку межъязыка, и основные языки сложно эффективно компилировать в байт-код EVM.

Преимущества RISC-V

1. Высокая производительность: RISC-V - это сокращенный набор команд для реальных ЦП, дружелюбный к аппаратному обеспечению, который можно использовать для JIT-оптимизации и даже аппаратного ускорения.
2. Оптимизация ZK: Генерация схемы для инструкций RISC-V непосредственно в ZK-доказательстве проще, чем доказательство операций EVM.
3. Зрелая цепочка инструментов: поддержка основных языков, таких как Rust/C/C++, снижение порога входа в разработку, более широкий экосистем.
4. Общие стандарты: уже принятые блокчейн-проекты, имеющие успешные примеры.

Соучредитель Ethereum отметил, что вместо того, чтобы компилировать EVM в RISC-V в ZK-EVM, лучше напрямую использовать RISC-V в качестве архитектуры выполнения контрактов, что принципиально повысит эффективность выполнения и потенциал масштабирования.

Замена пути и вызовы

Три варианта замены

1. Двойная виртуальная машина (самый консервативный): EVM и RISC-V работают параллельно, новые контракты могут использовать RISC-V, что обеспечивает совместимость в переходный период.
2. Решение интерпретатора на блокчейне (радикальное): все контракты EVM будут интерпретироваться и выполняться на блокчейне с помощью контрактов RISC-V.
3. Механизм плагина интерпретатора (компромисс): использование интерпретатора в качестве элемента протокола, что позволяет в будущем вставлять другие ВМ (например, Move).

Технические вызовы, с которыми сталкивается внедрение

1. Риск снижения производительности исполнения: RISC-V необходимо эмулировать на чипах x86, что может привести к тому, что эффективность на начальном этапе будет ниже, чем у оптимизированного EVM.
2. Необходимо перестроить расчет Gas: необходимо определить новую модель Gas для инструкций RISC-V, чтобы обеспечить справедливость и безопасность.
3. Дизайн безопасной песочницы: ограничение системных вызовов, предотвращение саморефакторинга кода, обеспечение детерминированного выполнения.
4. Адаптация инструментов разработки: необходимо обновить компилятор, отладчик, инструменты безопасности, поддерживающие байт-код RISC-V.
5. Проблемы совместимости миграции: некоторые контракты зависят от особенностей EVM, миграция требует осторожного проектирования совместимого уровня или механизма отката.

Сооснователь Ethereum склоняется к использованию двойной схемы виртуальных машин (VM) в качестве переходного пути и обещает, что старые и новые контракты будут сохранять взаимную совместимость, обеспечивая неизменность опыта разработчиков и бессознственное обновление для пользователей.

Влияние на существующие маршруты масштабирования

RISC-V не заменит существующие пути масштабирования, а будет использоваться для оптимизации инфраструктуры.

Уровень 2

• Rollup все еще является основным способом масштабирования Ethereum, RISC-V повышает эффективность обработки L1 и производительность ZK верификации, а не напрямую увеличивает пропускную способность.
• Более быстрые проверки L1 могут помочь Rollup снизить затраты и более быстро отправлять данные, повышая общую масштабируемость.

Разделение данных и EIP-4844

• Проблемы с доступностью данных все еще необходимо решить с помощью EIP-4844 (blob) и Danksharding, RISC-V не влияет на емкость данных в сети.
• Изменения в архитектуре исполнения не повлияют на требования к хранению данных L1.

FaaS、MEV

• Не зависит от архитектуры виртуальной машины и не будет устаревать из-за продвижения RISC-V.

В общем, RISC-V — это "смена двигателя", L2/шардинг — это "расширение сети", оба имеют разные измерения и не противоречат друг другу.

Обратная связь от сообщества и связанные попытки

Сообщество разногласий

• Сторонники считают, что это необходимое стратегическое обновление для решения проблем с производительностью и привлечения традиционных разработчиков.
• Консерваторы беспокоятся о сложности реализации, историческом бремени и высоких затратах на обновление экосистемных инструментов, ставя под сомнение соотношение вложений и отдачи ресурсов.

Ссылки на аналогичные проекты

1. Move VM：Совершенно новый ресурсно-ориентированный VM, с высокой языковой безопасностью, но не совместим с EVM.
2. FuelVM: Новая виртуальная машина, разработанная для параллельной обработки, совместима с языком Sway, имеет ограниченную совместимость.
3. WASM: Внедрение WASM в качестве языка контрактов в L2, который уже реализован на одной из платформ L2 и имеет практическую осуществимость.
4. Некоторая публичная цепочка: прецедент использования RISC-V в качестве VM для контрактов в основной сети, предоставляющий практическую справку для Ethereum.

Соучредитель Ethereum заявил, что предложение RISC-V не означает отказа от других вариантов. Он считает, что в будущем механизмы интерпретаторов также могут быть использованы для интеграции таких VM, как Move и WASM, для создания многообразной экосистемы выполнения.

Прогноз влияния на будущее

Опыт разработчика

• Языки, такие как Solidity/Vyper, все еще могут использоваться, изменения касаются бэкенда компилятора, а не самого языка.
• Возможно, будет открыта возможность писать контракты на новых языках, таких как Rust/C, но миграция не будет обязательной.

Стоимость эксплуатации и производительность

• Повышение эффективности выполнения приведет к более высоким пределам Gas и более низким сборам.
• Контракты RISC-V могут снизить зависимость от предкомпилированных контрактов, а модель Gas будет ближе к стоимости ZK-доказательств.

Экологическая совместимость и развитие

• Существующие контракты могут продолжать работать в течение периода совместного существования двух ВМ, новые контракты постепенно будут использовать RISC-V.
• Инфраструктура должна поддерживать новый формат байт-кода, что может вызвать изменения в совместимости между цепями.

Безопасность и стабильность

• Новая архитектура требует широкого тестирования и формальной верификации для повышения надежности протокола.
• Более упрощенный уровень исполнения способствует аудиту и контролю за атакующей поверхностью.

Заключение

Соучредитель Ethereum предложил заменить EVM на RISC-V, что отражает глубокие размышления о предельной производительности и простоте протокола в будущем. Это предложение находится на ранней стадии обсуждения, и предполагается, что его реализация займет несколько лет и потребует преодоления множества технических, общественных и экологических вызовов. Это не означает отказ от существующего маршрута, а является укреплением основы и подготовкой к будущему.

Как он сказал: "Для достижения значительного улучшения этот радикальный подход может быть единственным жизнеспособным путем."

Это можно рассматривать как ставку на будущее, а также как глубокое исследование вопроса: "Стоит ли переосмыслять основы?"