Ethereum có thể sẽ thay thế EVM bằng kiến trúc RISC-V, công nghệ ZK có thể sẽ có những phát triển đột phá

Người đồng sáng lập Ethereum gần đây đã đưa ra một đề xuất lâu dài, đề nghị thay thế máy ảo thực thi hiện tại (EVM) bằng kiến trúc tập lệnh RISC-V mã nguồn mở. Ý tưởng này được so sánh với Beam Chain của lớp đồng thuận và được xem là con đường tiềm năng duy nhất để đạt được bước đột phá về hiệu suất của lớp thực thi và đơn giản hóa logic giao thức. Đặc biệt về hiệu suất của chứng minh không kiến thức (ZK Proof), dự kiến việc thay thế EVM có thể mang lại tối đa 100 lần tối ưu hóa. Đề xuất này nhằm giải quyết các vấn đề nghẽn cổ chai hiện tại của Ethereum liên quan đến hiệu suất ZK chứng minh, độ phức tạp trong xây dựng khối, khả năng sẵn có của dữ liệu.

Hạn chế của EVM và ưu điểm của RISC-V

Thách thức mà EVM phải đối mặt

1. Kiến trúc cũ kỹ: EVM sử dụng cấu trúc ngăn xếp 256-bit, không tương thích với CPU hiện đại, dẫn đến hiệu suất thực thi ZK-EVM kém.
2. Khó khăn trong chứng minh ZK: ZK-EVM sử dụng khoảng một nửa tài nguyên để thực thi EVM, điều này hạn chế hiệu suất chứng minh ZK.
3. Bảo trì khó khăn: Sự tích lũy chức năng trong nhiều năm đã dẫn đến sự hỗn loạn trong quy định, một số chức năng khó bị loại bỏ.
4. Phát triển hạn chế: Bộ lệnh không chuẩn đã giới hạn hỗ trợ đa ngôn ngữ, các ngôn ngữ chính khó được biên dịch hiệu quả thành mã byte EVM.

Lợi thế của RISC-V

1. Hiệu suất cao: RISC-V là tập lệnh tinh gọn của CPU thực, thân thiện với phần cứng, có thể được sử dụng cho tối ưu hóa JIT thậm chí tăng tốc phần cứng.
2. Tối ưu ZK: Trong chứng minh ZK, tạo mạch trực tiếp cho lệnh RISC-V dễ hơn so với chứng minh thao tác EVM.
3. Chuỗi công cụ trưởng thành: hỗ trợ các ngôn ngữ chính như Rust/C/C++, giảm bớt rào cản phát triển, hệ sinh thái rộng hơn.
4. Tiêu chuẩn chung: Đã có các dự án blockchain áp dụng, có các trường hợp thành công.

Người đồng sáng lập Ethereum chỉ ra rằng, thay vì biên dịch EVM thành RISC-V trong ZK-EVM, tốt hơn là sử dụng RISC-V như một kiến trúc thực thi hợp đồng, từ đó nâng cao hiệu quả thực thi và tiềm năng mở rộng.

Thay thế đường dẫn và thách thức

Ba phương án thay thế

1. Song song VM (bảo thủ nhất): EVM và RISC-V chạy song song, hợp đồng mới có thể chọn RISC-V, đảm bảo tính tương thích trong giai đoạn chuyển tiếp.
2. Giải pháp bộ giải thích trên chuỗi (cấp tiến): Tất cả các hợp đồng EVM sẽ được thực thi thông qua hợp đồng RISC-V trên chuỗi.
3. Cơ chế plugin trình biên dịch (thỏa hiệp): Đưa trình biên dịch vào yếu tố giao thức, cho phép chèn các VM khác trong tương lai (như Move).

Những thách thức kỹ thuật phải đối mặt trong việc thực hiện

1. Rủi ro giảm hiệu suất thực thi: RISC-V cần mô phỏng thực thi trên chip x86, có thể trong giai đoạn đầu hiệu suất thấp hơn EVM đã được tối ưu.
2. Giá Gas cần được tái cấu trúc: cần định nghĩa mô hình Gas mới cho các lệnh RISC-V, đảm bảo công bằng và an toàn.
3. Thiết kế hộp cát an toàn: Giới hạn gọi hệ thống, ngăn chặn tự chỉnh sửa mã, đảm bảo thực thi xác định.
4. Phù hợp với công cụ phát triển: Cần cập nhật trình biên dịch, trình gỡ lỗi, công cụ kiểm toán bảo mật, hỗ trợ mã byte RISC-V.
5. Vấn đề tương thích khi di chuyển: Một số hợp đồng phụ thuộc vào các đặc điểm của EVM, việc di chuyển cần được thiết kế cẩn thận với lớp tương thích hoặc cơ chế quay lại.

Người đồng sáng lập Ethereum nghiêng về việc áp dụng giải pháp song song hai VM như một lộ trình chuyển tiếp, và cam kết rằng các hợp đồng cũ và mới sẽ duy trì khả năng tương tác, đảm bảo trải nghiệm của nhà phát triển không thay đổi, người dùng không cảm thấy sự nâng cấp.

Ảnh hưởng đến lộ trình mở rộng hiện tại

RISC-V sẽ không thay thế các lộ trình mở rộng hiện có, mà sẽ được sử dụng như một tối ưu hóa cơ sở hạ tầng.

Layer 2

• Rollup vẫn là lực lượng chính mở rộng Ethereum, RISC-V nâng cao hiệu suất xử lý của L1 và hiệu năng xác thực ZK, chứ không phải trực tiếp mở rộng thông lượng.
• Xác minh L1 nhanh hơn có thể giúp Rollup giảm chi phí và gửi dữ liệu nhanh hơn, nâng cao khả năng mở rộng tổng thể.

Dữ liệu phân mảnh và EIP-4844

• Nút thắt về khả năng sẵn có của dữ liệu vẫn cần được giải quyết bởi EIP-4844 (blob) và Danksharding, RISC-V không ảnh hưởng đến dung lượng dữ liệu trên chuỗi.
• Thay đổi cấu trúc thực thi không làm thay đổi yêu cầu lưu trữ dữ liệu L1.

FaaS, MEV

• Không phụ thuộc vào kiến trúc máy ảo, sẽ không bị lỗi do sự thúc đẩy của RISC-V.

Tổng thể mà nói, RISC-V là "thay đổi động cơ", L2/phân mảnh là "mở đường mạng", hai khía cạnh khác nhau, song song không mâu thuẫn.

Phản hồi cộng đồng và các thử nghiệm liên quan

Sự khác biệt trong cộng đồng

• Những người ủng hộ cho rằng đây là một sự nâng cấp chiến lược cần thiết để đối phó với những thách thức về hiệu suất, giúp thu hút các nhà phát triển truyền thống.
• Những người bảo thủ lo ngại về độ khó trong việc thực hiện, gánh nặng lịch sử, chi phí cập nhật công cụ sinh thái lớn, và nghi ngờ về tỷ lệ đầu tư và thu hồi tài nguyên.

tham khảo dự án tương tự

1. Move VM: VM mới hướng tới tài nguyên, có tính an toàn ngôn ngữ cao, nhưng không tương thích với EVM.
2. FuelVM: VM mới được thiết kế cho xử lý song song, kết hợp ngôn ngữ Sway, khả năng tương thích hạn chế.
3. WASM: Giới thiệu WASM như ngôn ngữ hợp đồng trong L2, hiện đã được triển khai trên một nền tảng L2, có tính khả thi thực tế.
4. Một chuỗi công khai: Sự tiên phong trong việc sử dụng RISC-V làm VM hợp đồng trên mạng chính, cung cấp tham khảo thực tiễn cho Ethereum.

Nhà đồng sáng lập Ethereum đề xuất rằng RISC-V không có nghĩa là từ chối các tùy chọn khác, ông cho rằng trong tương lai cơ chế giải thích cũng có thể được sử dụng để chèn các VM như Move, WASM, xây dựng hệ sinh thái thực thi đa dạng.

Triển vọng ảnh hưởng trong tương lai

Trải nghiệm nhà phát triển

• Các ngôn ngữ như Solidity/Vyper vẫn có thể sử dụng, backend biên dịch thay đổi chứ không phải bản thân ngôn ngữ.
• Có thể mở dành cho các ngôn ngữ mới như Rust/C để viết hợp đồng, nhưng không bắt buộc phải chuyển đổi.

Chi phí vận hành và hiệu suất

• Nâng cao hiệu suất thực thi sẽ mang lại giới hạn Gas cao hơn và phí thấp hơn.
• Hợp đồng RISC-V có thể giảm sự phụ thuộc vào hợp đồng được biên dịch trước, mô hình Gas gần hơn với chi phí chứng minh ZK.

Tính tương thích sinh thái và phát triển

• Trong thời gian tồn tại của hai VM song song, các hợp đồng hiện có có thể tiếp tục hoạt động, các hợp đồng mới sẽ dần dần áp dụng RISC-V.
• Cơ sở hạ tầng cần hỗ trợ định dạng bytecode mới, có thể gây ra sự thay đổi về khả năng tương thích giữa các chuỗi.

An toàn và ổn định

• Kiến trúc mới cần được thử nghiệm rộng rãi và xác minh hình thức, nâng cao độ tin cậy của giao thức.
• Lớp thực thi đơn giản hơn có lợi cho việc kiểm toán và kiểm soát bề mặt tấn công.

Kết luận

Đề xuất của người đồng sáng lập Ethereum về việc thay thế EVM bằng RISC-V thể hiện sự suy nghĩ sâu sắc về giới hạn hiệu suất trong tương lai và tính đơn giản của giao thức. Đề xuất này vẫn đang ở giai đoạn thảo luận ban đầu, dự kiến việc thực hiện sẽ là một quá trình kéo dài nhiều năm, cần vượt qua nhiều thách thức về công nghệ, cộng đồng và hệ sinh thái. Nó không phải là lật đổ con đường hiện tại, mà là củng cố nền tảng, chuẩn bị cho tương lai.

Đúng như ông ấy đã nói: "Để đạt được sự nâng cấp theo cấp số nhân, sự thay đổi mang tính cách mạng này có thể là con đường khả thi duy nhất."

Điều này có thể được coi là một cuộc cược vào tương lai, và cũng là một cuộc khám phá sâu sắc về "liệu nền tảng có xứng đáng để tái cấu trúc hay không".