Vitali Buterin radikaler Vorschlag: Ersetzen des Ethereum EVM durch RISC-V, ist ZK die endgültige Lösung für die Skalierung?

Autor | GaryMa Wu sagt Blockchain

Einleitung

Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin hat kürzlich in der Ethereum Magicians-Community einen langfristigen Vorschlag gemacht, die aktuelle Execution Layer Virtual Machine (EVM) durch die Open-Source-Befehlssatzarchitektur RISC-V zu ersetzen. Er vergleicht diese Idee mit der Beam Chain der Konsensschicht, die er als den einzigen möglichen Weg sieht, um einen Leistungsdurchbruch auf der Ausführungsebene zu erzielen und die Protokolllogik zu vereinfachen. Insbesondere in Bezug auf die Effizienz des Zero-Knowledge-Proofs (ZK-Proof) erwartet Vitalik eine bis zu 100-fache Optimierungsverbesserung durch den Austausch von EVMs. Der Vorschlag zielt darauf ab, die aktuellen Engpässe von Ethereum in Bezug auf die ZK-Proof-Effizienz, die Komplexität der Blockkonstruktion, die Datenverfügbarkeit usw. zu beheben.

Dieser Artikel wird die Motivation, technischen Details, Implementierungswege und Herausforderungen des Vorschlags in einfacher Sprache analysieren, seine Auswirkungen auf den aktuellen Skalierungsansatz von Ethereum untersuchen und die Reaktionen der Community sowie ähnliche Versuche Revue passieren lassen.

Eins. Die aktuellen Einschränkungen von EVM und die Vorteile von RISC-V

EVM Probleme:

Veraltete Architektur: EVM verwendet eine 256-Bit-Stackstruktur, die mit modernen CPUs nicht kompatibel ist, was zu einer ineffizienten Ausführung von ZK-EVM führt.

ZK-Proof-Bottleneck: Wie Succinct beschreibt, verwendet ZK-EVM etwa die Hälfte der Ressourcen für die Ausführung des EVM selbst, was die Effizienz des ZK-Proofs einschränkt.

Schlechte Wartbarkeit: Über die Jahre haben sich komplexe Funktionen angesammelt, die Normen sind chaotisch, wie z.B. dass SELFDESTRUCT schwer abzulehnen ist.

Entwicklungsbeschränkungen: Nicht-standardisierte Befehlssätze schränken die sprachübergreifende Unterstützung ein, wodurch gängige Sprachen schwer effizient in EVM-Bytecode kompiliert werden können.

Vorteile von RISC-V:

Hocheffiziente Leistung: RISC-V ist ein reduzierter Befehlssatz für echte CPUs, der hardwarefreundlich ist und für JIT-Optimierungen und sogar Hardwarebeschleunigung verwendet werden kann.

ZK-Optimierung: Die direkte Generierung von Schaltungen für RISC-V-Anweisungen in ZK-Beweisen ist einfacher als der Beweis von EVM-Operationen.

Reife Toolchain: Unterstützung für gängige Sprachen wie Rust/C/C++, niedrigere Einstiegshürden und breitere Ökosysteme.

Allgemeiner Standard: Bereits von Blockchains wie Nervos CKB übernommen, mit erfolgreichen Fallstudien.

Vitalik weist darauf hin, dass es besser ist, RISC-V direkt als Vertragsausführungsarchitektur zu verwenden, anstatt EVM in RISC-V zu kompilieren, um die Ausführungseffizienz und das Erweiterungspotenzial grundlegend zu verbessern.

Zwei, Ersatzwege und Herausforderungen: Wie migriert man von EVM?

Drei Lösungen zum Ersetzen:

Doppelte VM-Koexistenz (am konservativsten): EVM und RISC-V laufen parallel, neue Verträge können RISC-V wählen, um die Kompatibilität während der Übergangsphase sicherzustellen.

On-Chain-Interpreter-Lösung (radikal): Alle EVM-Verträge werden von On-Chain-RISC-V-Verträgen interpretiert und ausgeführt.

Interpreter-Plugin-Mechanismus (Kompromiss): Den Interpreter als Protokollelement einfügen, um in Zukunft andere VMs (wie Move) einzufügen.

Technologische Herausforderungen bei der Umsetzung:

Risiko von Leistungsverlusten bei der Ausführung: RISC-V muss auf x86-Chips simuliert werden, was möglicherweise zu Beginn weniger effizient ist als das optimierte EVM.

Gas-Bewertung muss neu strukturiert werden: Es muss ein neues Gas-Modell für RISC-V-Befehle definiert werden, um Fairness und Sicherheit zu gewährleisten.

Sichere Sandbox-Entwicklung: Einschränkung von Systemaufrufen, Verhinderung von Selbstmodifikation des Codes, Gewährleistung deterministischer Ausführung.

Entwicklungstools-Anpassung: Compiler, Debugger und Sicherheitsprüfwerkzeuge müssen aktualisiert werden, um RISC-V Bytecode zu unterstützen.

Migrationskompatibilitätsprobleme: Einige Verträge hängen von EVM-Funktionen ab, daher muss die Migration sorgfältig mit einer Kompatibilitätsschicht oder einem Fallback-Mechanismus gestaltet werden.

Vitalik bevorzugt Option eins als Übergangspfad und verspricht, dass die neuen und alten Verträge interoperabel bleiben, um sicherzustellen, dass die Entwicklererfahrung unverändert bleibt und die Benutzer das Upgrade nicht spüren.

Drei. Auswirkungen auf die bestehenden Skalierungsansätze: Wird RISC-V L2, Daten-Sharding usw. ersetzen?

Die Antwort ist negativ: RISC-V ist eine Infrastrukturoptimierung und wird den bestehenden Skalierungsansatz nicht ersetzen.

Layer 2：

Rollup ist nach wie vor die Hauptkraft zur Skalierung von Ethereum, RISC-V verbessert die Effizienz der Verarbeitung auf L1 und die ZK-Validierungsleistung, anstatt die Durchsatzrate direkt zu erhöhen.

Schnellere L1-Verifizierung kann Rollups helfen, Daten kostengünstiger und schneller einzureichen, was die Gesamt Skalierbarkeit erhöht.

Daten-Sharding und EIP-4844：

Die Engpässe bei der Datenverfügbarkeit müssen weiterhin durch EIP-4844 (Blob) und Danksharding gelöst werden, RISC-V hat keinen Einfluss auf die On-Chain-Datenkapazität.

Die Änderung der Ausführungsarchitektur ändert die Datenanforderungen von L1 nicht.

FaaS, MEV:

Unabhängig von der Architektur der virtuellen Maschinen und wird durch den Fortschritt von RISC-V nicht obsolet.

Zusammenfassung: RISC-V ist der “Motorwechsel”, L2/Shard ist das “Erweiterungsnetz”, wobei beide Dimensionen unterschiedlich und parallel sind.

Vier, Gemeinschaftsfeedback und verwandte Versuche

Gemeinschaftliche Meinungsverschiedenheiten:

Unterstützer: Glauben, dass dies ein notwendiges strategisches Upgrade ist, um auf die Leistungsherausforderungen von Solana/Sui zu reagieren und traditionelle Entwickler anzuziehen.

Konservative: Sorgen über die Implementierungsschwierigkeiten, historische Lasten, hohe Kosten für die Aktualisierung der ökologischen Werkzeugkette und Zweifel am Verhältnis von Ressourceneinsatz zu Ertrag.

Ähnliche Projektreferenzen:

Move VM (Aptos/Sui): Eine brandneue ressourcenorientierte VM, die eine starke Sprachsicherheit bietet, jedoch nicht mit EVM kompatibel ist.

FuelVM: Eine neue VM, die für parallele Verarbeitung entwickelt wurde, mit der Sprache Sway, begrenzte Kompatibilität.

WASM (Stylus): Einführung von WASM als Vertragssprache in L2, jetzt in Arbitrum implementiert, mit praktischer Durchführbarkeit.

Nervos CKB: Der Einsatz von RISC-V als Vertrags-VM im Mainnet setzt einen Präzedenzfall und bietet Ethereum praktische Referenzen.

Vitalik schlägt vor, dass RISC-V nicht bedeutet, andere Optionen abzulehnen. Er glaubt, dass künftig auch Interpreter-Mechanismen verwendet werden können, um VMs wie Move, WASM usw. einzufügen und ein vielfältiges Ausführungsökosystem aufzubauen.

Fünf, Ausblick auf zukünftige Auswirkungen: Wenn Ethereum auf RISC-V umschaltet

Entwicklererfahrung：

Solidity/Vyper und andere Sprachen können weiterhin verwendet werden, der Compiler-Hintergrund hat sich geändert, nicht die Sprache selbst.

Möglicherweise werden neue Sprachen wie Rust/C für das Schreiben von Verträgen geöffnet, aber eine Migration ist nicht zwingend erforderlich.

Betriebs- und LeistungsKosten:

Die Verbesserung der Ausführungseffizienz wird zu höheren Gasobergrenzen und niedrigeren Gebühren führen.

Der RISC-V Vertrag könnte die Abhängigkeit von vorcompilierten Verträgen verringern, das Gas-Modell ist näher an den Kosten für ZK-Beweise.

Ökologische Kompatibilität und Entwicklung:

Während der gleichzeitigen Existenz von zwei VMs können bestehende Verträge weiterhin ausgeführt werden, während neue Verträge schrittweise RISC-V übernehmen.

Die Infrastruktur muss das neue Bytecode-Format unterstützen, was zu Veränderungen der Interoperabilität zwischen den Blockchains führen könnte (wie das Kommen und Gehen von BSC und Polygon).

Sicherheit und Stabilität:

Die neue Architektur muss umfassend getestet und formal verifiziert werden, um die Zuverlässigkeit des Protokolls zu verbessern.

Eine einfachere Ausführungsebene ist vorteilhaft für Audits und die Kontrolle der Angriffsfläche.

Schlusswort

Vitalik schlägt vor, die Ethereum EVM durch RISC-V zu ersetzen, was eine tiefgehende Überlegung von Ethereum zu den zukünftigen Leistungsgrenzen und der Einfachheit des Protokolls darstellt. Dieser Vorschlag befindet sich noch in der frühen Diskussionsphase, und die Umsetzung wird voraussichtlich ein mehrjähriger Prozess sein, der mehrere technische, gemeinschaftliche und ökologische Herausforderungen überwinden muss. Es ist kein Umsturz des bestehenden Kurses, sondern eine Stärkung der Grundlagen, um die Zukunft vorzubereiten.

Wie Vitalik sagte: “Um eine Steigerung um Größenordnungen zu erreichen, könnte diese radikale Veränderung der einzige gangbare Weg sein.”

Wir können es als eine Wette auf die Zukunft betrachten, sowie als eine tiefgreifende Erkundung der Frage, ob das Fundament eine Neugestaltung wert ist.

Referenzquelle: