Vitalik Buterin เสนอการย้ายต้นไม้สถานะแบบทวิภาคีและการเปลี่ยนผ่าน VM RISC-V เพื่อประสิทธิภาพของโปรโตคอล

ผู้ร่วมก่อตั้ง Ethereum Vitalik Buterin ได้เผยแพร่ข้อเสนอทางเทคนิคโดยละเอียดเพื่อสนับสนุนการอัปเกรดโปรโตคอลหลักสองรายการ: การเปลี่ยนจากต้นไม้ Merkle Patricia แบบเลขฐานสิบหกปัจจุบันเป็นโครงสร้างต้นไม้สถานะแบบไบนารี และในที่สุดการแทนที่ Ethereum Virtual Machine ด้วยสถาปัตยกรรมที่อิง RISC-V

ข้อเสนอเหล่านี้ ซึ่งระบุไว้ในโพสต์เมื่อมีนาคม 2026 มีเป้าหมายเพื่อแก้ไขปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพในการพิสูจน์ ลดความต้องการแบนด์วิดธ์ข้อมูล และปรับปรุงความสามารถในการตรวจสอบบนฝั่งไคลเอนต์ Buterin อธิบายการย้ายไปยังต้นไม้แบบไบนารีว่าเป็นการอัปเกรดแบบ “ออมบัส” ซึ่งรวมเอาประสบการณ์สิบปีเกี่ยวกับการออกแบบต้นไม้สถานะ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลง VM ถูกมองว่าเป็นแผนระยะยาวที่อาจทำให้การใช้ precompile ลดลงอย่างมากและทำให้สถาปัตยกรรมโปรโตคอลง่ายขึ้น

การเสนอการย้ายต้นไม้สถานะแบบไบนารีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการพิสูจน์

Buterin ได้อธิบาย EIP-7864 ซึ่งอยู่ในระหว่างการพัฒนา ซึ่งจะเปลี่ยนจากต้นไม้ Merkle Patricia keccak แบบเลขฐานสิบหกของ Ethereum เป็นโครงสร้างต้นไม้แบบไบนารีที่ใช้ฟังก์ชันแฮชที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้จะลดความยาวของกิ่ง Merkle ลงสี่เท่า จาก 512*log(n)/4 เป็น 32*log(n) ไบต์

การลดนี้จะช่วยลดความต้องการแบนด์วิดธ์ข้อมูลสำหรับเครื่องมือการตรวจสอบบนฝั่งไคลเอนต์ เช่น Helios และระบบดึงข้อมูลส่วนตัว การพิสูจน์ประสิทธิภาพจะดีขึ้นสามถึงสี่เท่าจากกิ่งก้านที่สั้นลงเท่านั้น พร้อมกับผลประโยชน์เพิ่มเติมจากการเลือกฟังก์ชันแฮช ตัวอย่างเช่น blake3 ซึ่งให้ประสิทธิภาพประมาณสามเท่าของ keccak หรือ Poseidon ซึ่งอาจให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 100 เท่า ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ด้านความปลอดภัยเพิ่มเติม

การออกแบบต้นไม้แบบไบนารีนี้รวมกลุ่ม “หน้า” ซึ่งรวมช่องเก็บข้อมูลที่อยู่ติดกันเป็นหน้า 64 ถึง 256 ช่อง ซึ่งเป็นข้อมูลขนาด 2 ถึง 8 กิโลไบต์ โครงสร้างนี้ช่วยให้การเข้าถึงข้อมูลมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับการโหลดและแก้ไขโค้ด โดยหัวบล็อกและประมาณ 1 ถึง 4 กิโลไบต์แรกของโค้ดและข้อมูลจะอยู่ในหน้าเดียวกัน ซึ่งอาจช่วยประหยัดแก๊สมากกว่า 10,000 หน่วยต่อธุรกรรมสำหรับแอปพลิเคชันแบบกระจายศูนย์ที่เข้าถึงช่องเก็บข้อมูลเริ่มต้นบ่อยครั้ง

ประโยชน์เพิ่มเติมที่ระบุไว้ได้แก่ การลดความแปรปรวนในระดับการเข้าถึงระหว่างสัญญาขนาดใหญ่และเล็ก การดำเนินการที่ง่ายกว่าระบบเลขฐานสิบหก และความสามารถในการรวมบิตเมตาดาต้าที่จำเป็นสำหรับการใช้งานหมดอายุของสถานะในอนาคต

การพิจารณาการเปลี่ยนแปลง Virtual Machine ไปสู่สถาปัตยกรรม RISC-V

Buterin ได้เสนอกรณีสำหรับการแทนที่ Ethereum Virtual Machine ด้วยสถาปัตยกรรมที่อิง RISC-V โดยอธิบายว่า EVM กำลังเผชิญกับข้อจำกัดในการตอบสนองความต้องการของการออกแบบทั่วไปของ Ethereum ข้อเสนอนี้ระบุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพหลายประการสำหรับ VM ใหม่

การปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงานแบบดิบอาจกำจัดความจำเป็นในการใช้ precompile ส่วนใหญ่ ประสิทธิภาพของผู้พิสูจน์จะเพิ่มขึ้น ซึ่งแก้ไขข้อจำกัดในปัจจุบันที่ผู้พิสูจน์เขียนสำหรับ RISC-V แทน EVM ความสามารถในการพิสูจน์บนฝั่งไคลเอนต์จะช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้าง ZK-proof เกี่ยวกับพฤติกรรมของบัญชีภายใต้เงื่อนไขข้อมูลเฉพาะ การดำเนินการจะง่ายขึ้นอย่างมากด้วยตัวแปล RISC-V ซึ่งต้องใช้โค้ดเพียงไม่กี่ร้อยบรรทัด

แผนการเปิดตัวแบบสามเฟสถูกวางไว้ Phase หนึ่งจะจำกัด VM ใหม่ให้ทำหน้าที่เฉพาะฟังก์ชัน precompile โดยมีประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของ precompile เดิมและใหม่ถูกนำไปใช้เป็นโค้ดของ NewVM Phase สองจะอนุญาตให้ผู้ใช้ปรับใช้สัญญา NewVM ได้เอง และ Phase สามจะยกเลิก EVM โดยสมบูรณ์และแทนที่ด้วยสัญญาอัจฉริยะที่เขียนใน VM ใหม่

ผู้ใช้ EVM จะยังคงความสามารถในการใช้งานแบบย้อนกลับได้เต็มรูปแบบในช่วงเปลี่ยนผ่านนี้ โดยค่าใช้จ่ายแก๊สเป็นความแตกต่างหลัก แม Buterin ชี้ให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายเหล่านี้จะถูกกลบด้วยงานปรับขนาดที่ดำเนินต่อเนื่องในปีต่อ ๆ ไป

บริบทการพัฒนาโปรโตคอลและข้อพิจารณาสำหรับนักพัฒนา

Buterin ระบุว่าข้อเสนอทั้งสองเป็นการแก้ไขอุปสรรคด้านประสิทธิภาพในการพิสูจน์ ซึ่งรวมกันคิดเป็นมากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ของภาระการพิสูจน์ ข้อเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ถูกอธิบายว่าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานการพิสูจน์บนฝั่งไคลเอนต์ในหลายกรณี

การย้ายไปยังต้นไม้แบบไบนารีถูกมองว่าเป็นการนำประสบการณ์สิบปีในการออกแบบต้นไม้สถานะมารวมไว้ด้วยกัน การเปลี่ยน VM ถูกวางไว้เป็นแนวคิดที่ค่อนข้างเสี่ยงและยังไม่เป็นฉันทามติในปัจจุบัน โดย Buterin กล่าวว่าสามารถให้ Ethereum ทำงานได้ดีด้วย EVM และการปรับปรุง GPU เท่านั้น แต่ VM ที่ดีกว่าก็สามารถทำให้โปรโตคอล “สวยงามและยอดเยี่ยม” ได้

ทั้งสองข้อเสนอมีระยะเวลาการดำเนินการตามแผนพัฒนาระยะยาวของ Ethereum โดยการย้ายต้นไม้แบบไบนารีจะดำเนินการผ่านกระบวนการ EIP และการเปลี่ยน VM ถือเป็นโครงการระยะยาวที่รอการเสร็จสิ้นของการเปลี่ยนแปลงต้นไม้สถานะ