RISC-V podría convertirse en la futura alternativa a la Máquina virtual de Ethereum

Recientemente, uno de los cofundadores de Ethereum propuso una propuesta a largo plazo que sugiere reemplazar la actual Máquina virtual de Ethereum (EVM) por una arquitectura de conjunto de instrucciones RISC-V de código abierto. Esta idea se compara con la Beam Chain de la capa de consenso y se considera el único camino potencial para lograr un avance en el rendimiento de la capa de ejecución y simplificar la lógica del protocolo. Especialmente en términos de eficiencia de la prueba de conocimiento cero (ZK Proof), se espera que al reemplazar la EVM se pueda lograr una mejora de hasta 100 veces. Esta propuesta tiene como objetivo abordar los problemas actuales de Ethereum en cuanto a la eficiencia de las pruebas ZK, la complejidad de la construcción de bloques y la disponibilidad de datos.

Limitaciones actuales de EVM y ventajas de RISC-V

Problema de la Máquina virtual de Ethereum:

1. Arquitectura obsoleta: la EVM utiliza una estructura de pila de 256 bits, que no es compatible con las CPU modernas, lo que provoca una baja eficiencia al ejecutar ZK-EVM.
2. Cuello de botella en las pruebas ZK: aproximadamente la mitad de los recursos se utilizan para ejecutar la EVM en sí, lo que limita la eficiencia de las pruebas ZK.
3. Mantenimiento deficiente: acumulación de funciones complejas a lo largo de los años, normas confusas, ciertas funciones son difíciles de eliminar.
4. Desarrollo limitado: el conjunto de instrucciones no estándar limita el soporte entre lenguajes, y es difícil compilar eficientemente lenguajes populares en bytecode de la Máquina virtual de Ethereum.

Ventajas de RISC-V:

1. Alto rendimiento: RISC-V es un conjunto de instrucciones reducido para CPUs reales, amigable con el hardware, que puede utilizarse para optimización JIT e incluso aceleración de hardware.
2. Optimización ZK: Generar circuitos directamente a partir de instrucciones RISC-V en pruebas ZK es más simple que probar operaciones EVM.
3. Cadena de herramientas madura: soporta lenguajes populares como Rust/C/C++, lo que reduce la barrera de entrada y amplía el ecosistema.
4. Estándares generales: ya hay algunos proyectos de blockchain que los han adoptado, con casos de éxito.

El cofundador de Ethereum señaló que, en lugar de compilar EVM a RISC-V en ZK-EVM, sería mejor utilizar RISC-V directamente como la arquitectura de ejecución de contratos, mejorando fundamentalmente la eficiencia de ejecución y el potencial de escalabilidad.

Reemplazo de rutas y desafíos

Tres soluciones para reemplazar:

1. Doble VM coexistente (la más conservadora): EVM y RISC-V funcionan en paralelo, los nuevos contratos pueden optar por RISC-V, asegurando la compatibilidad durante el período de transición.
2. Solución de intérprete en cadena (radical): todos los contratos EVM serán interpretados y ejecutados por contratos RISC-V en la cadena.
3. Mecanismo de plugin del intérprete (compromiso): se utiliza el intérprete como un elemento del protocolo, permitiendo la inserción futura de otras máquinas virtuales.

Desafíos técnicos que enfrenta la implementación:

1. Riesgo de degradación del rendimiento de ejecución: RISC-V debe simular la ejecución en chips x86, lo que puede hacer que la eficiencia inicial sea inferior a la EVM optimizada.
2. La valoración del Gas necesita ser reconstruida: es necesario definir un nuevo modelo de Gas para las instrucciones RISC-V, asegurando equidad y seguridad.
3. Diseño de sandbox de seguridad: limitar las llamadas al sistema, prevenir la auto-modificación del código, garantizar la ejecución determinista.
4. Adaptación de herramientas de desarrollo: se necesita actualizar el compilador, el depurador y las herramientas de auditoría de seguridad, y soportar el código de bytes RISC-V.
5. Problemas de compatibilidad de migración: Algunos contratos dependen de características de la EVM, por lo que la migración debe diseñarse cuidadosamente con una capa de compatibilidad o un mecanismo de retroceso.

El cofundador de Ethereum se inclina por la opción uno como camino de transición y se compromete a que los contratos nuevos y antiguos mantendrán la interoperabilidad, asegurando que la experiencia del desarrollador siga siendo la misma y que los usuarios experimenten una actualización sin problemas.

Impacto en la ruta de escalado existente

RISC-V es una optimización de infraestructura, no reemplazará las rutas de escalado existentes.

Capa 2:

• Rollup sigue siendo la principal fuerza de expansión de Ethereum, RISC-V mejora la eficiencia de procesamiento de L1 y el rendimiento de verificación ZK, pero no expande directamente el rendimiento.
• Una validación L1 más rápida puede ayudar a Rollup a enviar datos a un costo más bajo y de manera más rápida, mejorando la escalabilidad general.

Fragmentación de datos y EIP-4844:

• El cuello de botella de la disponibilidad de datos aún necesita EIP-4844 (blob) y Danksharding para ser resuelto, RISC-V no afecta la capacidad de datos en la cadena.
• El cambio en la arquitectura de ejecución no altera los requisitos de almacenamiento de datos de L1.

FaaS, MEV:

• No está relacionado con la arquitectura de la máquina virtual y no fallará debido al avance de RISC-V.

Resumen: RISC-V es un "cambio de motor", L2/fragmentación es una "red de expansión", ambos son dimensiones diferentes y no se contradicen.

Retroalimentación de la comunidad y esfuerzos relacionados

Discrepancias en la comunidad:

• Partidarios: consideran que esta es una actualización estratégica necesaria para enfrentar los desafíos de otras cadenas de bloques de alto rendimiento y que ayudará a atraer a desarrolladores tradicionales.
• Conservadores: preocupados por la dificultad de implementación, la carga histórica, el alto costo de actualización de la cadena de herramientas ecológicas y cuestionan la relación costo-beneficio de la inversión de recursos.

Proyectos similares de referencia:

• Move VM: Nueva máquina virtual orientada a recursos, con alta seguridad del lenguaje, pero incompatible con EVM.
• FuelVM: Nueva VM diseñada para el procesamiento en paralelo, compatible con el lenguaje Sway, con compatibilidad limitada.
• WASM (Stylus): Introducción de WASM como lenguaje de contrato en L2, ya implementado en cierta L2, con viabilidad real.
• Un proyecto de blockchain: un precedente en el uso de RISC-V como Máquina virtual de contratos en la red principal, proporcionando una referencia práctica para Ethereum.

El cofundador de Ethereum propuso que RISC-V no significa rechazar otras opciones, ya que cree que los mecanismos de intérpretes del futuro también podrían utilizarse para insertar VM como Move, WASM, etc., construyendo un ecosistema de ejecución diverso.

Perspectivas de impacto futuro

Experiencia del desarrollador:

• Los lenguajes como Solidity/Vyper aún se pueden utilizar, el backend del compilador cambia y no el propio lenguaje.
• Es posible abrir nuevos lenguajes como Rust/C para escribir contratos, pero no se obliga a la migración.

Costos de operación y rendimiento:

• La mejora de la eficiencia de ejecución traerá un límite de Gas más alto y menores costos.
• El contrato RISC-V puede reducir la dependencia de contratos precompilados, y el modelo de Gas se acerca más al costo de las pruebas ZK.

Compatibilidad ecológica y desarrollo:

• Durante el período de coexistencia de las dos VMs, los contratos existentes pueden seguir funcionando, y los nuevos contratos adoptarán gradualmente RISC-V.
• La infraestructura debe apoyar el nuevo formato de código de bytes, lo que podría provocar cambios en la compatibilidad entre cadenas.

Seguridad y estabilidad:

• La nueva arquitectura necesita pruebas amplias y verificación formal para mejorar la fiabilidad del protocolo.
• Una capa de ejecución más sencilla facilita la auditoría y el control de la superficie de ataque.

Conclusión

El cofundador de Ethereum propuso reemplazar la EVM de Ethereum con RISC-V, lo que representa un profundo pensamiento de Ethereum sobre los límites de rendimiento futuros y la simplicidad del protocolo. Esta propuesta aún se encuentra en una etapa de discusión temprana, y se espera que su implementación sea un proceso que dure varios años, enfrentando múltiples desafíos técnicos, comunitarios y ecológicos. No se trata de derrocar la ruta existente, sino de fortalecer la base y preparar el futuro.

Como dijo el cofundador de Ethereum: "Para lograr un aumento de órdenes de magnitud, este cambio radical puede ser el único camino viable."

No vendría mal considerarlo como una apuesta por el futuro, así como una profunda exploración sobre "si la base merece ser reconfigurada".