RISC-V pode se tornar uma alternativa futura à Máquina Virtual Ethereum

Recentemente, um dos cofundadores do Ethereum propôs uma proposta de longo prazo, sugerindo a substituição da Máquina Virtual Ethereum (EVM) atual por uma arquitetura de conjunto de instruções RISC-V de código aberto. Esta ideia foi comparada à Beam Chain da camada de consenso, sendo considerada o único caminho potencial para alcançar um avanço no desempenho da camada de execução e simplificar a lógica do protocolo. Especialmente em termos de eficiência de prova de conhecimento zero (ZK Proof), espera-se que a substituição da EVM possa resultar em uma otimização de até 100 vezes. A proposta visa abordar os problemas de gargalo atuais do Ethereum em relação à eficiência de provas ZK, complexidade de construção de blocos e disponibilidade de dados.

Limitações atuais da EVM e vantagens do RISC-V

Problemas da EVM:

1. Arquitetura antiga: A EVM utiliza uma estrutura de pilha de 256 bits, que não é compatível com CPUs modernas, resultando em baixa eficiência na execução da ZK-EVM.
2. Gargalo da prova ZK: cerca de metade dos recursos é utilizada para executar a própria EVM, limitando a eficiência da prova ZK.
3. Má manutenção: Acúmulo de funcionalidades complexas ao longo dos anos, normas confusas, certas funcionalidades são difíceis de eliminar.
4. Desenvolvimento restrito: o conjunto de instruções não padrão limita o suporte entre linguagens, tornando difícil compilar eficientemente linguagens mainstream em bytecode EVM.

Vantagens do RISC-V:

1. Alto desempenho: RISC-V é um conjunto de instruções simplificado para CPUs reais, amigável ao hardware, podendo ser utilizado para otimização JIT e até aceleração de hardware.
2. Otimização ZK: A geração de circuitos diretamente para instruções RISC-V em provas ZK é mais simples do que provar operações EVM.
3. Cadeia de ferramentas madura: suporta linguagens populares como Rust/C/C++, tornando a barreira de entrada mais baixa e o ecossistema mais amplo.
4. Padrões gerais: Já existem alguns projetos de blockchain adotados, com casos de sucesso.

O cofundador do Ethereum apontou que, em vez de compilar a EVM para RISC-V no ZK-EVM, é melhor usar diretamente o RISC-V como arquitetura de execução de contratos, melhorando fundamentalmente a eficiência de execução e o potencial de escalabilidade.

Substituição de Caminhos e Desafios

Três opções de substituição:

1. Duas VMs coexistindo (mais conservador): EVM e RISC-V a funcionar em paralelo, novos contratos podem optar por RISC-V, garantindo compatibilidade durante o período de transição.
2. Solução de interpretador on-chain (radical): todos os contratos EVM são interpretados e executados por contratos RISC-V on-chain.
3. Mecanismo de plug-in do interpretador (compromisso): tratar o interpretador como um elemento do protocolo, permitindo a inserção futura de outras MV.

Desafios técnicos enfrentados na implementação:

1. Risco de perda de desempenho de execução: o RISC-V precisa ser simulado em chips x86, o que pode resultar em uma eficiência inicial inferior à do EVM otimizado.
2. A precificação do Gas precisa ser reestruturada: é necessário definir um novo modelo de Gas para as instruções RISC-V, garantindo justiça e segurança.
3. Design de sandbox seguro: limitar chamadas de sistema, evitar auto-modificação de código, garantir execução determinística.
4. Adaptação das ferramentas de desenvolvimento: é necessário atualizar compiladores, depuradores e ferramentas de auditoria de segurança, suportando bytecode RISC-V.
5. Problemas de compatibilidade na migração: alguns contratos dependem de características da EVM, a migração deve ser projetada cuidadosamente com uma camada de compatibilidade ou mecanismo de fallback.

O cofundador do Ethereum tende a preferir a opção um como caminho de transição e se compromete a manter a interoperabilidade entre os contratos antigos e novos, garantindo que a experiência do desenvolvedor permaneça inalterada e que os usuários não sintam a atualização.

Impacto nas rotas de escalabilidade existentes

RISC-V é uma otimização de infraestrutura, não vai substituir as rotas de escalabilidade existentes.

Camada 2:

• Rollup continua a ser a principal força de escalabilidade do Ethereum, o RISC-V melhora a eficiência de processamento do L1 e o desempenho de verificação ZK, em vez de expandir diretamente a capacidade de throughput.
• A validação L1 mais rápida pode ajudar o Rollup a submeter dados com menor custo e mais rapidamente, aumentando a escalabilidade geral.

Sharding de dados e EIP-4844:

• A limitação da disponibilidade de dados ainda precisa ser resolvida pelo EIP-4844 (blob) e Danksharding, o RISC-V não afeta a capacidade de dados na cadeia.
• A mudança na arquitetura de execução não altera os requisitos de armazenamento de dados do L1.

FaaS, MEV:

• Não está relacionado com a arquitetura da máquina virtual e não se tornará obsoleto devido à promoção do RISC-V.

Resumo: RISC-V é "motor de troca", L2/fracionamento é "rede de expansão", ambos têm dimensões diferentes e são paralelos, mas não se contradizem.

Feedback da Comunidade e Tentativas Relacionadas

Discrepâncias na comunidade:

• Apoiante: considera que esta é uma atualização estratégica necessária para enfrentar os desafios de outras blockchains de alto desempenho, ajudando a atrair desenvolvedores tradicionais.
• Conservadores: preocupados com a dificuldade de implementação, o peso da história, o alto custo de atualização da cadeia de ferramentas ecológicas, questionando a relação custo-benefício dos recursos investidos.

Projetos semelhantes de referência:

• Move VM: Uma nova Máquina virtual orientada a recursos, com forte segurança de linguagem, mas não compatível com EVM.
• FuelVM: uma nova VM projetada para processamento paralelo, combinada com a linguagem Sway, com compatibilidade limitada.
• WASM (Stylus): Introdução do WASM como linguagem de contrato no L2, já implementada em um L2, com viabilidade prática.
• Um projeto de blockchain: um precedente que usa RISC-V como VM de contrato na mainnet, fornecendo uma referência prática para Ethereum.

O cofundador do Ethereum propôs que o RISC-V não significa rejeitar outras opções; ele acredita que mecanismos de interpretadores no futuro também podem ser usados para inserir VMs como Move, WASM, etc., construindo um ecossistema de execução diversificado.

Perspectivas de Impacto Futuro

Experiência do desenvolvedor:

• Linguagens como Solidity/Vyper ainda podem ser utilizadas, a mudança é no backend do compilador e não na própria linguagem.
• Pode ser aberto para novas linguagens como Rust/C para escrever contratos, mas não é obrigatório a migração.

Custos de operação e desempenho:

• A melhoria da eficiência de execução trará um limite de Gas mais alto e taxas mais baixas.
• Os contratos RISC-V podem reduzir a dependência de contratos pré-compilados, e o modelo de Gas está mais próximo do custo de provas ZK.

Compatibilidade e desenvolvimento ecológico:

• Durante o período de coexistência das duas VMs, os contratos existentes podem continuar a funcionar, enquanto os novos contratos adotam gradualmente o RISC-V.
• A infraestrutura deve suportar o novo formato de bytecode, o que pode causar mudanças na compatibilidade entre cadeias.

Segurança e estabilidade:

• A nova arquitetura precisa de testes abrangentes e validação formal para aumentar a confiabilidade do protocolo.
• Uma camada de execução mais simples facilita a auditoria e o controle da superfície de ataque.

Conclusão

O cofundador do Ethereum propôs substituir a EVM do Ethereum pelo RISC-V, representando uma profunda reflexão do Ethereum sobre os limites de desempenho futuros e a simplicidade do protocolo. Esta proposta ainda está em fase de discussão inicial e a sua implementação deverá ser um processo que levará vários anos, enfrentando múltiplos desafios técnicos, comunitários e ecológicos. Não se trata de derrubar a rota existente, mas sim de reforçar a base e preparar o futuro.

Como disse um dos cofundadores do Ethereum: "Para alcançar uma melhoria de magnitude, essa mudança radical pode ser o único caminho viável."

Podemos vê-lo como uma aposta no futuro, bem como uma exploração profunda sobre "se a base vale a pena ser reconstruída".