RISC-V может стать будущей альтернативой Виртуальной машине Ethereum

Недавно соучредитель Ethereum предложил долгосрочную инициативу, которая предлагает заменить текущую виртуальную машину исполнения (EVM) на открытое архитектурное решение команд RISC-V. Эта концепция была сопоставлена с Beam Chain на уровне консенсуса и рассматривается как потенциально единственный путь для достижения прорыва в производительности уровня исполнения и упрощения логики протокола. Особенно в отношении эффективности доказательства с нулевым знанием (ZK Proof), ожидается, что замена EVM позволит достичь оптимизации до 100 раз. Эта инициатива направлена на решение текущих узких мест Ethereum в отношении эффективности ZK доказательства, сложности построения блоков, доступности данных и других аспектов.

Текущие ограничения EVM и преимущества RISC-V

Проблема EVM:

1. Устаревшая архитектура: EVM использует 256-битную стековую структуру, несовместимую с современными ЦП, что приводит к низкой эффективности при выполнении ZK-EVM.
2. Проблема ZK-доказательства: около половины ресурсов используется для выполнения самой EVM, что ограничивает эффективность ZK-доказательства.
3. Плохая поддержка: накапливаются сложные функции на протяжении многих лет, стандарты запутаны, некоторые функции трудно отменить.
4. Ограниченная разработка: нестандартный набор команд ограничивает поддержку кросс-языков, и основные языки трудно эффективно компилировать в байт-код EVM.

Преимущества RISC-V:

1. Высокая производительность: RISC-V является сокращенным набором команд реального ЦП, дружелюбным к аппаратному обеспечению, который может быть использован для JIT-оптимизации и даже аппаратного ускорения.
2. Оптимизация ZK: Генерация схемы команд RISC-V непосредственно в ZK-доказательствах проще, чем доказательство операций EVM.
3. Зрелость инструментальной цепочки: поддержка основных языков, таких как Rust/C/C++, более низкий порог входа для разработки и более широкая экосистема.
4. Универсальные стандарты: уже несколько блокчейн-проектов приняли их, есть успешные примеры.

Сооснователь Ethereum указал, что вместо компиляции EVM в RISC-V в ZK-EVM, лучше напрямую использовать RISC-V в качестве архитектуры выполнения контрактов, что fundamentally повысит эффективность выполнения и потенциал масштабирования.

Замена путей и вызовы

Замены трех вариантов:

1. Две виртуальные машины одновременно (самый консервативный): EVM и RISC-V работают параллельно, новые контракты могут использовать RISC-V, что обеспечивает совместимость в переходный период.
2. Решение для интерпретатора на цепочке (радикальное): все контракты EVM будут интерпретироваться и исполняться на цепочке с помощью контрактов RISC-V.
3. Механизм плагинов интерпретатора (компромисс): использовать интерпретатор в качестве элемента протокола, позволяя в будущем вставлять другие ВМ.

Технические вызовы, с которыми сталкивается реализация:

1. Риск снижения производительности: RISC-V необходимо эмулировать на чипах x86, что может привести к первоначально более низкой эффективности по сравнению с оптимизированной EVM.
2. Необходима переработка расчета Gas: необходимо определить новую модель Gas для инструкций RISC-V, чтобы обеспечить справедливость и безопасность.
3. Дизайн безопасной песочницы: ограничение системных вызовов, предотвращение самоизменения кода, обеспечение детерминированного выполнения.
4. Адаптация инструментов разработки: необходимо обновить компиляторы, отладчики, инструменты аудита безопасности, поддерживающие байт-код RISC-V.
5. Проблемы совместимости при миграции: некоторые контракты зависят от особенностей EVM, миграция требует тщательной разработки совместимого уровня или механизма отката.

Соучредитель Ethereum предпочитает вариант один в качестве переходного пути и обещает, что новые и старые контракты останутся совместимыми, обеспечивая неизменный опыт для разработчиков и незаметное обновление для пользователей.

Влияние на существующие маршруты масштабирования

RISC-V является оптимизацией инфраструктуры и не заменит существующие пути масштабирования.

Уровень 2:

• Rollup по-прежнему является основным инструментом масштабирования Ethereum, RISC-V повышает эффективность обработки L1 и производительность ZK-верификации, а не напрямую увеличивает пропускную способность.
• Более быстрая верификация L1 может помочь Rollup более низкой стоимости и более быстрого отправления данных, улучшая общую масштабируемость.

Деление данных и EIP-4844:

• Проблемы с доступностью данных все еще требуют решения через EIP-4844 (blob) и Danksharding, RISC-V не влияет на емкость данных в цепочке.
• Изменения в архитектуре выполнения не изменяют требования к хранению данных L1.

FaaS、MEV:

• Не связано с архитектурой виртуальной машины и не выйдет из строя из-за продвижения RISC-V.

Резюме: RISC-V – это "смена двигателя", L2/шардинг – это "расширение сети", оба аспекта различны и не противоречат друг другу.

Обратная связь сообщества и связанные попытки

Сообщество разделилось:

• Сторонники: считают, что это необходимое стратегическое обновление для борьбы с вызовами других высокопроизводительных блокчейнов и поможет привлечь традиционных разработчиков.
• Консерваторы: беспокоятся о сложности реализации, историческом бремени, больших затратах на обновление экосистемных инструментов и ставят под сомнение соотношение ресурсов и результатов.

Аналоги проектов:

• Move VM: Совершенно новая ресурсно-ориентированная Виртуальная машина, с высокой безопасностью языка, но несовместима с EVM.
• FuelVM: новая виртуальная машина, разработанная для параллельной обработки, совместима с языком Sway, совместимость ограничена.
• WASM (Stylus): Внедрение WASM в качестве языка контрактов на L2, уже реализовано в некотором L2 и имеет реальную осуществимость.
• Определенный блокчейн-проект: использование RISC-V в качестве виртуальной машины для контрактов в основной сети является прецедентом, который предоставляет практическую ссылку для Ethereum.

Сооснователь Ethereum заявил, что предложение RISC-V не означает отказа от других вариантов, он считает, что в будущем механизмы интерпретаторов могут быть использованы для внедрения таких ВМ, как Move, WASM и других, чтобы создать многообразную экосистему выполнения.

Перспективы будущего влияния

Опыт разработчика:

• Языки такие как Solidity/Vyper по-прежнему могут использоваться, изменился бэкенд компилятора, а не сам язык.
• Возможно, будет открыта возможность написания контрактов на новых языках, таких как Rust/C, но миграция не будет обязательной.

Затраты на эксплуатацию и производительность:

• Повышение эффективности выполнения приведет к более высокому пределу Gas и более низким расходам.
• Контракты RISC-V могут снизить зависимость от предварительно скомпилированных контрактов, модель Gas более близка к стоимости ZK-доказательства.

Экологическая совместимость и развитие:

• Существующие контракты могут продолжать работать в течение срока совместного существования двух виртуальных машин, новые контракты постепенно будут использовать RISC-V.
• Инфраструктура должна поддерживать новый формат байт-кода, что может вызвать изменения в совместимости между цепочками.

Безопасность и стабильность:

• Новая архитектура требует обширного тестирования и формальной проверки для повышения надежности протокола.
• Более упрощённый уровень исполнения способствует аудиту и контролю поверхности атаки.

Заключение

Соучредитель Ethereum предложил заменить EVM Ethereum на RISC-V, что представляет собой глубокое размышление Ethereum о предельной производительности и простоте протокола в будущем. Это предложение все еще находится на ранней стадии обсуждения, и предполагается, что его реализация займет несколько лет, требуя преодоления множества технических, общественных и экологических вызовов. Это не означает свержение существующего курса, а скорее укрепление основы и подготовка к будущему.

Как сказал соучредитель Ethereum: "Чтобы достичь увеличения на порядок, это радикальное изменение может быть единственным возможным путем."

Мы можем рассматривать это как ставку на будущее, а также как глубокое исследование вопроса "стоит ли пересматривать основы".