RISC-V або може стати майбутньою альтернативою Віртуальної машини Ethereum

Нещодавно співзасновник Ethereum запропонував довгострокову ініціативу, яка передбачає заміну поточної віртуальної машини виконання (EVM) на відкриту архітектуру інструкцій RISC-V. Ця ідея була порівняна з консенсусним шаром Beam Chain і вважається потенційно єдиним шляхом досягнення прориву в продуктивності шару виконання та спрощення логіки протоколу. Особливо в аспекті ефективності нульових знань (ZK Proof) очікується, що заміна EVM може забезпечити оптимізацію до 100 разів. Ця ініціатива має на меті вирішення поточних проблем Ethereum у таких аспектах, як ефективність ZK доведень, складність побудови блоків та доступність даних.

Поточні обмеження EVM та переваги RISC-V

Проблема EVM:

1. Старе архітектурне рішення: EVM використовує 256-бітну стекову структуру, яка не є сумісною з сучасними процесорами, що призводить до низької ефективності при виконанні ZK-EVM.
2. Вузьке місце ZK-доказів: приблизно половина ресурсів витрачається на виконання EVM, що обмежує ефективність ZK-доказів.
3. Погане обслуговування: протягом багатьох років накопичилися складні функції, правила заплутані, деякі функції важко скасувати.
4. Обмежений розвиток: нестандартний набір інструкцій обмежує підтримку між мовами, основним мовам важко ефективно компілювати в байт-код EVM.

Переваги RISC-V:

1. Висока продуктивність: RISC-V є спрощеним набором команд для реальних ЦП, який дружній до апаратного забезпечення і може використовуватися для оптимізації JIT і навіть апаратного прискорення.
2. Оптимізація ZK: Генерація схем для інструкцій RISC-V безпосередньо в доказах ZK є простішою, ніж доведення операцій EVM.
3. Досвідчений інструментарій: підтримка таких основних мов, як Rust/C/C++, знижує поріг входження та розширює екосистему.
4. Загальні стандарти: вже деякі блокчейн-проекти прийняли, мають успішні випадки.

Співзасновник Ethereum зазначив, що замість того, щоб компілювати EVM в RISC-V у ZK-EVM, краще безпосередньо використовувати RISC-V як архітектуру виконання контрактів, що суттєво підвищить ефективність виконання та потенціал масштабування.

Заміна шляху та виклики

Три варіанти заміни:

1. Подвійна паралельна робота VM (найконсервативніша): EVM та RISC-V працюють паралельно, нові контракти можуть обирати RISC-V, щоб забезпечити сумісність у перехідний період.
2. Онлайновий інтерпретатор (радикальний): всі контракти EVM виконуються через контракт RISC-V на блокчейні.
3. Механізм плагінів інтерпретатора (компроміс): використовувати інтерпретатор як елемент протоколу, дозволяючи в майбутньому вставляти інші ВМ.

Технічні виклики, з якими стикається реалізація:

1. Ризик зниження продуктивності: RISC-V необхідно імітувати виконання на чіпах x86, що може призвести до початкової ефективності нижче оптимізованої EVM.
2. Перебудова ціноутворення Gas: необхідно визначити нову модель Gas для інструкцій RISC-V, щоб забезпечити справедливість і безпеку.
3. Дизайн безпечного пісочниці: обмеження системних викликів, запобігання самозмінам коду, забезпечення детермінованого виконання.
4. Адаптація інструментів розробки: потрібно оновити компілятор, налагоджувач, інструменти безпеки, що підтримують байт-код RISC-V.
5. Проблема сумісності при міграції: деякі контракти залежать від особливостей EVM, тому міграцію слід ретельно розробити з урахуванням сумісного рівня або механізму резервування.

Співзасновник Ethereum схиляється до першого варіанту як до перехідного шляху і обіцяє, що нові та старі контракти зберігатимуть взаємодію, забезпечуючи незмінний досвід для розробників і безвідчутне оновлення для користувачів.

Вплив на існуючі маршрути розширення

RISC-V є оптимізацією інфраструктури, яка не замінить існуючі маршрути розширення.

Шар 2：

• Rollup залишається основним методом розширення Ethereum, RISC-V підвищує ефективність обробки L1 та продуктивність перевірки ZK, а не безпосередньо розширює пропускну здатність.
• Швидша верифікація L1 може допомогти Rollup знизити витрати та швидше відправляти дані, підвищуючи загальну масштабованість.

Розділення даних та EIP-4844:

• Проблему доступності даних все ще потрібно вирішити за допомогою EIP-4844 (blob) та Danksharding, RISC-V не впливає на місткість даних в ланцюгу.
• Зміна архітектури не змінює вимоги до зберігання даних L1.

FaaS、MEV:

• Не залежить від архітектури віртуальної машини, не вийде з ладу через просування RISC-V.

Резюме: RISC-V є "заміною двигуна", L2/шарування є "будівництвом доріг", обидва виміри різні, паралельні та не суперечать один одному.

Відгуки спільноти та відповідні спроби

Розбіжності в спільноті:

• Підтримувачі: вважають, що це необхідне стратегічне оновлення для відповіді на виклики інших високопродуктивних блокчейнів, що допомагає залучити традиційних розробників.
• Консерватори: переживають через складність реалізації, історичне навантаження, великі витрати на оновлення екологічного інструментарію, ставлять під сумнів співвідношення витрат і вигод.

Подібні проекти для посилання:

• Move VM: новий ресурсно орієнтований Віртуальна машина, з високою безпекою мови, але не сумісний з EVM.
• FuelVM: нова ВМ, розроблена для паралельної обробки, з мовою Sway, з обмеженою сумісністю.
• WASM (Stylus): Введення WASM як мови контрактів у L2, вже реалізовано в деяких L2, має реальну життєздатність.
• Один блокчейн-проект: приклад використання RISC-V як VM для контрактів в основній мережі, що надає практичну довідку для Ethereum.

Співзасновник Ethereum заявив, що пропозиція RISC-V не означає відмову від інших варіантів. Він вважає, що в майбутньому механізми інтерпретаторів також можуть бути використані для інтеграції таких віртуальних машин, як Move, WASM тощо, для створення різноманітного екосистеми виконання.

Прогноз впливу в майбутньому

Досвід розробника:

• Мови, такі як Solidity/Vyper, все ще можуть використовуватися, зміни відбуваються в бекенді компілятора, а не в самій мові.
• Можливе відкриття нових мов, таких як Rust/C, для написання контрактів, але міграція не є обов'язковою.

Витрати на експлуатацію та продуктивність:

• Підвищення ефективності виконання призведе до вищого ліміту Gas та нижчих витрат.
• Контракти RISC-V можуть зменшити залежність від попередньо скомпільованих контрактів, а модель Gas ближча до вартості ZK-доказів.

Екологічна сумісність та розвиток:

• Під час періоду співіснування двох Віртуальних машин існуючі контракти можуть продовжувати працювати, нові контракти поступово впроваджують RISC-V.
• Інфраструктура повинна підтримувати новий формат байт-коду, що може викликати зміни в сумісності між ланцюгами.

Безпека та стабільність:

• Нова архітектура потребує широкого тестування та формалізованої верифікації для підвищення надійності протоколу.
• Спрощений рівень виконання сприяє аудитам та контролю над атакуючою поверхнею.

Висновок

Співзасновник Ethereum запропонував замінити EVM Ethereum на RISC-V, що є глибоким роздумом Ethereum про майбутні межі продуктивності та простоту протоколу. Ця пропозиція все ще перебуває на початковій стадії обговорення, і очікується, що реалізація стане процесом, що триватиме кілька років, і потребуватиме подолання багатьох технічних, спільнотних та екологічних викликів. Це не скасування існуючого курсу, а зміцнення основи та підготовка до майбутнього.

Як сказав співзасновник Ethereum: "Щоб досягти підвищення в кілька разів, ця радикальна зміна може бути єдиним можливим шляхом."

Ми можемо розглядати це як ставку на майбутнє, а також як глибоке дослідження питання "чи варто перепроектувати базу".