RISC-V có thể trở thành giải pháp thay thế cho Máy ảo Ethereum trong tương lai

Gần đây, một trong những người sáng lập Ethereum đã đề xuất một kế hoạch dài hạn, đề nghị thay thế máy ảo thực thi hiện tại (EVM) bằng kiến trúc tập lệnh RISC-V mã nguồn mở. Ý tưởng này được so sánh với Beam Chain ở lớp đồng thuận, được coi là con đường duy nhất tiềm năng để đạt được bước đột phá hiệu suất ở lớp thực thi và đơn giản hóa logic giao thức. Đặc biệt trong lĩnh vực hiệu suất chứng minh không tri thức (ZK Proof), dự kiến sẽ đạt được tối đa 100 lần tối ưu hóa khi thay thế EVM. Đề xuất này nhằm giải quyết các vấn đề hiện tại của Ethereum về hiệu suất ZK Proof, độ phức tạp trong xây dựng khối, khả năng sẵn có của dữ liệu và các vấn đề khác.

Giới hạn hiện tại của EVM và lợi thế của RISC-V

Vấn đề với EVM:

1. Kiến trúc cũ: EVM sử dụng cấu trúc ngăn xếp 256 bit, không tương thích với CPU hiện đại, dẫn đến hiệu suất kém khi thực hiện ZK-EVM.
2. Định mức ZK: Khoảng một nửa tài nguyên được sử dụng để thực thi EVM, hạn chế hiệu suất chứng minh ZK.
3. Bảo trì kém: Nhiều năm tích lũy các chức năng phức tạp, quy định lộn xộn, một số chức năng khó bị loại bỏ.
4. Phát triển bị hạn chế: Tập lệnh không chuẩn giới hạn hỗ trợ đa ngôn ngữ, các ngôn ngữ chính khó biên dịch hiệu quả thành bytecode EVM.

Lợi thế của RISC-V:

1. Hiệu suất cao: RISC-V là bộ lệnh tinh giản của CPU thực, thân thiện với phần cứng, có thể được sử dụng cho tối ưu hóa JIT thậm chí là tăng tốc phần cứng.
2. Tối ưu hóa ZK: Trong bằng chứng ZK, việc trực tiếp tạo ra mạch cho lệnh RISC-V đơn giản hơn so với việc chứng minh các thao tác EVM.
3. Chuỗi công cụ trưởng thành: Hỗ trợ các ngôn ngữ chính như Rust/C/C++, ngưỡng phát triển thấp hơn, hệ sinh thái rộng hơn.
4. Tiêu chuẩn chung: Đã có một số dự án blockchain áp dụng, có các trường hợp thành công.

Người đồng sáng lập Ethereum chỉ ra rằng, thay vì biên dịch EVM sang RISC-V trong ZK-EVM, tốt hơn là sử dụng RISC-V như một kiến trúc thực thi hợp đồng, từ đó nâng cao hiệu suất thực thi và tiềm năng mở rộng một cách căn bản.

Thay thế đường dẫn và thách thức

Ba phương án thay thế:

1. Song VM đồng tồn (bảo thủ nhất): EVM và RISC-V chạy song song, hợp đồng mới có thể chọn RISC-V, đảm bảo tính tương thích trong giai đoạn chuyển tiếp.
2. Giải pháp trình giải trên chuỗi (cấp tiến): Tất cả các hợp đồng EVM sẽ được giải thích và thực thi bởi hợp đồng RISC-V trên chuỗi.
3. Cơ chế plugin trình thông dịch (thỏa hiệp): Đưa trình thông dịch vào như một phần tử giao thức, cho phép chèn các VM khác trong tương lai.

Thách thức kỹ thuật trong việc thực hiện:

1. Rủi ro giảm hiệu suất thực thi: RISC-V cần mô phỏng thực thi trên chip x86, có thể hiệu suất ban đầu thấp hơn EVM đã được tối ưu.
2. Giá Gas cần phải được tái cấu trúc: Cần định nghĩa mô hình Gas mới cho lệnh RISC-V, đảm bảo sự công bằng và an toàn.
3. Thiết kế hộp cát an toàn: Giới hạn gọi hệ thống, ngăn chặn tự sửa đổi mã, đảm bảo thực thi xác định.
4. Phù hợp với công cụ phát triển: Cần cập nhật trình biên dịch, trình gỡ lỗi, công cụ kiểm toán bảo mật, hỗ trợ mã byte RISC-V.
5. Vấn đề tương thích khi di chuyển: Một số hợp đồng phụ thuộc vào các đặc tính của EVM, việc di chuyển cần được thiết kế cẩn thận với lớp tương thích hoặc cơ chế khôi phục.

Người đồng sáng lập Ethereum nghiêng về phương án một như một lộ trình chuyển tiếp và cam kết rằng các hợp đồng cũ và mới sẽ giữ được khả năng tương tác, đảm bảo trải nghiệm của nhà phát triển không thay đổi và người dùng không cảm thấy sự nâng cấp.

Ảnh hưởng đến lộ trình mở rộng hiện tại

RISC-V là tối ưu hóa hạ tầng, sẽ không thay thế các lộ trình mở rộng hiện có.

Layer 2：

• Rollup vẫn là lực lượng chính trong việc mở rộng Ethereum, RISC-V nâng cao hiệu suất xử lý của L1 và hiệu suất xác thực ZK, chứ không phải là mở rộng thông lượng trực tiếp.
• Xác minh L1 nhanh hơn có thể giúp Rollup giảm chi phí và nhanh hơn trong việc gửi dữ liệu, nâng cao khả năng mở rộng tổng thể.

Dữ liệu phân mảnh và EIP-4844:

• Các nút thắt về khả năng sẵn có của dữ liệu vẫn cần được EIP-4844 (blob) và Danksharding giải quyết, RISC-V không ảnh hưởng đến dung lượng dữ liệu trên chuỗi.
• Thay đổi kiến trúc thực thi không làm thay đổi nhu cầu lưu trữ dữ liệu của L1.

FaaS, MEV:

• Không liên quan đến kiến trúc máy ảo, sẽ không bị lỗi do việc thúc đẩy RISC-V.

Tóm tắt: RISC-V là "thay đổi động cơ", L2/phân đoạn là "mở đường mạng", hai khía cạnh khác nhau, song song không mâu thuẫn.

Phản hồi từ cộng đồng và các thử nghiệm liên quan

Sự khác biệt trong cộng đồng:

• Người ủng hộ: cho rằng đây là nâng cấp chiến lược cần thiết để đối phó với những thách thức từ các blockchain hiệu suất cao khác, giúp thu hút các nhà phát triển truyền thống.
• Bảo thủ: lo ngại về độ khó trong việc thực hiện, gánh nặng lịch sử, chi phí cập nhật chuỗi công cụ sinh thái lớn, nghi ngờ về tỷ lệ đầu vào đầu ra của nguồn lực.

Dự án tương tự tham khảo:

• Move VM：Máy ảo hướng tài nguyên hoàn toàn mới, độ an toàn ngôn ngữ cao, nhưng không tương thích với EVM.
• FuelVM: VM mới được thiết kế cho xử lý song song, đi kèm với ngôn ngữ Sway, khả năng tương thích hạn chế.
• WASM (Stylus): Đưa WASM vào L2 như một ngôn ngữ hợp đồng, hiện đã được triển khai trong một L2, có tính khả thi thực tế.
• Một dự án blockchain: Việc sử dụng RISC-V làm Máy ảo hợp đồng trên mạng chính là một tiền lệ, cung cấp tham khảo thực tiễn cho Ethereum.

Người đồng sáng lập Ethereum đề xuất rằng RISC-V không có nghĩa là từ chối các tùy chọn khác, ông cho rằng trong tương lai, cơ chế trình diễn cũng có thể được sử dụng để chèn các VM như Move, WASM, xây dựng một hệ sinh thái thực thi đa dạng.

Triển vọng ảnh hưởng trong tương lai

Trải nghiệm nhà phát triển:

• Ngôn ngữ như Solidity/Vyper vẫn có thể sử dụng, thay đổi ở phía biên dịch chứ không phải ở chính ngôn ngữ.
• Có thể mở khóa ngôn ngữ mới như Rust/C để viết hợp đồng, nhưng không bắt buộc phải chuyển đổi.

Chi phí vận hành và hiệu suất:

• Việc nâng cao hiệu quả thực hiện sẽ mang lại giới hạn Gas cao hơn và phí thấp hơn.
• Hợp đồng RISC-V có thể giảm sự phụ thuộc vào hợp đồng được biên dịch trước, mô hình Gas gần gũi hơn với chi phí chứng minh ZK.

Tương thích và phát triển sinh thái:

• Trong thời gian đồng tồn tại của hai VM, các hợp đồng hiện có có thể tiếp tục hoạt động, các hợp đồng mới sẽ dần dần áp dụng RISC-V.
• Cơ sở hạ tầng cần hỗ trợ định dạng bytecode mới, có thể gây ra sự thay đổi về khả năng tương thích giữa các chuỗi.

An toàn và ổn định:

• Kiến trúc mới cần được thử nghiệm rộng rãi và xác minh hình thức, nâng cao độ tin cậy của giao thức.
• Lớp thực thi đơn giản hơn có lợi cho việc kiểm toán và kiểm soát bề mặt tấn công.

Kết luận

Người đồng sáng lập Ethereum đã đề xuất thay thế Máy ảo Ethereum bằng RISC-V, thể hiện sự suy nghĩ sâu sắc của Ethereum về giới hạn hiệu suất trong tương lai và tính đơn giản của giao thức. Đề xuất này vẫn đang ở giai đoạn thảo luận ban đầu, dự kiến việc thực hiện sẽ là một quá trình kéo dài nhiều năm, cần vượt qua nhiều thách thức về công nghệ, cộng đồng và hệ sinh thái. Nó không phải là việc lật đổ lộ trình hiện tại, mà là củng cố nền tảng, chuẩn bị cho tương lai.

Như đồng sáng lập Ethereum đã nói: "Để đạt được sự nâng cấp theo cấp số, sự thay đổi quyết liệt này có thể là con đường khả thi duy nhất."

Chúng ta có thể coi đây là một khoản cược cho tương lai, và cũng là một cuộc khám phá sâu sắc về "liệu nền tảng có đáng để tái cấu trúc hay không".