Путь инноваций Ethereum: обсуждение возможности замены EVM на RISC-V

Соучредитель Ethereum недавно предложил в сообществе долгосрочный план: заменить существующую виртуальную машину выполнения (EVM) открытой архитектурой набора инструкций RISC-V. Это предложение было сравнимо с Beam Chain на уровне консенсуса и рассматривается как потенциально единственный способ преодолеть ограничения производительности уровня исполнения и упростить логику протокола. Особенно в отношении эффективности нулевых знаний (ZK Proof), ожидается, что замена EVM может привести к оптимизации до 100 раз. Этот проект направлен на решение текущих проблем Ethereum в области эффективности ZK доказательств, сложности построения блоков, доступности данных и других.

Один. Ограничения EVM и преимущества RISC-V

Проблемы, с которыми сталкивается EVM:

1. Устаревшая архитектура: 256-битная стековая структура несовместима с современными ЦП, что приводит к низкой эффективности выполнения ZK-EVM.
2. Узкое место ZK-доказательства: большое количество ресурсов используется для выполнения самого EVM, что ограничивает эффективность ZK-доказательства.
3. Поддержка затруднена: накопление функций за многие годы привело к путанице в стандартах, некоторые функции сложно удалить.
4. Ограниченная разработка: нестандартный набор инструкций ограничивает поддержку межъязычности, что затрудняет эффективную компиляцию основных языков в байт-код EVM.

Преимущества RISC-V:

1. Высокая производительность: как сокращённый набор инструкций реального ЦП, дружелюбный к аппаратному обеспечению, поддерживает JIT-оптимизацию и даже аппаратное ускорение.
2. Оптимизация ZK: прямое создание схемы для инструкций RISC-V, упрощающий процесс доказательства ZK.
3. Зрелая инструментальная цепочка: поддержка основных языков, таких как Rust/C/C++, снижает порог разработки и расширяет экосистему.
4. Общие стандарты: уже существуют успешные блокчейн-проекты, имеющие практические примеры.

Два, замена путей и вызовы

Замена:

1. Двойная виртуальная машина: EVM и RISC-V работают параллельно, новые контракты могут использовать RISC-V, что обеспечивает совместимость в переходный период.
2. Ончарный интерпретатор: все контракты EVM выполняются через ончарные контракты RISC-V.
3. Механизм плагина интерпретатора: использовать интерпретатор как элемент протокола, оставляя пространство для введения других ВМ в будущем.

Технические вызовы:

1. Производительность исполнения: RISC-V необходимо симулировать выполнение на чипах x86, начальная эффективность может быть ниже, чем у оптимизированного EVM.
2. Реконструкция оценки газа: необходимо определить новую модель газа для инструкций RISC-V, чтобы обеспечить справедливость и безопасность.
3. Безопасный песочница: ограничение системных вызовов, предотвращение саморефлексии кода, обеспечение детерминированного выполнения.
4. Адаптация инструментов разработки: обновление компилятора, отладчика, инструментов безопасности, поддержка байт-кода RISC-V.
5. Совместимость миграции: некоторые контракты зависят от особенностей EVM, необходимо осторожно проектировать совместимый уровень или механизм возврата.

Три. Влияние на существующие пути масштабирования

RISC-V не заменит существующие решения по масштабированию, а будет использоваться для оптимизации инфраструктуры:

1. Уровень 2: RISC-V повышает эффективность обработки L1 и производительность ZK-подтверждения, что способствует более низким затратам и более быстрой отправке данных для Rollup.
2. Шардинг данных и EIP-4844: узкое место доступности данных все еще нужно решать с помощью blob и Danksharding, RISC-V не влияет напрямую на емкость данных в цепочке.
3. FaaS, MEV: Эти функции не зависят от архитектуры виртуальной машины и не будут утрачены из-за продвижения RISC-V.

Четыре, Обратная связь от сообщества и связанные попытки

Сообщество разногласий:

• Поддерживающие считают, что это необходимое обновление для решения проблем высокопроизводительных блокчейнов, которое поможет привлечь традиционных разработчиков.
• Консерваторы беспокоятся о том, что реализация будет сложной, с тяжелым историческим бременем и высокими затратами на обновление экосистемных инструментов.

Похожие проекты для справки:

1. Move VM (Aptos/Sui): совершенно новая ресурсно-ориентированная ВМ, с высокой безопасностью языка, но не совместима с EVM.
2. FuelVM: новая виртуальная машина, разработанная для параллельной обработки, с языком Sway, с ограниченной совместимостью.
3. WASM (Stylus): Внедрение WASM в качестве языка контрактов на L2 уже реализовано на одной из платформ L2.
4. Определенный блокчейн проект: прецедент использования RISC-V в качестве виртуальной машины контрактов в основной сети, предоставляющий практическую справку для Ethereum.

Пять, Перспективы будущего влияния

Если Ethereum перейдет на RISC-V:

1. Опыт разработчиков:

   • Языки такие как Solidity/Vyper по-прежнему могут использоваться, только изменился бэкэнд компилятора.
   • Возможно, будет открыта возможность написания контрактов на Rust/C и других новых языках, но миграция не является обязательной.

2. Операционные расходы и производительность:

   • Повышение эффективности выполнения приведет к более высокому пределу Gas и более низким издержкам.
   • Контракты RISC-V могут уменьшить зависимость от предкомпилированных контрактов, модель Gas ближе к стоимости ZK-доказательства.

3. Экологическая совместимость и развитие:

   • Существующие контракты могут продолжать работать в течение срока совместного существования двойных VM, новые контракты постепенно переходят на RISC-V.
   • Инфраструктура должна поддерживать новый формат байт-кода, что может вызвать изменения в совместимости между цепями.

4. Безопасность и стабильность:

   • Новая архитектура требует широкого тестирования и формальной верификации для повышения надежности протокола.
   • Более упрощенный уровень выполнения способствует аудиту и контролю атакующей поверхности.

Заключение

Предложение заменить EVM на RISC-V представляет собой глубокое размышление Ethereum о предельной производительности и простоте протокола в будущем. Это предложение еще находится на ранней стадии обсуждения, и, как ожидается, его реализация будет длительным процессом на протяжении нескольких лет, требующим преодоления множества технических, общественных и экологических вызовов. Это не означает свержение существующего пути, а скорее укрепление основ и подготовка к будущему.

Это предложение можно рассматривать как ставку на будущее, а также как глубокое исследование вопроса "стоит ли переосмысливать основы". Как сказал соучредитель Ethereum: "Для достижения количественного роста это радикальное изменение может быть единственным жизнеспособным путем."