Con đường đổi mới của Ethereum: Khả năng thay thế EVM bằng RISC-V

Các nhà sáng lập đồng sáng lập Ethereum gần đây đã đưa ra một kế hoạch dài hạn trong cộng đồng: thay thế máy ảo thực thi hiện tại (EVM) bằng kiến trúc tập lệnh RISC-V mã nguồn mở. Đề xuất này được so sánh với Beam Chain của lớp đồng thuận, được coi là con đường tiềm năng duy nhất để vượt qua những hạn chế về hiệu suất của lớp thực thi và đơn giản hóa logic của giao thức. Đặc biệt là về hiệu suất của chứng minh không kiến thức (ZK Proof), dự kiến thông qua việc thay thế EVM, có thể đạt được tối ưu hóa lên đến 100 lần. Đề xuất này nhằm giải quyết các vấn đề hiện tại của Ethereum về hiệu suất chứng minh ZK, độ phức tạp trong xây dựng khối, khả năng dữ liệu khả dụng và các vấn đề khác.

Một, Hạn chế của EVM và Lợi thế của RISC-V

Những thách thức mà EVM phải đối mặt:

1. Kiến trúc lỗi thời: Cấu trúc ngăn xếp 256 bit không tương thích với CPU hiện đại, dẫn đến hiệu suất thực thi ZK-EVM kém.
2. Đường hầm chứng minh ZK: Nhiều tài nguyên được sử dụng để thực hiện EVM, giới hạn hiệu suất chứng minh ZK.
3. Bảo trì khó khăn: Nhiều năm tích lũy chức năng dẫn đến quy tắc lộn xộn, một số chức năng khó loại bỏ.
4. Phát triển bị hạn chế: Tập lệnh không tiêu chuẩn hạn chế hỗ trợ đa ngôn ngữ, các ngôn ngữ chính thống khó biên dịch hiệu quả thành mã byte EVM.

Lợi thế của RISC-V:

1. Hiệu suất cao: Là một tập lệnh tinh giản của CPU thực, thân thiện với phần cứng, hỗ trợ tối ưu hóa JIT thậm chí tăng tốc phần cứng.
2. Tối ưu ZK: trực tiếp tạo ra mạch sinh lệnh RISC-V, đơn giản hóa quy trình chứng minh ZK.
3. Công cụ trưởng thành: Hỗ trợ các ngôn ngữ chính như Rust/C/C++, giảm bớt rào cản phát triển, mở rộng hệ sinh thái.
4. Tiêu chuẩn chung: Các dự án blockchain đã thành công áp dụng, có các trường hợp thực tiễn.

Hai, thay thế lộ trình và thách thức

phương án thay thế:

1. Song VM đồng thời: 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. Trình giải thích trên chuỗi: Tất cả các hợp đồng EVM được thực thi thông qua hợp đồng RISC-V trên chuỗi.
3. Cơ chế plugin trình thông dịch: Đưa trình thông dịch vào như một phần tử giao thức, dành chỗ cho việc giới thiệu các VM khác trong tương lai.

Thách thức kỹ thuật:

1. Hiệu suất thực thi: RISC-V cần mô phỏng thực thi trên chip x86, hiệu quả ban đầu có thể thấp hơn EVM đã được tối ưu hóa.
2. Cấu trúc lại định giá Gas: Cần định nghĩa mô hình Gas mới cho lệnh RISC-V, đảm bảo tính công bằng và an toàn.
3. Hộp cát an toàn: Hạn chế gọi hệ thống, ngăn chặn tự sửa đổi mã, đảm bảo thực thi xác định.
4. Phù hợp với công cụ phát triển: Cập nhật trình biên dịch, trình gỡ lỗi, công cụ kiểm tra an ninh, hỗ trợ mã byte RISC-V.
5. Tính tương thích khi di chuyển: Một số hợp đồng phụ thuộc vào các đặc điểm của EVM, cần thiết kế cẩn thận lớp tương thích hoặc cơ chế phục hồi.

Ba, ảnh hưởng của các lộ trình mở rộng hiện tại

RISC-V sẽ không thay thế các giải pháp mở rộng hiện có, mà sẽ được tối ưu hóa như một hạ tầng cơ sở.

1. Layer 2: RISC-V nâng cao hiệu quả xử lý L1 và hiệu suất xác minh ZK, giúp Rollup giảm chi phí và nhanh chóng nộp dữ liệu.
2. Chia sẻ dữ liệu và EIP-4844: Thách thức về khả năng sử dụng dữ liệu vẫn cần được giải quyết thông qua blob và Danksharding, RISC-V không ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng dữ liệu trên chuỗi.
3. FaaS, MEV: Các chức năng này không liên quan đến kiến trúc máy ảo và sẽ không bị mất hiệu lực do sự thúc đẩy của RISC-V.

Bốn, Phản hồi từ cộng đồng và các nỗ lực liên quan

Sự bất đồng trong cộng đồng:

• Những người ủng hộ cho rằng đây là một nâng cấp cần thiết để đối phó với những thách thức của blockchain hiệu suất cao, giúp thu hút các nhà phát triển truyền thống.
• Các nhà bảo thủ lo ngại về độ khó khi thực hiện, gánh nặng lịch sử nặng nề, và chi phí cập nhật công cụ sinh thái cao.

Dự án tương tự tham khảo:

1. Move VM (Aptos/Sui): VM hướng tài nguyên hoàn toàn mới, có tính an toàn ngôn ngữ cao nhưng không tương thích với EVM.
2. FuelVM: VM mới được thiết kế cho xử lý song song, kết hợp với ngôn ngữ Sway, khả năng tương thích hạn chế.
3. WASM (Stylus): Đưa WASM vào L2 như một ngôn ngữ hợp đồng, đã được triển khai trên một nền tảng L2 nhất định.
4. Một dự án blockchain: Sử dụng RISC-V làm VM hợp đồng trong mạng chính, cung cấp tham khảo thực tiễn cho Ethereum.

Năm, Triển vọng Tác động Tương lai

Nếu Ethereum chuyển sang RISC-V:

1. Trải nghiệm của nhà phát triển:

   • Ngôn ngữ như Solidity/Vyper vẫn có thể sử dụng, chỉ thay đổi phần backend của trình biên dịch.
   • Có thể mở rộng hợp đồng bằng ngôn ngữ mới như Rust/C, nhưng không bắt buộc phải di chuyển.

2. Chi phí vận hành và hiệu suất:

   • Nâng cao hiệu suất thực thi 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 biên dịch trước, mô hình Gas gần gũi hơn với chi phí chứng minh ZK.

3. Tương thích và phát triển sinh thái:

   • Trong thời gian tồn tại song song của VM, hợp đồng hiện có có thể tiếp tục hoạt động, 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.

4. 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.
   • Một lớp thực thi đơn giản hơn có lợi cho việc kiểm toán và kiểm soát bề mặt tấn công.

Kết luận

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

Đề xuất này có thể được coi là một cược cho tương lai, cũng như một cuộc khám phá sâu sắc về "liệu nền tảng có xứng đáng để tái cấu trúc hay không". Như đồng sáng lập Ethereum đã nói: "Để đạt được sự nâng cấp cấp độ, thay đổi mạnh mẽ này có thể là con đường duy nhất khả thi."