El cofundador de Ethereum propone una propuesta a largo plazo para reemplazar EVM con RISC-V

El cofundador de Ethereum propuso recientemente en la comunidad una propuesta a largo plazo, sugiriendo reemplazar la actual máquina virtual de capa de ejecución por una arquitectura de conjunto de instrucciones RISC-V de código abierto. Comparó esta idea con la Beam Chain de la capa de consenso, creyendo que podría ser el único camino viable para lograr un avance en el rendimiento de la capa de ejecución y simplificar la lógica del protocolo. Especialmente en términos de eficiencia de pruebas de conocimiento cero, se espera que al reemplazar la máquina virtual, se logre una mejora de hasta 100 veces. Esta propuesta tiene como objetivo abordar los problemas de cuellos de botella actuales de Ethereum en eficiencia de pruebas de conocimiento cero, complejidad en la construcción de bloques, y disponibilidad de datos.

Limitaciones de la máquina virtual actual y ventajas de RISC-V

Problemas actuales de la máquina virtual:

1. Arquitectura anticuada: utiliza una estructura de pila de 256 bits, incompatible con los CPU modernos, lo que resulta en una eficiencia baja al ejecutar pruebas de conocimiento cero.
2. Cuello de botella en las pruebas de conocimiento cero: aproximadamente la mitad de los recursos se utilizan para ejecutar la máquina virtual en sí, lo que limita la eficiencia de la prueba.
3. Mantenimiento deficiente: Acumulación de funciones complejas a lo largo de los años, normas confusas, ciertas funciones son difíciles de eliminar.
4. Desarrollo limitado: el conjunto de instrucciones no estándar limita el soporte entre lenguajes, y es difícil compilar eficientemente los lenguajes principales en bytecode.

Ventajas de RISC-V:

1. Alto rendimiento: RISC-V es un conjunto de instrucciones simplificado de CPU real, amigable con el hardware, que puede ser utilizado para optimización de compilación en tiempo real e incluso aceleración de hardware.
2. Optimización de conocimiento cero: generar circuitos de instrucciones RISC-V directamente en la prueba es más simple que probar las operaciones de la máquina virtual existente.
3. Cadena de herramientas madura: soporta lenguajes populares como Rust/C/C++, lo que reduce la barrera de entrada y amplía el ecosistema.
4. Estándares generales: ya han sido adoptados por otros proyectos de blockchain, con casos de éxito.

El cofundador de Ethereum señaló que, en lugar de compilar la máquina virtual existente a RISC-V en pruebas de conocimiento cero, es mejor utilizar directamente RISC-V como arquitectura de ejecución de contratos, lo que mejora fundamentalmente la eficiencia de ejecución y el potencial de escalabilidad.

Ruta de reemplazo y desafíos

Tres soluciones de reemplazo:

1. Doble coexistencia de máquinas virtuales (la más conservadora): las máquinas virtuales nuevas y antiguas funcionan en paralelo, los nuevos contratos pueden optar por RISC-V, asegurando la compatibilidad durante el período de transición.
2. Solución del intérprete en la cadena (radical): todos los contratos antiguos se ejecutan mediante la interpretación de contratos RISC-V en la cadena.
3. Mecanismo de plugin del intérprete (compromiso): se permite que el intérprete sea un elemento del protocolo, lo que permite la inserción futura de otras máquinas virtuales.

Desafíos técnicos a los que se enfrenta la implementación:

1. Riesgo de degradación del rendimiento de ejecución: RISC-V necesita simular la ejecución en chips x86, lo que puede resultar en una eficiencia inicial inferior a la de las máquinas virtuales existentes optimizadas.
2. La valoración del Gas necesita ser reestructurada: se debe definir un nuevo modelo de Gas para las instrucciones RISC-V, asegurando la equidad y la seguridad.
3. Diseño de sandbox de seguridad: limitar las llamadas al sistema, prevenir la auto-modificación del código, garantizar la ejecución determinista.
4. Adaptación de herramientas de desarrollo: se necesita actualizar el compilador, el depurador y las herramientas de auditoría de seguridad, para soportar el bytecode RISC-V.
5. Problemas de compatibilidad de migración: algunos contratos dependen de las características de la máquina virtual existente, por lo que la migración debe diseñarse con cuidado con una capa de compatibilidad o un mecanismo de retroceso.

El cofundador de Ethereum tiende a adoptar un enfoque de coexistencia de dos máquinas virtuales como un camino de transición, y se compromete a que los contratos antiguos y nuevos mantendrán la interoperabilidad, asegurando que la experiencia del desarrollador no cambie y que los usuarios actualicen sin darse cuenta.

Impacto en la ruta de escalabilidad existente

RISC-V no reemplazará las rutas de escalado existentes, sino que servirá como una optimización de la infraestructura.

Capa 2:

• Rollup sigue siendo el principal impulsor de la escalabilidad de Ethereum, RISC-V mejora la eficiencia de procesamiento de L1 y el rendimiento de la verificación de conocimiento cero.
• La verificación L1 más rápida puede ayudar a Rollup a enviar datos a un costo más bajo y más rápido, mejorando la escalabilidad general.

Fragmentación de datos y EIP-4844:

• La limitación de disponibilidad de datos aún necesita ser resuelta por EIP-4844 y Danksharding, RISC-V no afecta la capacidad de datos en la cadena.
• Los cambios en la arquitectura de ejecución no alteran los requisitos de almacenamiento de datos de L1.

FaaS, MEV:

• No depende de la arquitectura de la máquina virtual y no se verá afectado por el avance de RISC-V.

En general, RISC-V es "cambiar el motor", L2/fragmentación es "una red de expansión", ambos tienen dimensiones diferentes y son paralelos sin contradecirse.

Retroalimentación de la comunidad y esfuerzos relacionados

Discrepancias en la comunidad:

• Los partidarios creen que esta es una actualización estratégica necesaria para enfrentar los desafíos de otras cadenas de bloques de alto rendimiento, lo que ayuda a atraer a desarrolladores tradicionales.
• Los conservadores temen la dificultad de implementación, la carga histórica y el alto costo de actualización de la cadena de herramientas ecológicas, y cuestionan la relación entre la inversión de recursos y los resultados.

Proyectos similares de referencia:

• Move VM: Nueva máquina virtual orientada a recursos, con alta seguridad del lenguaje, pero incompatible con las máquinas virtuales existentes.
• FuelVM: una nueva VM diseñada para el procesamiento en paralelo, acompañada del lenguaje Sway, con compatibilidad limitada.
• WASM: Introducción de WASM como lenguaje de contratos en L2, ya implementado en algunas plataformas, con viabilidad práctica.
• Otros proyectos de blockchain: el uso de RISC-V como VM de contratos en la red principal establece un precedente y proporciona una referencia práctica para Ethereum.

El cofundador de Ethereum propuso que RISC-V no significa rechazar otras opciones; él cree que en el futuro, los mecanismos de intérpretes también se pueden utilizar para insertar VM como Move, WASM, etc., construyendo un ecosistema de ejecución diverso.

Perspectivas de impacto futuro

Experiencia del desarrollador:

• Lenguajes como Solidity/Vyper aún se pueden usar, el backend del compilador cambia y no el lenguaje en sí.
• Es posible abrir nuevos lenguajes como Rust/C para escribir contratos, pero no se obliga a la migración.

Costos de operación y rendimiento:

• La mejora de la eficiencia de ejecución traerá un límite de Gas más alto y tarifas más bajas.
• Los contratos RISC-V pueden reducir la dependencia de contratos precompilados, y el modelo de Gas se acerca más al costo de las pruebas de conocimiento cero.

Compatibilidad y desarrollo ecológico:

• Durante el período de coexistencia de las dos VM, los contratos existentes pueden seguir funcionando, y los nuevos contratos adoptarán gradualmente RISC-V.
• La infraestructura debe soportar el nuevo formato de bytecode, lo que podría provocar cambios en la compatibilidad entre cadenas.

Seguridad y estabilidad:

• La nueva arquitectura necesita pruebas extensas y verificación formal para mejorar la fiabilidad del protocolo.
• Una capa de ejecución más simple facilita la auditoría y el control de la superficie de ataque.

Conclusión

El cofundador de Ethereum propone reemplazar la máquina virtual existente por RISC-V, lo que representa una profunda reflexión de Ethereum sobre los límites de rendimiento futuro y la simplicidad del protocolo. Esta propuesta aún se encuentra en una etapa de discusión temprana, y se espera que su implementación sea un proceso que tome varios años, enfrentando múltiples desafíos técnicos, comunitarios y ecológicos. No se trata de derrocar la ruta existente, sino de fortalecer la base y preparar el futuro.

Como él dijo: "Para lograr un aumento de magnitud, este cambio radical puede ser el único camino viable."

Esto puede considerarse una apuesta por el futuro, así como una profunda exploración sobre "si la base merece ser reestructurada".