Le co-fondateur d'Ethereum propose une proposition à long terme pour remplacer l'EVM par RISC-V

Le cofondateur d'Ethereum a récemment proposé une proposition à long terme au sein de la communauté, suggérant de remplacer la machine virtuelle de la couche d'exécution actuelle par une architecture de jeu d'instructions RISC-V open source. Il a comparé cette idée à la Beam Chain de la couche de consensus, estimant que cela pourrait être le seul chemin viable pour réaliser une percée des performances de la couche d'exécution et simplifier la logique du protocole. En particulier en ce qui concerne l'efficacité des preuves à divulgation nulle de connaissance, il est prévu qu'en remplaçant la machine virtuelle, une optimisation maximale de 100 fois pourrait être réalisée. Cette proposition vise à résoudre les problèmes de goulet d'étranglement actuels d'Ethereum en matière d'efficacité des preuves à divulgation nulle de connaissance, de complexité de construction des blocs, de disponibilité des données, etc.

Limitations de la machine virtuelle actuelle et avantages de RISC-V

Problèmes de la machine virtuelle actuelle :

1. Architecture obsolète : utilisation d'une structure empilée de 256 bits, incompatible avec les CPU modernes, entraînant une efficacité faible lors de l'exécution des preuves à connaissance nulle.
2. Goulot d'étranglement de la preuve à divulgation nulle de connaissance : environ la moitié des ressources est utilisée pour exécuter la machine virtuelle elle-même, ce qui limite l'efficacité de la preuve.
3. Mauvaise maintenabilité : accumulation de fonctionnalités complexes au fil des ans, normes confuses, certaines fonctionnalités difficiles à supprimer.
4. Développement limité : un ensemble d'instructions non standard limite le support interlangues, rendant difficile la compilation efficace des langages mainstream en bytecode.

Les avantages de RISC-V :

1. Haute performance : RISC-V est un ensemble d'instructions simplifié pour les CPU réels, convivial pour le matériel, pouvant être utilisé pour l'optimisation de compilation à la volée et même l'accélération matérielle.
2. Optimisation des connaissances nulles : Générer directement des circuits pour les instructions RISC-V dans la preuve est plus simple que de prouver le fonctionnement de la machine virtuelle existante.
3. Chaîne d'outils mature : supporte les langages principaux tels que Rust/C/C++, abaissant ainsi le seuil de développement et élargissant l'écosystème.
4. Normes générales : D'autres projets de blockchain ont déjà été adoptés et disposent de cas de succès.

Le co-fondateur d'Ethereum a souligné que, plutôt que de compiler les machines virtuelles existantes en RISC-V dans les preuves à divulgation nulle, il serait préférable d'utiliser directement RISC-V comme architecture d'exécution de contrat, ce qui améliorerait fondamentalement l'efficacité d'exécution et le potentiel d'évolutivité.

Remplacer le chemin et les défis

Trois solutions de remplacement :

1. Co-existence de deux machines virtuelles (le plus conservateur) : les anciennes et nouvelles machines virtuelles fonctionnent en parallèle, et les nouveaux contrats peuvent choisir RISC-V, garantissant la compatibilité pendant la période de transition.
2. Solution d'interpréteur en chaîne (radicale) : Tous les anciens contrats sont interprétés et exécutés par des contrats RISC-V en chaîne.
3. Mécanisme de plugin d'interpréteur (compromis) : intégrer l'interpréteur en tant qu'élément de protocole, permettant d'insérer à l'avenir d'autres machines virtuelles.

Défis techniques rencontrés lors de la mise en œuvre :

1. Risque de dégradation des performances d'exécution : RISC-V doit être exécuté par simulation sur des puces x86, ce qui peut entraîner une efficacité initiale inférieure à celle des machines virtuelles existantes optimisées.
2. La tarification du Gas doit être reconstruite : il est nécessaire de définir un nouveau modèle de Gas pour les instructions RISC-V, afin d'assurer l'équité et la sécurité.
3. Conception de sandbox sécurisée : limiter les appels système, prévenir l'auto-modification du code, garantir une exécution déterministe.
4. Adaptation des outils de développement : mise à jour des compilateurs, des débogueurs et des outils d'audit de sécurité, support du code binaire RISC-V.
5. Problèmes de compatibilité de migration : certains contrats dépendent des caractéristiques de la machine virtuelle existante, la migration nécessite une conception prudente d'une couche de compatibilité ou d'un mécanisme de retour en arrière.

Le co-fondateur d'Ethereum privilégie une solution de coexistence de deux machines virtuelles comme voie de transition et s'engage à ce que les nouveaux et anciens contrats restent interopérables, garantissant une expérience développeur inchangée et une mise à niveau transparente pour les utilisateurs.

Impact sur les voies d'extension existantes

RISC-V ne remplacera pas les itinéraires d'extension existants, mais servira plutôt à optimiser l'infrastructure.

Couche 2 :

• Rollup reste le principal moteur d'extension d'Ethereum, le RISC-V améliore l'efficacité de traitement de L1 et les performances de vérification à connaissance nulle.
• Une validation L1 plus rapide peut aider les Rollups à soumettre des données à un coût inférieur et plus rapidement, améliorant ainsi l'évolutivité globale.

Sharding de données et EIP-4844 :

• Les goulets d'étranglement de la disponibilité des données doivent encore être résolus par l'EIP-4844 et le Danksharding, le RISC-V n'affecte pas la capacité des données sur la chaîne.
• Les changements dans l'architecture d'exécution n'affectent pas les besoins de stockage de données de L1.

FaaS, MEV :

• Indépendant de l'architecture de la machine virtuelle, il ne deviendra pas obsolète en raison de l'avancement du RISC-V.

Dans l'ensemble, RISC-V est le "moteur de remplacement", L2/fragmentation est le "réseau d'expansion", les deux dimensions sont différentes et ne s'opposent pas en parallèle.

Retours de la communauté et tentatives connexes

Divergences communautaires :

• Les partisans estiment qu'il s'agit d'une mise à niveau stratégique nécessaire pour relever les défis d'autres blockchains à haute performance, ce qui aidera à attirer des développeurs traditionnels.
• Les conservateurs s'inquiètent des difficultés de mise en œuvre, du fardeau historique et des coûts de mise à jour de la chaîne d'outils écologiques, remettant en question le rapport coût-bénéfice des ressources investies.

projets similaires de référence :

• Move VM : Nouvelle VM orientée ressources, avec une forte sécurité linguistique, mais non compatible avec les machines virtuelles existantes.
• FuelVM : Une nouvelle VM conçue pour le traitement parallèle, accompagnée du langage Sway, avec une compatibilité limitée.
• WASM : Introduction de WASM comme langage de contrat dans L2, déjà mis en œuvre sur certaines plateformes, avec une faisabilité réelle.
• Autres projets de blockchain : des précédents utilisant RISC-V comme VM de contrat sur le réseau principal, fournissant des références pratiques pour Ethereum.

Le co-fondateur d'Ethereum a proposé que le RISC-V ne signifie pas le rejet d'autres options. Il estime que les mécanismes d'interpréteurs à l'avenir pourraient également être utilisés pour insérer des VM telles que Move, WASM, etc., afin de construire un écosystème d'exécution diversifié.

Perspectives d'impact futur

Expérience développeur :

• Les langages tels que Solidity/Vyper peuvent toujours être utilisés, c'est l'arrière-plan du compilateur qui change et non le langage lui-même.
• Il est possible d'ouvrir de nouveaux langages comme Rust/C pour écrire des contrats, mais la migration n'est pas obligatoire.

Coût d'exploitation et performance :

• L'amélioration de l'efficacité d'exécution entraînera des limites de Gas plus élevées et des frais plus bas.
• Les contrats RISC-V peuvent réduire la dépendance aux contrats précompilés, le modèle de Gas étant plus proche du coût des preuves à connaissance nulle.

Compatibilité et développement écologiques :

• Les contrats existants peuvent continuer à fonctionner pendant la période de coexistence des deux VM, tandis que les nouveaux contrats adoptent progressivement RISC-V.
• L'infrastructure doit prendre en charge le nouveau format de bytecode, ce qui pourrait entraîner des changements de compatibilité entre les chaînes.

Sécurité et stabilité :

• La nouvelle architecture nécessite des tests approfondis et une vérification formelle pour améliorer la fiabilité du protocole.
• Une couche d'exécution plus simple est bénéfique pour l'audit et le contrôle de la surface d'attaque.

Conclusion

Le cofondateur d'Ethereum propose de remplacer la machine virtuelle existante par RISC-V, ce qui représente une réflexion approfondie d'Ethereum sur les limites de performance futures et la simplicité du protocole. Cette proposition est encore à un stade précoce de discussion et sa mise en œuvre devrait être un processus qui prendra plusieurs années, nécessitant de surmonter de multiples défis techniques, communautaires et écologiques. Ce n'est pas un renversement de la feuille de route actuelle, mais plutôt un renforcement des bases et une préparation pour l'avenir.

Comme il l'a dit : "Pour réaliser une amélioration d'un ordre de grandeur, ce changement radical pourrait être le seul chemin viable."

Cela peut être considéré comme un pari sur l'avenir, ainsi qu'une exploration approfondie de la question de savoir si "la couche sous-jacente vaut la peine d'être remodelée".