Соучредитель Ethereum предложил долгосрочное предложение о замене EVM на RISC-V

Сооснователь Ethereum недавно предложил долгосрочную инициативу в сообществе, в которой он предлагает заменить текущую виртуальную машину уровня выполнения на открытый архитектурный набор инструкций RISC-V. Он сравнил эту идею с уровнем консенсуса Beam Chain, полагая, что это может быть единственным жизнеспособным путем для достижения прорыва производительности уровня выполнения и упрощения логики протокола. Особенно в отношении эффективности нулевых знаний ожидается, что замена виртуальной машины может привести к оптимизации до 100 раз. Эта инициатива направлена на решение текущих узких мест Ethereum в области эффективности нулевых знаний, сложности построения блоков, доступности данных и других аспектах.

Ограничения текущей виртуальной машины и преимущества RISC-V

Проблемы существующей виртуальной машины:

1. Устаревшая архитектура: использование 256-битной стековой структуры, несовместимой с современными ЦП, приводит к низкой эффективности при выполнении нулевых доказательств.
2. Бутылочное горлышко нулевых знаний: около половины ресурсов используется для выполнения самой виртуальной машины, что ограничивает эффективность доказательства.
3. Плохая поддержка: накапливались сложные функции на протяжении многих лет, возникла путаница в стандартах, некоторые функции трудно отменить.
4. Ограниченная разработка: нестандартный набор инструкций ограничивает поддержку межъязыковых интерфейсов, основные языки сложно эффективно компилировать в байт-код.

Преимущества RISC-V:

1. Высокая производительность: RISC-V является сокращённым набором команд реального ЦП, дружелюбным к аппаратному обеспечению, который может быть использован для оптимизации мгновенной компиляции и даже аппаратного ускорения.
2. Оптимизация нулевых знаний: генерировать цепи инструкций RISC-V непосредственно в доказательстве проще, чем доказывать операции существующей виртуальной машины.
3. Зрелая инструментальная цепочка: поддержка таких распространенных языков, как Rust/C/C++, снижает порог входа для разработки и расширяет экосистему.
4. Универсальный стандарт: уже были приняты другими проектами блокчейн и имеют успешные примеры.

Соучредитель Ethereum отметил, что вместо компиляции существующих виртуальных машин в RISC-V в нулевых доказательствах, лучше использовать RISC-V в качестве архитектуры выполнения контрактов, что в корне повысит эффективность выполнения и потенциал масштабирования.

Замена путей и вызовы

Замена тремя способами:

1. Две виртуальные машины одновременно (самый консервативный): новая и старая виртуальные машины работают параллельно, новые контракты могут использовать RISC-V, чтобы обеспечить совместимость в переходный период.
2. Решение с интерпретатором на блокчейне (радикальное): все старые контракты будут интерпретироваться и исполняться с помощью контрактов RISC-V на блокчейне.
3. Механизм плагинов интерпретатора (компромисс): использовать интерпретатор в качестве элемента протокола, позволяя в будущем вставлять другие виртуальные машины.

Технические вызовы, с которыми сталкивается реализация:

1. Риск снижения производительности: RISC-V должен имитировать выполнение на чипах x86, что может привести к начальной эффективности ниже, чем у оптимизированных существующих виртуальных машин.
2. Необходима переработка ценообразования на газ: необходимо определить новую модель газа для инструкций RISC-V, чтобы обеспечить справедливость и безопасность.
3. Дизайн безопасного песочницы: ограничение системных вызовов, предотвращение самопроизвольного изменения кода, обеспечение детерминированного выполнения.
4. Адаптация инструментов разработки: необходимо обновить компиляторы, отладчики, инструменты безопасности, поддерживающие байт-код RISC-V.
5. Проблема совместимости миграции: некоторые контракты зависят от существующих характеристик виртуальной машины, миграция требует осторожного проектирования совместимого слоя или механизма возврата.

Соучредитель Ethereum склоняется к внедрению двойной виртуальной машины как переходному пути и обещает, что новые и старые контракты будут оставаться совместимыми, обеспечивая неизменность опыта разработчиков и безболезненное обновление для пользователей.

Влияние на существующие маршруты масштабирования

RISC-V не заменит существующие пути расширения, а будет использоваться как оптимизация инфраструктуры.

Уровень 2:

• Rollup по-прежнему является основной технологией масштабирования Ethereum, RISC-V повышает эффективность обработки L1 и производительность нулевого знания.
• Более быстрая L1 верификация может помочь Rollup снижать затраты и быстрее предоставлять данные, повышая общую масштабируемость.

Данные шардирования и EIP-4844:

• Проблемы с доступностью данных все еще требуют решения EIP-4844 и Данкашардинга, RISC-V не влияет на объем данных в цепочке.
• Изменение архитектуры выполнения не изменяет требования к хранению данных L1.

FaaS、MEV:

• Не зависит от архитектуры виртуальной машины и не потеряет актуальность из-за продвижения RISC-V.

В общем, RISC-V — это "замена двигателя", а L2/шардинг — это "расширение сети", обе эти концепции имеют разные измерения и не противоречат друг другу.

Обратная связь от сообщества и связанные попытки

Сообщество разногласий:

• Сторонники считают, что это необходимое стратегическое обновление для противодействия вызовам других высокопроизводительных блокчейнов и поможет привлечь традиционных разработчиков.
• Консерваторы беспокоятся о сложности реализации, историческом бремени и высоких затратах на обновление экосистемы инструментов, ставя под сомнение соотношение затрат и результатов.

Аналоги проектов:

• Move VM：Совершенно новая ресурсно-ориентированная виртуальная машина, обладающая высокой языковой безопасностью, но несовместимая с существующими виртуальными машинами.
• FuelVM: новая виртуальная машина, разработанная для параллельной обработки, совместимая с языком Sway, с ограниченной совместимостью.
• WASM: Внедрение WASM в качестве языка контрактов в L2, уже реализовано на некоторых платформах, имеет практическую осуществимость.
• Другие проекты блокчейн: примеры использования RISC-V в качестве виртуальной машины контрактов на основной сети, предоставляющие практическое руководство для Ethereum.

Соучредитель Ethereum заявил, что предложение RISC-V не означает отказа от других вариантов, он считает, что в будущем механизмы интерпретатора также могут использоваться для внедрения таких VM, как Move, WASM и т.д., для создания многообразной экосистемы выполнения.

Перспективы будущего влияния

Опыт разработчика:

• Языки такие как Solidity/Vyper по-прежнему могут использоваться, изменился бэкенд компилятора, а не сам язык.
• Возможно, будут открыты новые языки, такие как Rust/C, для написания контрактов, но миграция не будет обязательной.

Издержки и производительность:

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

Экологическая совместимость и развитие:

• Существующие контракты могут продолжать работать в течение периода совместного существования двух виртуальных машин, новые контракты постепенно будут использовать RISC-V.
• Инфраструктура должна поддерживать новый формат байт-кода, что может вызвать изменения в совместимости между цепочками.

Безопасность и стабильность:

• Новая архитектура требует широкого тестирования и формальной верификации для повышения надежности протокола.
• Более упрощенный уровень исполнения способствует аудиту и контролю атакующих поверхностей.

Заключение

Соучредитель Ethereum предложил заменить существующую виртуальную машину на RISC-V, что представляет собой глубокое размышление Ethereum о предельной производительности и простоте протокола в будущем. Это предложение все еще находится на стадии раннего обсуждения, и ожидается, что его реализация займет несколько лет, преодолевая множество технических, общественных и экологических вызовов. Это не означает свержение существующего направления, а скорее укрепление основы и подготовка к будущему.

Как он сказал: "Чтобы добиться повышения на порядок, это радикальное изменение может быть единственным жизнеспособным путем."

Это можно рассматривать как ставку на будущее, а также как глубокое исследование вопроса "стоит ли переосмысливать основы".