Співзасновник Ethereum запропонував довгострокову пропозицію замінити EVM на RISC-V

Співзасновник Ethereum нещодавно висунув у спільноті пропозицію щодо довгострокового плану, в якій пропонує замінити поточну віртуальну машину на відкриту архітектуру команд RISC-V. Він порівняв цю ідею з консенсусним шаром Beam Chain, зазначивши, що це може бути єдиним можливим шляхом досягнення прориву в продуктивності виконавчого шару та спрощення логіки протоколу. Особливо в питанні ефективності нульових знань, очікується, що заміна віртуальної машини може забезпечити оптимізацію до 100 разів. Ця пропозиція спрямована на вирішення поточних вузьких місць Ethereum у питанні ефективності нульових знань, складності побудови блоків, доступності даних та інших аспектах.

Обмеження поточної віртуальної машини та переваги RISC-V

Існуюча проблема з віртуальною машиною:

1. Застаріла архітектура: використання 256-бітної стекової структури, яка не сумісна з сучасними процесорами, що призводить до низької ефективності при виконанні нульових доказів.
2. Вузьке місце доказів з нульовим знанням: приблизно половина ресурсів використовується для виконання самої віртуальної машини, що обмежує ефективність доказів.
3. Погана підтримка: за багато років накопичення складних функцій, правила плутанини, деякі функції важко скасувати.
4. Обмежена розробка: нестандартний набір інструкцій обмежує підтримку між мовами, основним мовам важко ефективно компілювати в байт-код.

Переваги RISC-V:

1. Висока продуктивність: RISC-V є скороченим набором інструкцій реального процесора, дружнім до апаратного забезпечення, може бути використаний для оптимізації миттєвого компілювання та навіть апаратного прискорення.
2. Оптимізація нульових знань: безпосереднє генерування схем для інструкцій RISC-V в доказі є простішим, ніж доведення роботи існуючої віртуальної машини.
3. Зрілий інструментальний комплекс: підтримка основних мов, таких як Rust/C/C++, нижчий поріг для розробки, ширша екосистема.
4. Загальні стандарти: інші блокчейн-проєкти вже застосовують, є успішні приклади.

Співзасновник Ethereum зазначив, що замість того, щоб компілювати існуючі віртуальні машини в RISC-V у нульових знаннях, краще безпосередньо використовувати RISC-V як архітектуру виконання контрактів, що суттєво підвищить ефективність виконання та потенціал розширення.

Замінити шлях та виклики

Три варіанти заміни:

1. Двійна віртуальна машина (найконсервативніший): старі та нові віртуальні машини працюють паралельно, нові контракти можуть використовувати RISC-V, щоб забезпечити сумісність у перехідний період.
2. Онлайновий інтерпретатор (радикальний): всі старі контракти виконуються через онлайновий інтерпретатор RISC-V.
3. Механізм плагінів інтерпретатора (компроміс): використовувати інтерпретатор як елемент протоколу, що дозволяє в майбутньому вставляти інші віртуальні машини.

Технічні виклики, з якими стикається впровадження:

1. Ризик зниження продуктивності виконання: RISC-V на чипах x86 має імітувати виконання, що може призвести до початкової ефективності, нижчої за оптимізовані існуючі віртуальні машини.
2. Необхідно реконструювати оцінку Gas: потрібно визначити нову модель Gas для інструкцій RISC-V, щоб забезпечити справедливість і безпеку.
3. Дизайн безпечного пісочниці: обмеження системних викликів, запобігання самозмінам коду, забезпечення детермінованого виконання.
4. Адаптація інструментів розробки: необхідно оновити компілятор, налагоджувач, інструменти безпеки, що підтримують байт-код RISC-V.
5. Проблеми сумісності при міграції: деякі контракти залежать від існуючих функцій віртуальної машини, тому міграцію потрібно обережно проектувати з урахуванням сумісного рівня або механізму відкату.

Співзасновник Ethereum схиляється до використання паралельного запуску двох віртуальних машин як перехідного шляху та обіцяє, що нові та старі контракти збережуть взаємодію, що забезпечить незмінний досвід для розробників і безшумне оновлення для користувачів.

Вплив на існуючі шляхи розширення

RISC-V не замінить існуючі маршрути масштабування, а буде використовуватися для оптимізації інфраструктури.

Шар 2：

• Rollup залишається основним засобом розширення Ethereum, RISC-V підвищує ефективність обробки L1 та продуктивність нульового знання.
• Швидша верифікація L1 може допомогти Rollup знизити витрати та швидше подавати дані, покращуючи загальну масштабованість.

Розподіл даних та EIP-4844:

• Проблеми з доступністю даних все ще потребують вирішення через EIP-4844 та Danksharding, RISC-V не впливає на обсяг даних в мережі.
• Зміни в архітектурі виконання не змінюють вимоги до зберігання даних L1.

FaaS、MEV:

• Не залежить від архітектури віртуальної машини, не вийде з ладу через просування RISC-V.

Загалом, RISC-V є "заміною двигуна", L2/шарування є "дорожньою мережею", обидва виміри різні, але не суперечать один одному.

Відгуки спільноти та відповідні спроби

Розбіжності в спільноті:

• Прихильники вважають, що це необхідне стратегічне оновлення для відповіді на виклики інших високопродуктивних блокчейнів, що допоможе залучити традиційних розробників.
• Консерватори стурбовані труднощами впровадження, історичним багажем, великими витратами на оновлення екологічних інструментів та ставлять під сумнів співвідношення між вкладеннями в ресурси та їхньою віддачею.

Схожі проєкти для посилання:

• Move VM：Новий ресурсно орієнтований VM, з високою мовною безпекою, але несумісний з існуючими віртуальними машинами.
• FuelVM: нова VM, розроблена для паралельної обробки, з мовою Sway, має обмежену сумісність.
• WASM: Впровадження WASM як мови контрактів у L2, вже реалізовано на деяких платформах, має практичну здійсненість.
• Інші блокчейн-проекти: використання RISC-V як VM для контрактів на основній мережі є прецедентом, що надає практичні посилання для Ethereum.

Співзасновник Ethereum заявив, що пропозиція RISC-V не означає відмову від інших варіантів, він вважає, що механізми інтерпретації в майбутньому також можуть бути використані для вставки таких VM, як Move, WASM тощо, для побудови багатогранної екосистеми виконання.

Перспективи майбутнього впливу

Досвід розробника:

• Мови, такі як Solidity/Vyper, все ще можуть використовуватися, зміни торкаються бекенду компілятора, а не самої мови.
• Можливо, буде відкрито нові мови, такі як Rust/C для написання контрактів, але примусова міграція не планується.

Витрати на експлуатацію та продуктивність:

• Підвищення ефективності виконання призведе до вищого газового ліміту та нижчих витрат.
• Контракт RISC-V може зменшити залежність від попередньо скомпільованих контрактів, модель Gas ближча до вартості нульового знання.

Екологічна сумісність та розвиток:

• Під час періоду співіснування двох VM існуючі контракти можуть продовжувати працювати, нові контракти поступово впроваджують RISC-V.
• Інфраструктура повинна підтримувати новий формат байт-коду, що може викликати зміни в сумісності між ланцюгами.

Безпека та стабільність:

• Нова архітектура потребує широкого тестування та формалізованої перевірки для підвищення надійності протоколу.
• Простішій виконавчий шар сприяє аудиту та контролю атак.

Висновок

Співзасновник Ethereum запропонував замінити існуючу віртуальну машину на RISC-V, що відображає глибокі роздуми Ethereum про майбутні межі продуктивності та простоту протоколу. Ця пропозиція наразі перебуває на ранній стадії обговорення, і очікується, що її реалізація займе кілька років, вимагаючи подолання багатьох технічних, спільнотних і екологічних викликів. Це не скасування існуючого курсу, а зміцнення бази, підготовка до майбутнього.

Як він сказав: "Для досягнення масштабного зростання цей радикальний зміна може бути єдиним можливим шляхом."

Це можна розглядати як ставку на майбутнє, а також як глибоке дослідження питання "чи варто перепроектувати основу".