Đồng sáng lập Ethereum đề xuất kế hoạch dài hạn thay thế EVM bằng RISC-V

Người đồng sáng lập Ethereum gần đây đã đưa ra một đề xuất lâu dài trong cộng đồng, đề xuất thay thế máy ảo lớp thực thi hiện tại bằng kiến trúc tập lệnh RISC-V mã nguồn mở. Ông so sánh ý tưởng này với Beam Chain ở lớp đồng thuận, cho rằng đây có thể là con đường khả thi duy nhất để đạt được đột phá về hiệu suất lớp thực thi và đơn giản hóa logic giao thức. Đặc biệt là về hiệu quả của chứng minh không biết, dự kiến thông qua việc thay thế máy ảo, có thể đạt được tối đa 100 lần tối ưu hóa. Đề xuất này nhằm giải quyết các vấn đề tắc nghẽn hiện tại của Ethereum về hiệu quả chứng minh không biết, độ phức tạp xây dựng khối, khả năng truy cập dữ liệu, v.v.

Hạn chế của máy ảo hiện tại và lợi thế của RISC-V

Vấn đề hiện tại của máy ảo:

1. Cấu trúc cũ: Sử dụng cấu trúc ngăn xếp 256 bit, không tương thích với CPU hiện đại, dẫn đến hiệu suất kém khi thực hiện chứng minh không biết.
2. Nút thắt của chứng minh không biết: Khoảng một nửa tài nguyên được sử dụng để thực thi chính máy ảo, hạn chế hiệu quả chứng minh.
3. Bảo trì kém: Nhiều năm tích lũy chức năng phức tạp, quy định lộn xộn, một số chức năng khó bị bãi bỏ.
4. Phát triển bị hạn chế: Tập lệnh không chuẩn giới hạn hỗ trợ đa ngôn ngữ, các ngôn ngữ chính khó biên dịch hiệu quả thành mã byte.

Ưu điểm của RISC-V:

1. Hiệu suất cao: RISC-V là tập lệnh rút gọn của CPU thực, thân thiện với phần cứng, có thể được sử dụng để tối ưu hóa biên dịch ngay lập tức thậm chí tăng tốc phần cứng.
2. Tối ưu hóa kiến thức không biết: Việc tạo ra mạch cho các lệnh RISC-V trực tiếp trong bằng chứng đơn giản hơn so với việc chứng minh các thao tác của máy ảo hiện có.
3. Chuỗi công cụ trưởng thành: hỗ trợ các ngôn ngữ chính như Rust/C/C++, ngưỡng phát triển thấp hơn, hệ sinh thái rộng hơn.
4. Tiêu chuẩn chung: Đã có các dự án blockchain khác áp dụng, có các trường hợp thành công.

Người đồng sáng lập Ethereum chỉ ra rằng thay vì biên dịch máy ảo hiện có sang RISC-V trong chứng minh không kiến thức, tốt hơn là trực tiếp sử dụng RISC-V làm kiến trúc thực thi hợp đồng, từ đó nâng cao hiệu suất thực thi và tiềm năng mở rộng một cách căn bản.

Thay thế đường dẫn và thách thức

Ba phương án thay thế:

1. Song máy ảo đồng tồn tại (bảo thủ nhất): Máy ảo cũ và mới hoạt động song song, hợp đồng mới có thể chọn RISC-V, đảm bảo tính tương thích trong giai đoạn chuyển tiếp.
2. Giải pháp trình thông dịch trên chuỗi (cấp tiến): Tất cả hợp đồng cũ sẽ được thực thi và giải thích bởi hợp đồng RISC-V trên chuỗi.
3. Cơ chế plugin của trình thông dịch (thỏa hiệp): Đưa trình thông dịch vào như một phần tử giao thức, cho phép chèn các máy ảo khác trong tương lai.

Những thách thức kỹ thuật mà việc triển khai phải đối mặt:

1. Rủi ro giảm hiệu suất thực thi: RISC-V cần mô phỏng thực thi trên chip x86, có thể hiệu suất ban đầu thấp hơn so với máy ảo hiện có đã được tối ưu.
2. Cần tái cấu trúc định giá Gas: cần định nghĩa mô hình Gas mới cho lệnh RISC-V, đảm bảo tính công bằng và an toàn.
3. Thiết kế hộp cát an toàn: Giới hạn các cuộc gọi hệ thống, ngăn chặn mã tự sửa đổi, đảm bảo thực thi xác định.
4. Phù hợp công cụ phát triển: Cần cập nhật trình biên dịch, trình gỡ lỗi, công cụ kiểm tra an ninh, hỗ trợ mã byte RISC-V.
5. Vấn đề tương thích khi di chuyển: Một số hợp đồng phụ thuộc vào các đặc điểm của máy ảo hiện tại, việc di chuyển cần thiết kế cẩn thận lớp tương thích hoặc cơ chế quay lại.

Các đồng sáng lập Ethereum có xu hướng áp dụng giải pháp đồng tồn tại hai máy ảo như một con đường chuyển tiếp, và cam kết rằng các hợp đồng cũ và mới sẽ duy trì khả năng tương tác, đảm bảo trải nghiệm của nhà phát triển không thay đổi, người dùng nâng cấp mà không cảm thấy.

Ảnh hưởng đến lộ trình mở rộng hiện tại

RISC-V sẽ không thay thế các lộ trình mở rộng hiện có, mà sẽ được sử dụng như một sự tối ưu hóa cơ sở hạ tầng.

Layer 2：

• Rollup vẫn là lực lượng chính mở rộng Ethereum, RISC-V nâng cao hiệu suất xử lý L1 và hiệu suất xác minh không biết.
• Xác nhận L1 nhanh hơn có thể giúp Rollup giảm chi phí và gửi dữ liệu nhanh hơn, nâng cao khả năng mở rộng tổng thể.

Phân mảnh dữ liệu và EIP-4844:

• Các nút thắt về khả năng sẵn có dữ liệu vẫn cần được EIP-4844 và Danksharding giải quyết, RISC-V không ảnh hưởng đến dung lượng dữ liệu trên chuỗi.
• Thay đổi kiến trúc thực thi không làm thay đổi yêu cầu lưu trữ dữ liệu L1.

FaaS, MEV:

• Không phụ thuộc vào kiến trúc máy ảo, sẽ không bị lỗi do sự thúc đẩy của RISC-V.

Tổng thể mà nói, RISC-V là "thay động cơ", L2/phân mảnh là "mở đường mạng", hai yếu tố này có chiều hướng khác nhau, nhưng song song không mâu thuẫn.

Phản hồi của cộng đồng và các nỗ lực liên quan

Sự khác biệt trong cộng đồng:

• Những người ủng hộ cho rằng đây là một nâng cấp chiến lược cần thiết để đối phó với những thách thức từ các blockchain hiệu suất cao khác, giúp thu hút các nhà phát triển truyền thống.
• Những người bảo thủ lo ngại về độ khó trong việc thực hiện, gánh nặng lịch sử, chi phí cập nhật công cụ sinh thái lớn, và nghi ngờ về tỷ lệ đầu tư và lợi nhuận của nguồn lực.

Dự án tương tự tham khảo:

• Move VM：VM hướng đến tài nguyên hoàn toàn mới, có tính bảo mật ngôn ngữ cao, nhưng không tương thích với máy ảo hiện có.
• FuelVM: VM mới được thiết kế cho xử lý song song, đi kèm với ngôn ngữ Sway, khả năng tương thích hạn chế.
• WASM: Giới thiệu WASM như một ngôn ngữ hợp đồng trong L2, hiện đã được triển khai trên một số nền tảng và có tính khả thi thực tế.
• Các dự án blockchain khác: Việc sử dụng RISC-V làm VM hợp đồng trên mạng chính là một tiền lệ, cung cấp tham khảo thực tiễn cho Ethereum.

Người đồng sáng lập Ethereum đã đề xuất rằng RISC-V không có nghĩa là từ chối các tùy chọn khác, ông cho rằng cơ chế giải thích trong tương lai cũng có thể được sử dụng để chèn các VM như Move, WASM, xây dựng hệ sinh thái thực thi đa dạng.

Triển vọng tác động trong tương lai

Trải nghiệm nhà phát triển:

• Solidity/Vyper và các ngôn ngữ khác vẫn có thể sử dụng, bộ biên dịch backend thay đổi chứ không phải ngôn ngữ bản thân.
• Có thể mở khóa hợp đồng bằng các ngôn ngữ mới như Rust/C, nhưng không ép buộc di chuyển.

Chi phí vận hành và hiệu suất:

• Nâng cao hiệu quả thực hiện sẽ mang lại giới hạn Gas cao hơn và chi phí thấp hơn.
• Hợp đồng RISC-V có thể giảm sự phụ thuộc vào hợp đồng biên dịch trước, mô hình Gas gần hơn với chi phí chứng minh không kiến thức.

Tính tương thích sinh thái và phát triển:

• Trong thời gian đồng tồn tại của hai VM, các hợp đồng hiện có có thể tiếp tục hoạt động, hợp đồng mới sẽ dần chuyển sang sử dụng RISC-V.
• Cơ sở hạ tầng cần hỗ trợ định dạng bytecode mới, có thể gây ra sự thay đổi tương thích giữa các chuỗi.

An toàn và ổn định:

• Cấu trúc mới cần được thử nghiệm rộng rãi và xác minh hình thức, nâng cao độ tin cậy của giao thức.
• Cấp thực thi đơn giản hơn sẽ thuận lợi cho việc kiểm toán và kiểm soát bề mặt tấn công.

Kết luận

Người đồng sáng lập Ethereum đã đề xuất thay thế máy ảo hiện tại 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 ở giai đoạn thảo luận sơ bộ, dự kiến việc triển khai sẽ là một quá trình kéo dài nhiều 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.

Như ông ấy đã nói: "Để đạt được sự nâng cao về quy mô, sự thay đổi triệt để này có thể là con đường khả thi duy nhất."

Điều này có thể được coi là một cuộc cược cho tương lai, và cũng là một cuộc khám phá sâu sắc về "liệu nền tảng có xứng đáng được tái cấu trúc hay không".