Ethereum di masa depan mungkin akan menggunakan arsitektur RISC-V sebagai pengganti EVM

Pendiri bersama Ethereum baru-baru ini mengajukan sebuah proposal jangka panjang di forum komunitas, yang menyarankan untuk mengganti mesin virtual eksekusi saat ini (EVM) dengan arsitektur set instruksi open-source RISC-V. Ia membandingkan gagasan ini dengan Beam Chain di lapisan konsensus, percaya bahwa ini mungkin adalah satu-satunya jalur yang layak untuk mencapai terobosan kinerja lapisan eksekusi dan menyederhanakan logika protokol. Khususnya dalam hal efisiensi bukti nol pengetahuan (ZK Proof), diharapkan dengan mengganti EVM, dapat mencapai peningkatan optimasi hingga 100 kali lipat. Proposal ini bertujuan untuk mengatasi masalah bottleneck yang dihadapi Ethereum saat ini dalam hal efisiensi bukti ZK, kompleksitas pembangunan blok, dan ketersediaan data.

Keterbatasan EVM Saat Ini dan Keunggulan RISC-V

Masalah utama yang ada di EVM meliputi:

1. Arsitektur yang usang: menggunakan struktur tumpukan 256-bit, tidak kompatibel dengan CPU modern, yang menyebabkan efisiensi eksekusi ZK-EVM yang rendah.
2. Kendala ZK Proof: Sekitar setengah sumber daya digunakan untuk mengeksekusi EVM itu sendiri, membatasi efisiensi ZK proof.
3. Pemeliharaan yang buruk: Akumulasi fungsi selama bertahun-tahun menyebabkan ketidakaturan dalam spesifikasi, beberapa fungsi sulit untuk dihapus.
4. Pengembangan Terbatas: Kumpulan instruksi non-standar membatasi dukungan lintas bahasa, bahasa arus utama sulit untuk dikompilasi secara efisien ke dalam bytecode EVM.

Dibandingkan dengan itu, RISC-V memiliki keunggulan berikut:

1. Kinerja tinggi: Sebagai set instruksi yang disederhanakan dari CPU nyata, ramah perangkat keras, dapat digunakan untuk optimasi JIT bahkan percepatan perangkat keras.
2. Optimasi ZK: Secara langsung menghasilkan rangkaian untuk instruksi RISC-V dalam bukti ZK, lebih sederhana dibandingkan membuktikan operasi EVM.
3. Rantai alat yang matang: mendukung bahasa utama seperti Rust/C/C++, mengurangi hambatan pengembangan, dan ekosistem yang lebih luas.
4. Standar Umum: Sudah digunakan oleh proyek blockchain, memiliki kasus keberhasilan.

Mengganti Jalur dan Tantangan

Mengusulkan tiga kemungkinan solusi pengganti:

1. Dual VM coexistence (most conservative): EVM dan RISC-V berjalan secara paralel, kontrak baru dapat menggunakan RISC-V, memastikan kompatibilitas selama periode transisi.
2. Solusi interpreter on-chain (radikal): Semua kontrak EVM akan dieksekusi oleh kontrak RISC-V on-chain.
3. Mekanisme plugin interpreter (kompromi): menjadikan interpreter sebagai elemen protokol, memungkinkan penyisipan VM lainnya di masa depan.

Tantangan teknis yang dihadapi dalam implementasi meliputi:

• Risiko penurunan kinerja eksekusi: RISC-V perlu disimulasikan pada chip x86, efisiensi awal mungkin lebih rendah daripada EVM yang dioptimalkan.
• Penetapan Gas perlu direkonstruksi: perlu mendefinisikan model Gas baru untuk instruksi RISC-V, memastikan keadilan dan keamanan.
• Desain kotak pasir yang aman: membatasi panggilan sistem, mencegah modifikasi kode sendiri, menjamin eksekusi yang deterministik.
• Alat pengembangan yang disesuaikan: perlu memperbarui compiler, debugger, dan alat audit keamanan, mendukung bytecode RISC-V.
• Masalah kompatibilitas migrasi: Beberapa kontrak bergantung pada fitur EVM, migrasi harus dirancang dengan hati-hati untuk lapisan kompatibilitas atau mekanisme fallback.

Pengaruh terhadap rute ekspansi yang ada

RISC-V adalah optimasi infrastruktur, tidak akan menggantikan jalur ekspansi yang ada.

• Layer 2: Rollup masih menjadi kekuatan utama dalam skalabilitas Ethereum, RISC-V meningkatkan efisiensi pemrosesan L1 dan kinerja verifikasi ZK, bukan secara langsung meningkatkan throughput.
• Sharding data dan EIP-4844: Bottleneck ketersediaan data masih perlu diselesaikan oleh EIP-4844 dan Danksharding, RISC-V tidak mempengaruhi kapasitas data di blockchain.
• FaaS, MEV: Tidak bergantung pada arsitektur mesin virtual, tidak akan gagal karena kemajuan RISC-V.

Umpan Balik Komunitas dan Upaya Terkait

Ada perbedaan pendapat di komunitas tentang proposal ini:

• Pendukung percaya bahwa ini adalah peningkatan strategi yang diperlukan untuk menghadapi tantangan kinerja, yang akan membantu menarik pengembang tradisional.
• Kaum konservatif khawatir tentang kesulitan implementasi, beban sejarah, dan biaya pembaruan alat ekosistem yang tinggi, serta mempertanyakan rasio biaya terhadap hasil dari investasi sumber daya.

Referensi proyek serupa:

• Move VM (Aptos/Sui): VM yang sepenuhnya baru dengan orientasi sumber daya, keamanan bahasa yang kuat, tetapi tidak kompatibel dengan EVM.
• FuelVM: VM baru yang dirancang untuk pemrosesan paralel, dilengkapi dengan bahasa Sway, dengan kompatibilitas terbatas.
• WASM (Stylus): Memperkenalkan WASM sebagai bahasa kontrak di L2, telah diimplementasikan di beberapa L2, dan memiliki kelayakan praktis.
• Suatu blockchain publik: Menggunakan RISC-V sebagai VM kontrak di jaringan utama, memberikan referensi praktik untuk Ethereum.

Prospek Dampak Masa Depan

Jika Ethereum beralih ke RISC-V, mungkin akan membawa dampak berikut:

1. Pengalaman Pengembang:

   • Bahasa seperti Solidity/Vyper masih dapat digunakan, backend kompilator berubah bukan bahasa itu sendiri.
   • Mungkin membuka kontrak menggunakan bahasa baru seperti Rust/C, tetapi tidak memaksa migrasi.

2. Biaya Operasional dan Kinerja:

   • Peningkatan efisiensi eksekusi akan membawa batas Gas yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah.
   • Kontrak RISC-V mungkin mengurangi ketergantungan pada kontrak yang telah dipra-kompilasi, model Gas lebih mendekati biaya bukti ZK.

3. Kecocokan dan Pengembangan Ekosistem:

   • Kontrak yang ada dapat terus berjalan selama periode keberadaan ganda VM, dan kontrak baru secara bertahap akan mengadopsi RISC-V.
   • Infrastruktur harus mendukung format bytecode baru, yang mungkin menyebabkan perubahan kompatibilitas antar rantai.

4. Keamanan dan Stabilitas:

   • Arsitektur baru perlu diuji secara luas dan diverifikasi secara formal untuk meningkatkan keandalan protokol.
   • Lapisan eksekusi yang lebih sederhana menguntungkan untuk audit dan kontrol permukaan serangan.

Proposal ini mewakili pemikiran mendalam Ethereum tentang batas kinerja masa depan dan kesederhanaan protokol. Implementasi diperkirakan akan menjadi proses yang berlangsung selama beberapa tahun, yang harus melewati tantangan teknis, komunitas, dan ekosistem. Ini bukan untuk membatalkan rute yang ada, tetapi untuk memperkuat fondasi dan mempersiapkan masa depan. Ini dapat dilihat sebagai taruhan pada masa depan, serta eksplorasi mendalam tentang "apakah lapisan dasar layak untuk dibentuk ulang".