RISC-V como alternativa ao EVM: proposta de inovação para a camada de execução do Ethereum

Recentemente, um dos cofundadores do Ethereum propôs uma proposta de longo prazo, sugerindo substituir a máquina virtual da camada de execução atual (EVM) pela arquitetura de conjunto de instruções open source RISC-V. Esta proposta visa quebrar o gargalo de desempenho da camada de execução e simplificar a lógica do protocolo, especialmente em termos de eficiência de prova de conhecimento zero (ZK Proof), com uma expectativa de otimização de até 100 vezes.

Limitações atuais do EVM e as vantagens do RISC-V

Problemas existentes com EVM:

1. Arquitetura desatualizada: a estrutura empilhada de 256 bits é incompatível com CPUs modernas, afetando a eficiência de execução do ZK-EVM.
2. Gargalo da prova ZK: uma grande quantidade de recursos é utilizada para executar a própria EVM, limitando a eficiência da prova ZK.
3. Dificuldades de manutenção: a acumulação de funcionalidades ao longo dos anos levou a uma complexidade nas normas, tornando certas características difíceis de eliminar.
4. Desenvolvimento limitado: um conjunto de instruções não padrão limitou o suporte entre linguagens.

Vantagens do RISC-V:

1. Alto desempenho: um conjunto de instruções simplificado adequado para otimização de hardware, podendo até mesmo permitir aceleração de hardware.
2. Otimização ZK amigável: geração direta de circuitos para instruções RISC-V, simplificando o processo de prova ZK.
3. Cadeia de ferramentas madura: suporta várias linguagens de programação principais, reduzindo a barreira de desenvolvimento.
4. Padrões Gerais: Projetos de blockchain já existentes foram adotados com sucesso, possuindo experiência prática.

Substituição de Caminhos e Desafios

Três possíveis opções de substituição:

1. Duas VMs em simultâneo: EVM e RISC-V a funcionar em paralelo, garantindo compatibilidade.
2. Interprete em cadeia: executa todos os contratos EVM através de contratos RISC-V.
3. Mecanismo de plugins do interpretador: tratar o interpretador como um elemento de protocolo, suportando futuras expansões.

Desafios técnicos enfrentados na implementação:

• O desempenho pode temporariamente diminuir
• O sistema de cobrança de Gas precisa ser redesenhado
• Construção de um ambiente de sandbox seguro
• Atualização completa da cadeia de ferramentas de desenvolvimento
• Garantir a migração suave dos contratos existentes

Impacto nas rotas de escalabilidade existentes

A introdução do RISC-V não substituirá as estratégias de escalabilidade existentes:

• A Layer 2 continua a ser a principal direção de escalabilidade, e o RISC-V pode aumentar a eficiência de validação do L1.
• A fragmentação de dados e o EIP-4844 continuam a ser necessários para resolver o problema da disponibilidade de dados.
• As tecnologias relacionadas ao FaaS e MEV não são afetadas por mudanças na arquitetura da máquina virtual.

Reação da comunidade e tentativas semelhantes

A comunidade teve reações variadas a esta proposta: os apoiantes veem-na como uma atualização estratégica necessária, enquanto os mais conservadores expressam preocupações sobre a dificuldade de implementação e o impacto ecológico.

Existem tentativas relevantes na indústria que podem servir de referência:

• Mover VM (Aptos/Sui)
• FuelVM
• WASM (implementado no Stylus da Arbitrum)
• Um projeto de blockchain já está usando RISC-V na mainnet.

Perspectivas de Impacto Futuro

Se o Ethereum eventualmente adotar RISC-V, isso pode trazer as seguintes mudanças:

• Os desenvolvedores podem ter mais opções de idiomas, mas os idiomas existentes ainda estão disponíveis.
• A melhoria na eficiência da execução pode reduzir as taxas de Gas, aumentando a capacidade de processamento de transações.
• O ecossistema precisa se adaptar gradualmente à nova arquitetura, o que pode afetar a compatibilidade entre cadeias.
• A camada de execução simplificada tem potencial para aumentar a segurança e a auditabilidade do protocolo.

Esta proposta representa uma profunda reflexão da Ethereum sobre o desempenho futuro e a simplicidade do protocolo. Embora o processo de implementação possa levar anos, ela abre novas possibilidades para o desenvolvimento de longo prazo da Ethereum. Como afirmam os proponentes, para alcançar um salto qualitativo, essa transformação fundamental pode ser o caminho necessário.