Lapisan Eksekusi Ethereum di Titik Balik: Mengapa Arsitektur RISC-V Semakin Tak Terelakkan

Ethereum berada di persimpangan yang krusial. Arsitektur dasar yang mendukung revolusi DeFi dan memungkinkan ekosistem NFT menghadapi kendala kinerja yang semakin meningkat, yang tidak lagi dapat diselesaikan hanya dengan optimisasi tradisional. Jawaban yang muncul dari komunitas bukanlah sebuah patch—melainkan restrukturisasi fundamental: beralih dari Ethereum Virtual Machine (EVM) ke RISC-V sebagai lingkungan eksekusi utama.

Ini bukan spekulasi. Sembilan dari sepuluh implementasi zkVM yang saat ini menargetkan blok Ethereum telah mengstandardisasi diri pada RISC-V. Konsensus pasar ini menandakan apa yang secara diam-diam telah disimpulkan oleh pengembang protokol: desain EVM, meskipun inovatif satu dekade lalu, telah mengumpulkan utang teknis yang tidak kompatibel dengan sistem bukti nol-pengetahuan yang mewakili masa depan komputasi Ethereum.

Krisis Kinerja dalam Sistem Zero-Knowledge

Masalah utama cukup sederhana: Ethereum tidak secara langsung membuktikan EVM. Sebaliknya, proyek membangun interpreter yang menerjemahkan bytecode EVM ke instruksi yang kompatibel dengan bukti—yang akhirnya dikompilasi ke RISC-V. Lapisan arsitektur ini menambah overhead yang sangat merugikan.

Implementasi zkEVM saat ini mengalami penurunan kinerja sebesar 50–800x dibandingkan eksekusi instruksi native. Bahkan setelah optimisasi agresif terhadap operasi kriptografi (misalnya, beralih ke hashing Poseidon), eksekusi blok tetap menjadi bottleneck, menyerap 80–90% dari total waktu pembuatan bukti. Dengan menghilangkan lapisan interpreter sepenuhnya, para peneliti protokol memperkirakan efisiensi eksekusi dapat meningkat hingga 100 kali—mengubah pembuatan bukti dari yang secara ekonomi tidak layak menjadi praktis.

Kekurangan efisiensi ini lebih dalam dari sekadar overhead interpreter. Arsitektur stack 256-bit dari EVM dirancang untuk operasi kriptografi, tetapi memboroskan sumber daya pada logika kontrak pintar yang melibatkan bilangan bulat 32 atau 64-bit. Dalam sistem bukti nol-pengetahuan, setiap operasi memerlukan pembuatan bukti kriptografi atas kebenaran; pemborosan ini berlipat ganda secara eksponensial. Arsitektur berbasis register dari RISC-V, sebaliknya, sejalan dengan prinsip desain CPU modern dan memungkinkan optimisasi compiler yang secara fundamental tidak dapat dilakukan oleh model stack.

Utang Teknis: Perangkap Precompile

Untuk mengatasi keterbatasan komputasi EVM, Ethereum memperkenalkan kontrak precompiled—fungsi yang dikodekan secara keras dan langsung tertanam dalam protokol untuk operasi mahal seperti kriptografi kurva eliptik atau eksponensiasi modular. Solusi pragmatis jangka pendek ini telah berkembang menjadi mimpi buruk pemeliharaan.

Setiap penambahan precompile baru memerlukan hard fork yang kontroversial. “Trusted codebase” protokol—kode yang harus dijalankan dan diverifikasi validator—telah membengkak ke proporsi yang berbahaya. Logika wrapper untuk satu precompile (seperti modexp) melebihi kompleksitas sebuah interpreter RISC-V lengkap. Akumulasi ini telah menyebabkan Ethereum mengalami beberapa insiden kegagalan konsensus—yang nyaris dihindari melalui koordinasi darurat.

Pengembang protokol telah mencapai konsensus: tidak ada precompile baru. Jalan arsitektur ke depan adalah beralih ke sistem di mana inovasi kriptografi dapat diterapkan melalui kode yang dapat diprogram dan diverifikasi, bukan melalui amandemen protokol.

Mengapa RISC-V, Bukan Alternatif Lain

RISC-V bukan penemuan asli dari dunia cryptocurrency. Ini adalah standar set instruksi sumber terbuka yang telah teruji selama puluhan tahun melalui riset ilmu komputer. Kemapanan ini memberikan tiga keunggulan utama:

Fondasi Minimalis: Set instruksi dasar berisi sekitar 47 instruksi. Kesederhanaan radikal ini menciptakan permukaan yang cukup kecil untuk diverifikasi secara formal menggunakan sistem bukti matematis—sebuah kemewahan yang tidak pernah dimungkinkan oleh spesifikasi luas EVM. Spesifikasi RISC-V SAIL tersedia dalam format yang dapat dibaca mesin, bukan bahasa alami yang ambigu, memungkinkan sirkuit zkVM untuk diverifikasi langsung terhadap standar resmi.

Warisan Ekosistem: Dengan mengadopsi RISC-V, Ethereum mendapatkan akses ke toolchain compiler LLVM—yang mewakili puluhan tahun usaha rekayasa kolektif. Pengembang yang menulis dalam Rust, Go, C++, atau Python dapat mengompilasi langsung ke RISC-V melalui alat yang matang dan siap pakai. Ini menghilangkan kebutuhan membangun ekosistem perangkat lunak paralel dari awal, yang akan menunda adopsi selama bertahun-tahun.

Standar ZK De Facto: Pasar telah memutuskan. Sembilan dari proyek zkVM terkemuka (termasuk implementasi dari Succinct Labs, Nervos, Cartesi, dan lainnya) secara independen menyepakati RISC-V. Ini bukan sekadar konsensus—melainkan inevitabilitas teknologi. Adopsi RISC-V oleh Ethereum menyelaraskan protokol dengan infrastruktur yang sudah mulai dibangun.

Strategi Transisi Tiga Fase

Alih-alih penggantian revolusioner, Ethereum akan menjalankan migrasi yang dirancang secara hati-hati dan berurutan untuk menjaga kompatibilitas mundur dan stabilitas operasional:

Fase 1: Penggantian Precompile

Fungsi kriptografi baru yang sebelumnya memerlukan precompile protokol dapat diimplementasikan sebagai program RISC-V yang di-whitelist. Ini memperkenalkan lingkungan eksekusi ke mainnet dengan risiko rendah, menyediakan data pengujian dunia nyata sebelum deployment yang lebih luas. Transisi ini dikelola sepenuhnya di tingkat klien tanpa perubahan lapisan konsensus.

Fase 2: Koeksistensi Dua Mesin Virtual

Smart contract secara eksplisit menyatakan apakah bytecode mereka menargetkan eksekusi EVM atau RISC-V melalui sistem tag. Kedua lingkungan ini mencapai interoperabilitas mulus melalui panggilan sistem (ECALL), memungkinkan pemanggilan fungsi lintas lapisan eksekusi. Periode ini memungkinkan ekosistem untuk secara bertahap bermigrasi tanpa memaksa keputusan segera.

Fase 3: EVM sebagai Kontrak Implementasi

Tahap akhir memperlakukan EVM lama sebagai spesifikasi formal yang berjalan di dalam lingkungan RISC-V—mirip bagaimana Linux dapat berjalan di RISC-V meskipun awalnya menargetkan x86. Protokol mempertahankan dukungan permanen untuk aplikasi yang ada, sementara pengembang klien mempertahankan satu mesin eksekusi yang sederhana. Utang teknis berubah menjadi kode yang dapat diimplementasikan, bukan beban protokol.

Reorganisasi Ekosistem: Divergensi Rollup

Perpindahan ke eksekusi native RISC-V menciptakan hasil yang sangat berbeda untuk arsitektur Layer 2 yang bersaing:

Optimistic Rollups di Bawah Tekanan

Optimistic Rollups (Arbitrum, Optimism) mengamankan diri dengan mengeksekusi kembali transaksi yang diperselisihkan melalui L1, menggunakan EVM sebagai lingkungan penyelesaian sengketa. Jika model eksekusi L1 secara fundamental berubah, mekanisme keamanan ini runtuh. Proyek-proyek ini menghadapi pembangunan ulang secara rekayasa—baik membangun sistem bukti penipuan yang kompatibel dengan eksekusi RISC-V, atau memisahkan jaminan keamanan dari lapisan konsensus Ethereum sepenuhnya.

Keuntungan Strategis ZK Rollups

ZK Rollups sudah beroperasi secara native di arsitektur RISC-V. L1 yang “berbicara bahasa yang sama” memungkinkan apa yang disebut Justin Drake sebagai “native Rollups”—instansi L2 yang berfungsi sebagai konfigurasi khusus dari lingkungan eksekusi L1. Implikasi praktisnya:

• Kecepatan Pengembangan: Tim L2 menghilangkan kode penghubung yang kompleks antara eksekusi RISC-V internal dan lapisan penyelesaian eksternal. Toolchain compiler, debugger, dan utilitas verifikasi yang dikembangkan untuk L1 menjadi langsung berlaku untuk L2 tanpa modifikasi.
• Kesesuaian Ekonomi: Harga gas di L1 secara langsung mencerminkan biaya komputasi verifikasi ZK berbasis RISC-V daripada operasi EVM. Ini menciptakan insentif yang lebih akurat dan menghilangkan distorsi ekonomi lintas lapisan.
• Ekonomi Bukti: Pembuatan bukti kriptografi yang mengamankan penyelesaian L2 menjadi jauh lebih murah. Biaya penyelesaian di L1 turun dari beberapa dolar per transaksi menjadi beberapa sen, membuka peluang model ekonomi baru untuk aplikasi berfrekuensi tinggi.

Pengalaman Pengembang: Dari Sandbox ke Ekosistem

Transformasi ini mendemokratisasi pengembangan on-chain. Saat ini, Solidity dan Vyper adalah satu-satunya bahasa kontrak pintar yang praktis—alat domain-spesifik yang harus dipelajari pengembang untuk pekerjaan blockchain. Di bawah RISC-V, pengembang dapat menulis dalam Rust, Go, atau Python menggunakan pustaka, kerangka kerja, dan alat debugging yang sama seperti pengembangan perangkat lunak konvensional.

Vitalik Buterin menyebut ini sebagai pencapaian pengalaman “Node.js-style”—di mana pengembang menulis logika on-chain dan off-chain dalam lingkungan bahasa yang sama, menggunakan toolchain yang identik. Friksi psikologis dan praktis dari “pengembangan blockchain” sebagai domain khusus sebagian besar menghilang. Pengembang baru dapat langsung menerapkan keahlian yang ada tanpa pelatihan ulang.

Bagi pengembang Solidity yang sudah ada, garis waktu transisi akan berlangsung selama bertahun-tahun. Abstraksi kontrak pintar yang elegan akan tetap populer. Tetapi opsi membangun mesin keadaan kompleks dan logika komputasi dalam bahasa sistem arus utama mengubah apa yang dapat dibangun secara on-chain—terutama untuk aplikasi yang membutuhkan komputasi intensif atau struktur data yang canggih.

Bukti Succinct Labs

Teori berubah menjadi kenyataan melalui SP1, zkVM berkinerja tinggi yang dikembangkan oleh Succinct Labs yang berjalan secara native di RISC-V. SP1 membuktikan seluruh tesis teknis melalui implementasi produksi, bukan makalah akademik. Ini menunjukkan bahwa eksekusi RISC-V menghasilkan bukti dengan biaya yang secara ekonomi layak sambil mempertahankan kompatibilitas dengan model keamanan Ethereum.

Lebih penting lagi, produk OP Succinct dari Succinct menunjukkan manfaat praktis langsung: Optimistic Rollups yang menggunakan OP Stack dapat menerapkan verifikasi bukti nol-pengetahuan, mengurangi waktu penarikan dari tujuh hari menjadi satu jam. Terobosan ini sekaligus mengatasi dua masalah utama ekosistem—lama finalitas konfirmasi sistem optimistic dan kompleksitas integrasi verifikasi zk.

Prover Network dari Succinct berfungsi sebagai pasar terdesentralisasi untuk pembuatan bukti, menetapkan model ekonomi untuk komputasi yang dapat diverifikasi secara skala besar. Model ini terbukti: validator bersaing untuk menghasilkan bukti, pengguna mendapatkan layanan berkualitas, dan pasar menemukan harga yang efisien. Ini bukan konsep—melainkan infrastruktur operasional yang memproses transaksi nyata hari ini.

Keamanan Melalui Kesederhanaan dan Formalisasi

Salah satu keunggulan RISC-V yang kurang dihargai adalah kesederhanaan arsitektur yang memungkinkan verifikasi formal—membuktikan secara matematis kebenaran sistem daripada berharap implementasi bebas bug. Spesifikasi Yellow Paper dari EVM ada dalam bahasa alami, menciptakan ambiguitas yang tidak dapat dihilangkan. Spesifikasi RISC-V SAIL tersedia dalam format yang dapat dibaca mesin, menyediakan apa yang disebut para peneliti keamanan sebagai “referensi emas” untuk perilaku yang benar.

Peneliti dari Ethereum Foundation sudah mengekstrak sirkuit zkVM untuk verifikasi formal terhadap spesifikasi resmi RISC-V menggunakan Lean theorem provers. Ini mewakili peningkatan keamanan generasi berikutnya: mengalihkan kepercayaan dari implementasi manusia yang rentan ke bukti yang dapat diverifikasi secara matematis.

Arsitektur privileged RISC-V (membedakan eksekusi aplikasi mode pengguna dari operasi kernel mode) memberikan lapisan keamanan tambahan. Kontrak pintar yang berjalan dalam mode pengguna tidak dapat mengakses langsung status blockchain; mereka mengajukan permintaan ke kernel terpercaya melalui instruksi ECALL standar. Ini menegakkan batas keamanan di tingkat arsitektur daripada bergantung pada sandbox perangkat lunak, yang memiliki sejarah kerentanan yang panjang.