Động đất kiến trúc của Ethereum: Tại sao EVM phải nhường chỗ cho RISC-V

Giao thức Ethereum đang đối mặt với sự biến đổi mang tính cách mạng nhất kể từ khi ra đời—không chỉ là một nâng cấp đơn thuần, mà là một cuộc đại tu kiến trúc cơ bản. Máy ảo Ethereum (EVM), đã thúc đẩy toàn bộ cuộc cách mạng DeFi và NFT, đang trở thành nút thắt hiệu suất lớn nhất của mạng trong một tương lai chủ yếu dựa trên bằng chứng không kiến thức. Câu trả lời: thay thế nó bằng RISC-V.

Khủng hoảng Hiệu Suất Không Ai Nói Đến

Đây là sự thật phũ phàng: các triển khai EVM không kiến thức hiện tại chậm 50 đến 800 lần so với thực thi gốc. Tại sao? Bởi vì chúng không chứng minh trực tiếp EVM—chúng chứng minh một trình thông dịch của EVM, vốn đã biên dịch xuống mã byte RISC-V.

Như chính Vitalik Buterin đã đặt câu hỏi: Nếu cuối cùng chúng ta biên dịch thực thi EVM xuống RISC-V phía dưới, tại sao lại thêm một lớp trừu tượng không cần thiết giữa các nhà phát triển và lớp thực thi thực tế? Việc loại bỏ chi phí của trình thông dịch đó có thể mở khóa lợi ích hiệu quả gấp 100 lần cho xác minh Layer 1.

Các quyết định thiết kế hiện tại đang tạo ra các vấn đề dây chuyền:

Hợp đồng đã biên dịch sẵn: Ethereum đã thêm các hàm mã hóa cứng (modexp, ecrecover, v.v.) như các biện pháp tạm thời cho giới hạn hiệu suất của EVM. Điều này làm tăng đáng kể cơ sở mã tin cậy—mã bao bọc cho một precompile duy nhất giờ phức tạp hơn toàn bộ trình thông dịch RISC-V. Thêm mới các hàm này đòi hỏi các hard fork gây tranh cãi, cản trở đổi mới sáng tạo.

Sự không phù hợp về kiến trúc: Thiết kế ngăn xếp 256-bit của EVM phù hợp cho các nguyên thủy mã hóa vào năm 2015. Ngày nay, đó là một gánh nặng—hầu hết các hợp đồng thông minh sử dụng số nguyên 32-bit hoặc 64-bit, nhưng EVM vẫn tiêu tốn cùng một tài nguyên cho các giá trị nhỏ hơn, thêm 2-4 lần độ phức tạp không cần thiết cho bằng chứng không kiến thức.

Tại Sao RISC-V Chiến Thắng: Lợi Thế Chuẩn Mở

RISC-V không phải là một máy ảo sở hữu riêng—nó là một chuẩn kiến trúc bộ lệnh mở, miễn phí cho bất kỳ ai. Điều này tạo ra ba lợi thế quyết định:

Đơn giản cực độ: Chỉ 47 lệnh cốt lõi. So sánh với hàng nghìn lệnh của x86. Sự tối giản này có chủ đích—nó có nghĩa là ít các bề mặt tấn công hơn, dễ xác minh chính thức hơn, và giới hạn mã tin cậy nhỏ hơn.

Hệ sinh thái phần mềm trưởng thành: Bằng cách áp dụng RISC-V, Ethereum nhận được hàng thập kỷ hạ tầng trình biên dịch miễn phí. Bộ công cụ LLVM đã hỗ trợ Rust, Go, C++, Python, và hàng chục ngôn ngữ khác. Các nhà phát triển không cần học cú pháp mới—họ có thể viết hợp đồng thông minh bằng ngôn ngữ họ đã biết, rồi biên dịch trực tiếp xuống lớp thực thi Layer 1. Vitalik gọi đây là trải nghiệm “NodeJS”—viết mã phía khách hàng và phía máy chủ trong cùng một ngôn ngữ.

Hội tụ thị trường: 9 trong số 10 dự án zkVM đã chọn RISC-V làm bộ lệnh gốc của họ. Đây không phải là lý thuyết—đây là tiêu chuẩn thực tế của hệ sinh thái tính toán không kiến thức. Việc áp dụng Layer 1 sẽ phù hợp với hạ tầng mà toàn bộ hệ sinh thái Layer 2 của Ethereum đang xây dựng hướng tới.

Kế Hoạch Chuyển Đổi: Ba Giai Đoạn, Không Cách Mạng

Đây không phải là một sự kiện Big Bang. Vitalik đã đề ra một cách tiếp cận thận trọng có chủ ý:

Giai đoạn 1: Thay thế Precompile
Chức năng RISC-V xuất hiện trong EVM qua các chương trình được phép trong danh sách trắng. Không thay đổi định dạng bytecode. Các nhà phát triển không nhận thấy. Mạng lưới tích lũy kinh nghiệm vận hành với VM mới trên mainnet trong điều kiện kiểm soát—môi trường thử nghiệm ít rủi ro nhất có thể.

Giai đoạn 2: Kỷ nguyên Máy ảo song song
Cả hợp đồng EVM và RISC-V cùng tồn tại. Các hợp đồng thông minh có thể gắn nhãn định dạng bytecode của chúng. Đổi mới quan trọng: chúng có thể gọi lẫn nhau qua hệ thống gọi hệ thống (ECALL). Điều này có nghĩa là bạn có thể có một pool cốt lõi Uniswap V3 trong RISC-V gọi một oracle dựa trên EVM cũ—tương tác minh bạch.

Giai đoạn 3: EVM như một Mô phỏng (Chiến lược “Rosetta”)
EVM cổ điển trở thành một hợp đồng thông minh được xác minh chính thức chạy trên RISC-V. Đây là sự đơn giản tối đa—thay vì duy trì hai động cơ thực thi, các nhà phát triển cốt lõi duy trì một L1 tối giản, với hỗ trợ legacy được xây dựng như phần mềm lớp ứng dụng. Giai đoạn này có thể mất nhiều năm, nhưng là điều tất yếu.

Ai Thắng, Ai Thua: Cuộc Sắp xếp Lại Rollup

Sự chuyển đổi này sẽ gây chấn động cho hạ tầng Layer 2:

Optimistic Rollups đối mặt với mối đe dọa sinh tử: Các dự án như Arbitrum và Optimism phụ thuộc vào các cơ chế chứng minh gian lận để thực thi lại các giao dịch tranh chấp qua L1 EVM. Khi EVM biến mất khỏi Layer 1, toàn bộ mô hình an ninh của họ sụp đổ. Họ phải đưa ra hai lựa chọn tàn nhẫn: (1) xây dựng lại hệ thống chứng minh gian lận cho RISC-V từ đầu, hoặc (2) từ bỏ hoàn toàn mô hình an ninh của Ethereum.

ZK Rollups hưởng lợi lớn: Polygon, zkSync, Scroll, và các dự án khác đã xây dựng L2 của họ dựa trên zkVM RISC-V. Một Layer 1 “nói cùng ngôn ngữ” của họ cho phép rollup bản địa—không cần lớp dịch ngược. Các nhóm L2 có thể tái sử dụng trình biên dịch, trình gỡ lỗi, và công cụ xác minh của Layer 1. Điều này biến đổi kinh tế của Layer 2:

• Không cần logic cầu nối tùy chỉnh giữa RISC-V L2 và VM L1
• Tính toán phí gas trở nên chính xác—phí L1 phản ánh đúng chi phí xác minh RISC-V thực tế
• Thanh toán bù trừ trở thành nguyên tử, không dựa trên heuristic

Kết quả? Tầm nhìn của Justin Drake về “rollups như các phiên bản L1 chuyên biệt”—tích hợp chặt chẽ hơn, độ trễ thấp hơn, vốn hiệu quả hơn.

Đối Với Nhà Phát Triển và Người Dùng: Ảnh Hưởng Thực Sự

Trải nghiệm nhà phát triển: Các nhà phát triển không còn bị khóa vào Solidity/Vyper/Yul nữa. Họ viết Rust, Go, hoặc Python—sử dụng thư viện yêu thích từ npm hoặc crates.io—và chạy trực tiếp trên Layer 1. Quá trình biên dịch minh bạch. Vitalik dự đoán Solidity vẫn tồn tại nhờ các hiệu ứng mạng lưới hệ sinh thái, nhưng áp lực đã được giải tỏa.

Kinh tế người dùng: Chi phí chứng minh giảm khoảng 100 lần (từ đô la mỗi giao dịch xuống cent). Điều này không phải là lý thuyết—kết quả zkVM SP1 của Succinct Labs đã chứng minh điều này. Kết hợp với việc xác nhận Layer 2 nhanh hơn (Optimistic Rollups hiện yêu cầu thời gian rút tiền 7 ngày; OP Succinct rút ngắn còn 1 giờ), trải nghiệm người dùng trở nên khác biệt rõ rệt.

Mục tiêu cuối cùng là “Gigagas L1”—khoảng 10.000 giao dịch mỗi giây trên Layer 1, với tính cuối cùng nguyên tử. Điều này mở khóa các ứng dụng trên chuỗi hiện tại không thể do chi phí và độ trễ.

Các Rủi Ro Cần Quản Lý

Hỗn loạn đo lường gas: Đếm lệnh trong một kiến trúc bộ lệnh chung chung là một vấn đề chưa có lời giải. Một kẻ tấn công có thể thiết kế mã lặp lại gây cache misses—chi phí CPU cao, Gas tính phí tối thiểu. Điều này có thể tạo ra các vector từ chối dịch vụ mới.

Sự bùng nổ niềm tin vào trình biên dịch: Mô hình an ninh chuyển từ “chứng minh thực thi trên chuỗi” sang “tin tưởng trình biên dịch LLVM.” LLVM là hàng nghìn dòng mã phức tạp với lịch sử các lỗ hổng. Nếu kẻ tấn công khai thác lỗi trong trình biên dịch, họ có thể che giấu hành vi độc hại trong mã nguồn tưởng chừng vô hại. Tệ hơn nữa, vấn đề “xây dựng có thể tái tạo” khiến khó chứng minh binary trên chuỗi khớp với mã nguồn công khai—một cơn ác mộng về minh bạch.

Phân mảnh hệ sinh thái: Nếu các dự án khác nhau áp dụng các cấu hình RISC-V khác nhau (RV32I vs. RV64GC, các chuẩn ABI khác nhau), hệ sinh thái sẽ bị phân tán. Lợi thế của bộ công cụ sẽ biến mất.

Các lớp giảm thiểu rủi ro:

• Triển khai theo giai đoạn (giai đoạn trước Phần 1) chứng minh mô hình trong các kịch bản ít rủi ro
• Thử nghiệm đối thủ liên tục (fuzz testing đã phát hiện 11 lỗi nghiêm trọng về tính chính xác trong các zkVM hàng đầu)
• Xác minh chính thức (đặc tả SAIL cho phép chứng minh tính đúng đắn toán học, khác với sự mơ hồ của Yellow Paper)
• Cấu hình tiêu chuẩn duy nhất (chắc chắn là RV64GC + Linux ABI) để tránh phân mảnh

Tương Lai Có Thể Xác Minh của Ethereum

Đây không chỉ là về tốc độ. Tầm nhìn rộng hơn là Ethereum phát triển từ một “máy hợp đồng thông minh” thành một lớp thanh toán và tin cậy tối giản cho internet. Lộ trình “Ethereum tối giản” (Lean Consensus + Lean Data + Lean Execution) được thiết kế rõ ràng để loại bỏ phức tạp—và Lean Execution là phần cắt sâu nhất.

SP1 zkVM của Succinct Labs chứng minh điều này hoạt động thực tế. Sản phẩm OP Succinct của họ tích hợp zk-proof vào Optimistic Rollups, rút ngắn thời gian rút tiền gấp 7 lần. Mạng lưới Prover của họ phác thảo thị trường tạo chứng minh. Đây không phải là các bài nghiên cứu—đây là hệ thống sản xuất.

Thời điểm lịch sử đang hình thành rõ nét: các công cụ xác minh chính thức đang trưởng thành (Lean theorem prover), phần cứng chứng minh tăng tốc đang được phát hành (SP1 ASICs đang trong quá trình thử nghiệm), và 90% hệ sinh thái zkVM đã chọn RISC-V. Tầm nhìn của Vitalik về “làm snark mọi thứ” không còn là điều viển vông nữa—đây là hạ tầng đang chờ Layer 1 bắt kịp.

Ethereum đối mặt với một lựa chọn: phát triển kiến trúc ngay bây giờ, hoặc chứng kiến giới hạn hiệu suất của mình bị đóng băng khi tính toán không kiến thức trở thành tiêu chuẩn. Dữ liệu cho thấy mạng sẽ chọn sự tiến hóa—trong các giai đoạn cẩn thận đo lường, nhưng các giai đoạn tất yếu vẫn sẽ xảy ra.

Nền tảng mật mã của internet không được viết bằng Solidity. Nó được viết bằng RISC-V.