Tạm biệt EVM, xin chào RISC-V

Tác giả gốc: jaehaerys.eth, nhà nghiên cứu tiền điện tử

Bản dịch gốc: TechFlow

bản tóm tắt

Ethereum đang chuẩn bị cho quá trình chuyển đổi kiến trúc quan trọng nhất kể từ khi thành lập: thay thế EVM bằng RISC-V.

Lý do rất đơn giản — trong tương lai tập trung vào kiến thức bằng không (ZK), EVM đã trở thành nút thắt về hiệu suất:

ZkEVM hiện tại dựa vào trình thông dịch, dẫn đến hiệu suất chậm hơn 50–800 lần.

Các mô-đun được biên dịch trước làm cho giao thức trở nên phức tạp và rủi ro;

Thiết kế ngăn xếp 256-bit cực kỳ kém hiệu quả trong việc tạo ra bằng chứng.

Giải pháp của RISC-V:

Thiết kế tối giản (khoảng 47 hướng dẫn cơ bản) + hệ sinh thái LLVM trưởng thành (hỗ trợ Rust, C++, Go, v.v.);

Đã trở thành tiêu chuẩn zkVM thực tế (được 90% dự án áp dụng);

Có thông số kỹ thuật SAIL chính thức (so với giấy màu vàng mơ hồ) → cho phép xác minh nghiêm ngặt;

Các đường dẫn chứng minh phần cứng (ASIC/FPGA) hiện đang được thử nghiệm (SP 1, Nervos, Cartesi, v.v.).

Quá trình di cư được chia thành ba giai đoạn:

Thay thế RISC-V dưới dạng mô-đun được biên dịch trước (kiểm tra rủi ro thấp);

Kỷ nguyên máy ảo kép: EVM và RISC-V cùng tồn tại và có thể tương tác hoàn toàn;

Triển khai lại EVM trong RISC-V (chiến lược Rosetta).

Tác động đến hệ sinh thái:

Các công ty Optimistic Rollup (như Arbitrum và Optimism) cần xây dựng lại cơ chế chống gian lận;

Các Rollup không cần kiến thức (ví dụ: Polygon, zkSync, Scroll) sẽ có được những lợi thế đáng kể → rẻ hơn, nhanh hơn và đơn giản hơn.

Các nhà phát triển có thể sử dụng các thư viện ngôn ngữ như Rust, Go và Python trực tiếp tại L1.

Người dùng sẽ được hưởng chi phí chứng minh thấp hơn ~100 lần → dẫn đến Gigagas L 1 (~10.000 TPS).

Cuối cùng, Ethereum sẽ phát triển từ "máy ảo hợp đồng thông minh" thành một lớp tin cậy tối giản, có thể xác minh được cho Internet, với mục tiêu cuối cùng là "biến mọi thứ trở nên ZK-Snarkized".

Ethereum đang ở ngã ba đường

Vitalik Buterin đã từng nói: “Điểm cuối cùng bao gồm… làm cho mọi thứ trở nên ZK-Snarked.”

Kết cục của bằng chứng không kiến thức (ZK) là điều không thể tránh khỏi, và lập luận cốt lõi rất đơn giản: Ethereum đang tự xây dựng lại từ đầu, dựa trên bằng chứng không kiến thức. Điều này đánh dấu điểm cuối kỹ thuật của giao thức — đạt đến hình thái cuối cùng thông qua việc tái cấu trúc Lớp 1, được hỗ trợ bởi zkVM hiệu suất cao được hỗ trợ bởi các nhà phát triển cốt lõi như Succinct.

Với tầm nhìn này, Ethereum đang ở đỉnh cao của cuộc chuyển đổi kiến trúc quan trọng nhất kể từ khi thành lập. Cuộc thảo luận không còn xoay quanh việc nâng cấp từng phần, mà là xây dựng lại toàn bộ lõi điện toán của nó - thay thế Máy ảo Ethereum (EVM). Sáng kiến này là nền tảng cho tầm nhìn rộng lớn hơn về "Ethereum Tinh gọn".

Tầm nhìn Lean Ethereum hướng đến việc đơn giản hóa toàn bộ giao thức một cách có hệ thống, chia nhỏ thành ba mô-đun cốt lõi: Đồng thuận Tinh gọn, Dữ liệu Tinh gọn và Thực thi Tinh gọn. Một câu hỏi then chốt trong Lean Execution là liệu EVM, động lực thúc đẩy cuộc cách mạng hợp đồng thông minh, có trở thành một nút thắt lớn cho sự phát triển tương lai của Ethereum hay không.

Như Justin Drake của Quỹ Ethereum đã phát biểu, mục tiêu dài hạn của Ethereum luôn là "Snarkify mọi thứ", một công cụ mạnh mẽ có thể cải thiện mọi lớp của giao thức. Tuy nhiên, mục tiêu này từ lâu vẫn chỉ là một kế hoạch xa vời, vì việc hiện thực hóa nó đòi hỏi khái niệm chứng minh thời gian thực. Giờ đây, khi chứng minh thời gian thực trở thành hiện thực, những thiếu sót về mặt lý thuyết của EVM đã trở thành một vấn đề thực tế cần được giải quyết.

Bài viết này sẽ đi sâu vào các lập luận kỹ thuật và chiến lược cho việc chuyển đổi giao thức Lớp 1 của Ethereum sang kiến trúc tập lệnh RISC-V (ISA). Động thái này không chỉ hứa hẹn mở ra khả năng mở rộng chưa từng có mà còn đơn giản hóa cấu trúc giao thức và đưa Ethereum phù hợp với tương lai của điện toán có thể xác minh.

Chính xác thì điều gì đã thay đổi?

Trước khi thảo luận về “lý do”, trước tiên chúng ta cần làm rõ “điều gì” đang thay đổi.

EVM (Máy ảo Ethereum) là môi trường chạy cho các hợp đồng thông minh Ethereum và được mệnh danh là "máy tính toàn cầu" xử lý các giao dịch và cập nhật trạng thái của blockchain. Trong những năm qua, thiết kế của nó đã mang tính cách mạng, đặt nền móng cho sự xuất hiện của tài chính phi tập trung (DeFi) và hệ sinh thái NFT. Tuy nhiên, kiến trúc tùy chỉnh gần một thập kỷ này đã tích lũy một lượng nợ kỹ thuật đáng kể.

Ngược lại, RISC-V không phải là một sản phẩm mà là một tiêu chuẩn mở - một "bảng chữ cái" miễn phí, phổ biến cho các thiết kế bộ xử lý. Như Jeremy Bruestle đã nhấn mạnh tại hội nghị Ethproofs, các nguyên tắc chính của RISC-V khiến nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho vai trò này:

Tối giản: Bộ lệnh cơ bản của RISC-V cực kỳ đơn giản, chỉ bao gồm khoảng 40 đến 47 lệnh. Như Jeremy nói, điều này khiến nó "gần như hoàn hảo cho trường hợp sử dụng mà chúng ta cần cho một cỗ máy đa năng siêu tối giản".

Thiết kế mô-đun: Chức năng phức tạp hơn được bổ sung thông qua các tiện ích mở rộng tùy chọn. Tính năng này rất quan trọng vì nó cho phép lõi vẫn đơn giản trong khi vẫn mở rộng chức năng khi cần mà không cần phải thêm những tính năng phức tạp không cần thiết vào giao thức cơ sở.

Hệ sinh thái mở: RISC-V sở hữu một chuỗi công cụ lớn và hoàn thiện, bao gồm trình biên dịch LLVM, cho phép các nhà phát triển sử dụng các ngôn ngữ lập trình chính thống như Rust, C++ và Go. Như Justin Drake đã lưu ý, "Các công cụ liên quan đến trình biên dịch rất phong phú, và việc xây dựng trình biên dịch cực kỳ khó khăn... vì vậy, việc sở hữu các chuỗi công cụ biên dịch này là vô cùng quý giá." RISC-V cho phép Ethereum kế thừa miễn phí các công cụ hiện có này.

Vấn đề về thông dịch viên

Động lực cho việc thay thế EVM không phải là một lỗi duy nhất, mà là sự hội tụ của những hạn chế cơ bản không thể bỏ qua trong bối cảnh tương lai xoay quanh chứng minh không kiến thức. Những hạn chế này bao gồm các điểm nghẽn hiệu suất trong các hệ thống chứng minh không kiến thức và những rủi ro do tính phức tạp ngày càng tăng trong giao thức.

Động lực thúc đẩy nhất của quá trình chuyển đổi này là sự kém hiệu quả vốn có của EVM trong các hệ thống chứng minh không kiến thức. Khi Ethereum dần chuyển sang mô hình xác minh trạng thái L1 thông qua chứng minh ZK, hiệu suất của trình chứng minh trở thành nút thắt lớn nhất.

Vấn đề nằm ở cách zkEVM hiện đang hoạt động. Họ không thực hiện chứng minh không kiến thức trực tiếp trên EVM, mà thực hiện trên trình thông dịch EVM, vốn được biên dịch sang RISC-V. Vitalik Buterin đã thẳng thắn xác định vấn đề cốt lõi này:

“…nếu việc triển khai zkVM là biên dịch thực thi EVM thành mã RISC-V, thì tại sao không cung cấp RISC-V cơ bản cho các nhà phát triển hợp đồng thông minh? Điều này sẽ loại bỏ hoàn toàn chi phí vận hành của toàn bộ VM bên ngoài.”

Lớp diễn giải bổ sung này đi kèm với một mức giảm hiệu suất đáng kể. Các ước tính cho thấy lớp này có thể dẫn đến giảm hiệu suất từ 50 đến 800 lần so với việc chứng minh bằng các chương trình gốc. Ngay cả sau khi tối ưu hóa các điểm nghẽn khác (chẳng hạn như bằng cách chuyển sang thuật toán băm Poseidon), phần "thực thi khối" này vẫn chiếm 80-90% tổng thời gian chứng minh, khiến EVM trở thành rào cản cuối cùng và khó giải quyết nhất đối với việc mở rộng L1. Bằng cách loại bỏ lớp này, Vitalik dự đoán hiệu suất thực thi có thể được cải thiện gấp 100 lần.

Bẫy nợ kỹ thuật

Để bù đắp cho những hạn chế về hiệu suất của EVM trong một số hoạt động mã hóa, Ethereum đã giới thiệu các hợp đồng được biên dịch sẵn - các hàm chuyên dụng được mã hóa cứng trực tiếp vào giao thức. Mặc dù giải pháp này có vẻ thực tế vào thời điểm đó, nhưng giờ đây nó lại dẫn đến điều mà Vitalik Buterin gọi là một tình huống "xấu":

“Các bản biên dịch trước đã gây ra thảm họa cho chúng tôi… Chúng đã làm phình to cơ sở mã đáng tin cậy của Ethereum… và chúng đã gây ra cho chúng tôi một số vấn đề nghiêm trọng khiến chúng tôi gần như gặp phải lỗi đồng thuận.”

Sự phức tạp này thật đáng kinh ngạc. Ví dụ, Vitalik minh họa rằng mã wrapper cho một hợp đồng được biên dịch trước (chẳng hạn như modexp) phức tạp hơn toàn bộ trình thông dịch RISC-V, và logic biên dịch trước thậm chí còn cồng kềnh hơn. Việc thêm các hợp đồng được biên dịch trước mới đòi hỏi một quy trình hard fork chậm chạp và gây tranh cãi về mặt chính trị, điều này cản trở nghiêm trọng sự đổi mới trong các ứng dụng yêu cầu các nguyên hàm mật mã mới. Vitalik rút ra một kết luận rõ ràng:

“Tôi nghĩ chúng ta nên ngừng thêm bất kỳ hợp đồng biên dịch sẵn mới nào kể từ hôm nay.”

Nợ kỹ thuật kiến trúc của Ethereum

Thiết kế cốt lõi của EVM phản ánh những ưu tiên của một thời đại đã qua, nhưng nó không còn phù hợp với nhu cầu tính toán hiện đại nữa. EVM đã chọn kiến trúc 256 bit để xử lý các giá trị mật mã, nhưng kiến trúc này cực kỳ kém hiệu quả đối với các số nguyên 32 bit hoặc 64 bit thường được sử dụng trong hợp đồng thông minh. Sự kém hiệu quả này đặc biệt gây tốn kém trong các hệ thống ZK. Như Vitalik đã giải thích:

“Khi bạn sử dụng các số nhỏ hơn, thực tế là bạn không tiết kiệm được bất kỳ tài nguyên nào cho mỗi chữ số và độ phức tạp tăng lên gấp hai đến bốn lần.”

Ngoài ra, kiến trúc ngăn xếp của EVM kém hiệu quả hơn kiến trúc thanh ghi của RISC-V và các CPU hiện đại. Nó đòi hỏi nhiều lệnh hơn để hoàn thành cùng một thao tác và cũng làm cho việc tối ưu hóa trình biên dịch trở nên phức tạp hơn.

Những vấn đề này—bao gồm tình trạng tắc nghẽn hiệu suất trong bằng chứng ZK, tính phức tạp của biên dịch trước và các lựa chọn kiến trúc lỗi thời—kết hợp lại tạo thành một lý do thuyết phục và cấp bách: Ethereum phải vượt ra khỏi EVM và áp dụng kiến trúc công nghệ có khả năng thích ứng với tương lai hơn.

Bản thiết kế RISC-V: Định hình lại tương lai của Ethereum với nền tảng vững chắc hơn

Điểm mạnh của RISC-V không chỉ nằm ở việc khắc phục những hạn chế của EVM mà còn ở sức mạnh vốn có của triết lý thiết kế. Kiến trúc của RISC-V cung cấp một nền tảng mạnh mẽ, đơn giản và có thể kiểm chứng, rất phù hợp với các môi trường rủi ro cao như Ethereum.

Tại sao các tiêu chuẩn mở lại tốt hơn các thiết kế tùy chỉnh?

Không giống như kiến trúc tập lệnh tùy chỉnh (ISA) đòi hỏi phải xây dựng toàn bộ hệ sinh thái phần mềm từ đầu, RISC-V là một tiêu chuẩn mở hoàn thiện với ba lợi thế chính:

Hệ sinh thái trưởng thành

Bằng cách áp dụng RISC-V, Ethereum có thể tận dụng hàng thập kỷ tiến bộ chung của khoa học máy tính. Như Justin Drake giải thích, điều này mang lại cho Ethereum quyền truy cập trực tiếp vào các công cụ đẳng cấp thế giới:

Có một thành phần cơ sở hạ tầng gọi là LLVM, đây là một chuỗi công cụ biên dịch cho phép bạn biên dịch một ngôn ngữ lập trình cấp cao sang một trong nhiều mục tiêu back-end khác nhau. Một trong những back-end được hỗ trợ là RISC-V. Vì vậy, nếu bạn hỗ trợ RISC-V, bạn sẽ tự động hỗ trợ tất cả các ngôn ngữ cấp cao mà LLVM hỗ trợ.

Điều này làm giảm đáng kể ngưỡng phát triển, cho phép hàng triệu nhà phát triển quen thuộc với các ngôn ngữ như Rust, C++ và Go dễ dàng bắt đầu.

Tính tối giản của RISC-V là một tính năng có chủ đích, chứ không phải là một hạn chế. Bộ lệnh cơ sở của nó chỉ bao gồm khoảng 47 lệnh, giúp lõi của máy ảo cực kỳ đơn giản. Sự đơn giản này mang lại những lợi thế bảo mật đáng kể, vì cơ sở mã nguồn đáng tin cậy nhỏ hơn giúp việc kiểm tra và xác minh chính thức dễ dàng hơn.

Quan trọng hơn, hệ sinh thái zkVM đã đưa ra lựa chọn của mình. Như Justin Drake chỉ ra, một xu hướng rõ ràng có thể được thấy trong dữ liệu Ethproofs:

“RISC-V là kiến trúc tập lệnh (ISA) hàng đầu dành cho nền tảng zkVM.”

Trong số mười máy ảo zkVM có khả năng chứng minh khối Ethereum, chín máy đã chọn RISC-V làm kiến trúc mục tiêu. Sự hội tụ thị trường này gửi đi một tín hiệu mạnh mẽ rằng Ethereum không tham gia vào thử nghiệm đầu cơ bằng cách áp dụng RISC-V, mà đang tuân thủ một tiêu chuẩn đã được chứng minh, được các dự án xây dựng tương lai không kiến thức công nhận.

Sinh ra để tin tưởng, không chỉ để thực hiện

Bên cạnh hệ sinh thái rộng lớn, kiến trúc nội bộ của RISC-V còn đặc biệt phù hợp để xây dựng các hệ thống an toàn và có thể xác minh. Thứ nhất, RISC-V tự hào có một đặc tả kỹ thuật được chính thức hóa, có thể đọc được bằng máy - SAIL. Điều này thể hiện một cải tiến đáng kể so với đặc tả EVM, vốn chủ yếu tồn tại dưới dạng văn bản trong Sách Vàng. Mặc dù Sách Vàng có phần mơ hồ, đặc tả SAIL cung cấp một "tiêu chuẩn vàng" có khả năng hỗ trợ các bằng chứng toán học quan trọng, thiết yếu để bảo mật các giao thức giá trị cao. Như Alex Hicks của Quỹ Ethereum (EF) đã lưu ý tại hội nghị Ethproofs, điều này cho phép các mạch zkVM được "xác minh trực tiếp với đặc tả RISC-V chính thức". Thứ hai, RISC-V bao gồm một kiến trúc đặc quyền, một tính năng thường bị bỏ qua nhưng rất quan trọng đối với bảo mật. Nó xác định các cấp độ hoạt động khác nhau, chủ yếu là chế độ người dùng (cho các ứng dụng không đáng tin cậy như hợp đồng thông minh) và chế độ giám sát (cho các "hạt nhân thực thi" đáng tin cậy). Diego của Cartesi đã giải thích chi tiết về điều này:

“Bản thân hệ điều hành phải tự bảo vệ mình khỏi các mã khác. Nó cần phải cô lập các lệnh thực thi chương trình khác nhau với nhau, và tất cả các cơ chế này đều là một phần của tiêu chuẩn RISC-V.”

Trong kiến trúc RISC-V, các hợp đồng thông minh chạy ở chế độ người dùng không thể truy cập trực tiếp vào trạng thái blockchain. Thay vào đó, chúng phải gửi yêu cầu đến kernel đáng tin cậy đang chạy ở chế độ giám sát thông qua một lệnh ECALL (lệnh gọi môi trường) đặc biệt. Cơ chế này thiết lập một ranh giới bảo mật được thực thi bằng phần cứng, mạnh mẽ hơn và dễ xác minh hơn so với việc EVM chỉ dựa vào hộp cát phần mềm.

Tầm nhìn của Vitalik

Quá trình chuyển đổi này được hình dung là một quá trình dần dần, nhiều giai đoạn để đảm bảo tính ổn định của hệ thống và khả năng tương thích ngược. Như nhà sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đã giải thích, phương pháp này hướng đến một sự phát triển "tiến hóa" hơn là một sự thay đổi "cách mạng" triệt để.

Bước 1: Biên dịch trước các lựa chọn thay thế

Giai đoạn đầu sẽ áp dụng phương pháp tiếp cận thận trọng, giới thiệu chức năng hạn chế cho máy ảo (VM) mới. Như Vitalik Buterin gợi ý, "Chúng ta có thể bắt đầu với các trường hợp sử dụng hạn chế cho VM mới, chẳng hạn như thay thế chức năng được biên dịch sẵn." Cụ thể, điều này sẽ tạm dừng việc giới thiệu chức năng biên dịch sẵn EVM mới và thay vào đó triển khai các chức năng cần thiết thông qua các chương trình RISC-V đã được phê duyệt và nằm trong danh sách trắng. Phương pháp này cho phép VM mới được thử nghiệm thực tế trong môi trường rủi ro thấp trên mạng chính, trong khi máy khách Ethereum đóng vai trò trung gian giữa hai môi trường thực thi.

Bước 2: Hai máy ảo cùng tồn tại

Giai đoạn tiếp theo sẽ bao gồm việc cho phép người dùng truy cập trực tiếp máy ảo (VM) mới. Các hợp đồng thông minh sẽ có thể sử dụng thẻ để chỉ ra mã bytecode của chúng là EVM hay RISC-V. Một tính năng quan trọng sẽ là khả năng tương tác liền mạch: các hợp đồng thuộc cả hai loại sẽ có thể gọi lẫn nhau. Chức năng này sẽ đạt được thông qua các lệnh gọi hệ thống (ECALL), cho phép cả hai máy ảo cộng tác trong cùng một hệ sinh thái.

Bước 3: EVM như một hợp đồng mô phỏng (chiến lược Rosetta)

Mục tiêu cuối cùng là đạt được một giao thức được đơn giản hóa triệt để. Ở giai đoạn này, "chúng tôi sẽ triển khai EVM như một phần triển khai trong VM mới". EVM được chuẩn hóa sẽ là một hợp đồng thông minh đã được xác minh chính thức, chạy trên nền tảng RISC-V L1 gốc. Điều này không chỉ đảm bảo hỗ trợ lâu dài cho các ứng dụng cũ mà còn cho phép các nhà phát triển khách hàng chỉ cần duy trì một công cụ thực thi được đơn giản hóa, giảm đáng kể độ phức tạp và chi phí bảo trì.

Hiệu ứng gợn sóng trong hệ sinh thái

Việc chuyển đổi từ EVM sang RISC-V không chỉ đơn thuần là một thay đổi giao thức cốt lõi; nó sẽ có những tác động sâu sắc đến toàn bộ hệ sinh thái Ethereum. Sự chuyển đổi này không chỉ định hình lại trải nghiệm của nhà phát triển mà còn thay đổi căn bản bối cảnh cạnh tranh cho các giải pháp Lớp 2 và mở ra các mô hình bằng chứng cổ phần kinh tế mới.

Định vị lại Rollup: Lạc quan so với ZK

Việc áp dụng lớp thực thi RISC-V tại L1 sẽ có tác động rõ rệt đến hai loại Rollup chính.

Các dự án Optimistic Rollup (như Arbitrum và Optimism) đang đối mặt với những thách thức về mặt kiến trúc. Mô hình bảo mật của chúng dựa trên việc giải quyết các bằng chứng gian lận bằng cách thực hiện lại các giao dịch bị tranh chấp bằng máy ảo L1 (L1 EVM). Mô hình này sẽ hoàn toàn sụp đổ nếu máy ảo L1 bị thay thế. Các dự án này sẽ phải đối mặt với một lựa chọn khó khăn: hoặc là tiến hành đại tu kỹ thuật để thiết kế một hệ thống chống gian lận dành riêng cho máy ảo L1 mới, hoặc là tách biệt hoàn toàn khỏi mô hình bảo mật của Ethereum.

Ngược lại, ZK Rollup sẽ đạt được lợi thế chiến lược đáng kể. Phần lớn các ZK Rollup hiện đã sử dụng RISC-V làm kiến trúc tập lệnh nội bộ (ISA). Một L1 "nói cùng ngôn ngữ" sẽ cho phép tích hợp chặt chẽ và hiệu quả hơn. Justin Drake đã đề xuất một tầm nhìn tương lai về "Native Rollup": L2 thực sự trở thành một phiên bản chuyên biệt của môi trường thực thi riêng của L1, tận dụng máy ảo (VM) tích hợp của L1 để xử lý liền mạch. Sự liên kết này sẽ mang lại những thay đổi sau:

Đơn giản hóa ngăn xếp công nghệ: Các nhóm L2 sẽ không còn cần phải xây dựng các cơ chế cầu nối phức tạp giữa môi trường thực thi RISC-V nội bộ và EVM.

Tái sử dụng công cụ và mã: Trình biên dịch, trình gỡ lỗi và công cụ xác minh chính thức được phát triển cho môi trường RISC-V L1 có thể được L2 sử dụng trực tiếp, giúp giảm đáng kể chi phí phát triển.

Sự điều chỉnh khuyến khích kinh tế: Phí gas L1 sẽ phản ánh chính xác hơn chi phí thực tế của xác minh ZK dựa trên RISC-V, dẫn đến một mô hình kinh tế hợp lý hơn.

Một kỷ nguyên mới cho các nhà phát triển và người dùng

Đối với các nhà phát triển Ethereum, quá trình chuyển đổi này sẽ diễn ra dần dần chứ không gây gián đoạn.

Các nhà phát triển sẽ được tiếp cận với một hệ sinh thái phát triển phần mềm rộng lớn và trưởng thành hơn. Như Vitalik Buterin đã lưu ý, các nhà phát triển sẽ có thể "viết hợp đồng bằng Rust, và các tùy chọn này có thể cùng tồn tại". Đồng thời, ông dự đoán rằng "Solidity và Vyper sẽ tiếp tục phổ biến nhờ thiết kế tinh tế cho logic hợp đồng thông minh". Việc chuyển sang các ngôn ngữ lập trình chính thống và nguồn tài nguyên thư viện khổng lồ của chúng thông qua chuỗi công cụ LLVM sẽ mang tính cách mạng. Vitalik ví điều này như "trải nghiệm giống NodeJS", cho phép các nhà phát triển viết cả mã trên chuỗi và ngoài chuỗi bằng cùng một ngôn ngữ, đạt được sự phát triển thống nhất.

Đối với người dùng, sự chuyển đổi này cuối cùng sẽ mang lại trải nghiệm mạng lưới hiệu suất cao hơn, chi phí thấp hơn. Chi phí kiểm chứng dự kiến sẽ giảm khoảng 100 lần, từ vài đô la cho mỗi giao dịch xuống còn vài xu hoặc ít hơn. Điều này đồng nghĩa với việc phí giao dịch L1 và phí thanh toán L2 sẽ thấp hơn. Tính khả thi về mặt kinh tế này sẽ mở ra tầm nhìn "Gigagas L1", hướng đến hiệu suất khoảng 10.000 giao dịch mỗi giây, mở đường cho các ứng dụng chuỗi khối phức tạp hơn và có giá trị cao hơn trong tương lai.

Succinct Labs và SP 1: Xây dựng tương lai ngay hôm nay

Ethereum đang sẵn sàng cho sự tăng trưởng. "Mở rộng quy mô L1, mở rộng quy mô khối" là một mệnh lệnh chiến lược trong EF Protocol Cluster. Hiệu suất dự kiến sẽ được cải thiện đáng kể trong 6 đến 12 tháng tới.

https://blog.ethereum.org/2025/07/31/lean-ethereum

Các nhóm như Succinct Labs đã chứng minh những lợi thế về mặt lý thuyết của RISC-V trong thực tế và công trình của họ là bằng chứng mạnh mẽ để xác thực đề xuất này.

Được phát triển bởi Succinct Labs, SP 1 là một zkVM mã nguồn mở, hiệu suất cao dựa trên RISC-V, minh chứng cho tính khả thi của một phương pháp tiếp cận kiến trúc mới. SP 1 áp dụng triết lý "tập trung vào tiền biên dịch", giải quyết hiệu quả các điểm nghẽn mật mã của EVM. Không giống như các phương pháp tiếp cận truyền thống dựa trên tiền biên dịch cứng, chậm, SP 1 chuyển các thao tác chuyên sâu như băm Keccak sang các mạch ZK được thiết kế đặc biệt, tối ưu hóa thủ công, được gọi thông qua các lệnh ECALL tiêu chuẩn. Phương pháp này kết hợp hiệu suất của phần cứng tùy chỉnh với tính linh hoạt của phần mềm, mang đến cho các nhà phát triển một giải pháp hiệu quả và có khả năng mở rộng hơn.

Succinct Labs đã chứng kiến những tác động thực tế. Sản phẩm OP Succinct của họ tận dụng SP 1 để ZK-ify Optimistic Rollups. Như đồng sáng lập Succinct, Uma Roy, đã giải thích:

“Với tính năng Rollup của OP Stack, bạn không còn phải chờ bảy ngày để xác nhận cuối cùng và rút tiền nữa… Giờ đây, chỉ mất một giờ để hoàn tất xác nhận. Tốc độ cải thiện này thật đáng kinh ngạc.”

Bước đột phá này giải quyết một điểm yếu cốt lõi của toàn bộ hệ sinh thái OP Stack. Hơn nữa, cơ sở hạ tầng của Succinct—Mạng lưới Succinct Prover—được thiết kế như một thị trường tạo bằng chứng phi tập trung, minh chứng cho một mô hình kinh tế khả thi cho tương lai của điện toán có thể kiểm chứng. Công trình của họ không chỉ là một bằng chứng khái niệm, mà còn là một bản thiết kế thực tế cho tương lai, như được mô tả trong bài viết này.

Ethereum giảm thiểu rủi ro như thế nào

Một trong những điểm mạnh của RISC-V là nó biến mục tiêu tối thượng của việc xác minh hình thức - chứng minh tính đúng đắn của hệ thống bằng toán học - thành một mục tiêu khả thi. Đặc tả EVM, được viết bằng ngôn ngữ tự nhiên trong Yellow Paper, rất khó để chính thức hóa. Mặt khác, RISC-V có một đặc tả SAIL chính thức, có thể đọc được bằng máy, cung cấp một "tham chiếu vàng" rõ ràng cho hành vi của nó.

Điều này mở đường cho bảo mật mạnh mẽ hơn nữa. Như Alex Hicks của Quỹ Ethereum đã lưu ý, công việc hiện đang được tiến hành để trích xuất mạch RISC-V zkVM và đặc tả RISC-V chính thức vào Lean để xác minh chính thức. Đây là một bước phát triển quan trọng, chuyển đổi niềm tin từ các triển khai dễ sai sót của con người sang các bằng chứng toán học có thể kiểm chứng, mở ra những tầm cao mới cho bảo mật blockchain.

Những rủi ro chính của quá trình chuyển đổi

Mặc dù L1 của kiến trúc RISC-V có nhiều ưu điểm nhưng nó cũng mang đến những thách thức mới và phức tạp.

Các vấn đề về đo khí

Việc tạo ra một mô hình gas xác định và công bằng cho các kiến trúc tập lệnh (ISA) phổ biến là một vấn đề chưa có lời giải. Các phương pháp đếm lệnh đơn giản dễ bị tấn công từ chối dịch vụ. Ví dụ, kẻ tấn công có thể thiết kế một chương trình liên tục kích hoạt lỗi bộ nhớ đệm, dẫn đến tiêu thụ tài nguyên cao với phí gas cực thấp. Điều này đặt ra một thách thức nghiêm trọng đối với tính ổn định của mạng và các mô hình kinh tế.

Bảo mật chuỗi công cụ và vấn đề "bản dựng có thể tái tạo"

Đây là rủi ro quan trọng nhất và thường bị đánh giá thấp nhất trong quá trình chuyển đổi này. Mô hình bảo mật chuyển từ việc dựa vào máy ảo trên chuỗi sang dựa vào trình biên dịch ngoài chuỗi (như LLVM), vốn cực kỳ phức tạp và được biết là chứa nhiều lỗ hổng bảo mật. Kẻ tấn công có thể khai thác lỗ hổng trình biên dịch để chuyển đổi mã nguồn tưởng chừng vô hại thành mã bytecode độc hại. Hơn nữa, việc đảm bảo các tệp nhị phân được biên dịch trên chuỗi hoàn toàn nhất quán với mã nguồn công khai - vấn đề "bản dựng có thể tái tạo" - là vô cùng khó khăn. Những khác biệt nhỏ trong môi trường biên dịch có thể dẫn đến các tệp nhị phân khác nhau, làm giảm tính minh bạch và độ tin cậy. Những vấn đề này đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với bảo mật của nhà phát triển và người dùng.

Chiến lược giảm thiểu

Con đường phía trước đòi hỏi một chiến lược phòng thủ nhiều lớp.

Triển khai theo từng giai đoạn

Kế hoạch chuyển đổi dần dần, nhiều giai đoạn là chiến lược cốt lõi để giảm thiểu rủi ro. Bằng cách giới thiệu RISC-V như một giải pháp thay thế được biên dịch sẵn trước, sau đó chạy nó trong môi trường máy ảo kép, cộng đồng có thể tích lũy kinh nghiệm vận hành và xây dựng sự tự tin trong môi trường rủi ro thấp, tránh mọi thay đổi không thể đảo ngược. Cách tiếp cận gia tăng này tạo nền tảng vững chắc cho quá trình chuyển đổi công nghệ.

Kiểm toán toàn diện: Kiểm tra Fuzz và Xác minh chính thức

Mặc dù xác minh chính thức là mục tiêu cuối cùng, nhưng nó phải được kết hợp với kiểm tra liên tục và nghiêm ngặt. Như Valentine của Diligence Security đã chứng minh trong cuộc gọi Ethproofs, công cụ kiểm tra fuzz Argus của họ đã phát hiện 11 lỗ hổng nghiêm trọng về tính toàn vẹn và tính vững chắc trong các máy ảo zkVM hàng đầu. Điều này chứng minh rằng ngay cả những hệ thống được thiết kế tốt nhất cũng có thể chứa các lỗ hổng chỉ có thể được phát hiện thông qua kiểm tra đối kháng nghiêm ngặt. Việc kết hợp kiểm tra fuzz với xác minh chính thức mang lại sự đảm bảo mạnh mẽ hơn cho bảo mật hệ thống.

chuẩn hóa

Để tránh sự phân mảnh hệ sinh thái, cộng đồng cần thống nhất xung quanh một cấu hình RISC-V duy nhất, được chuẩn hóa. Cấu hình này có thể sẽ là RV64 GC với ABI tương thích với Linux, vì sự kết hợp này được hỗ trợ rộng rãi nhất trong số các ngôn ngữ lập trình và công cụ chính thống, tối đa hóa lợi ích của hệ sinh thái mới. Việc chuẩn hóa không chỉ cải thiện hiệu quả của nhà phát triển mà còn đặt nền tảng vững chắc cho sự phát triển lâu dài của hệ sinh thái.

Tương lai có thể xác minh của Ethereum

Đề xuất thay thế Máy ảo Ethereum (EVM) bằng RISC-V không chỉ là một nâng cấp gia tăng; nó đại diện cho một sự tái cấu trúc cơ bản lớp thực thi của Ethereum. Tầm nhìn đầy tham vọng này nhằm giải quyết các điểm nghẽn nghiêm trọng về khả năng mở rộng, đơn giản hóa sự phức tạp của giao thức và đồng bộ hóa nền tảng với hệ sinh thái điện toán đa năng rộng lớn hơn. Mặc dù quá trình chuyển đổi này đặt ra những thách thức đáng kể về mặt kỹ thuật và xã hội, nhưng những lợi ích chiến lược dài hạn là minh chứng cho nỗ lực táo bạo này.

Sự chuyển đổi này tập trung vào một loạt các sự đánh đổi cốt lõi:

Sự cân bằng giữa những cải tiến hiệu suất to lớn do kiến trúc gốc ZK mang lại và nhu cầu cấp thiết về khả năng tương thích ngược;

Sự đánh đổi giữa lợi ích bảo mật của việc đơn giản hóa giao thức và quán tính của hiệu ứng mạng lưới lớn của EVM;

Sự lựa chọn giữa sức mạnh của hệ sinh thái đa năng và rủi ro khi dựa vào chuỗi công cụ phức tạp của bên thứ ba.

Cuối cùng, sự chuyển đổi kiến trúc này sẽ là chìa khóa để hiện thực hóa lời hứa về Thực thi Tinh gọn (Lean Execution) và là một thành phần quan trọng trong tầm nhìn Tinh gọn Ethereum. Nó biến Lớp 1 của Ethereum từ một nền tảng hợp đồng thông minh đơn giản thành một lớp thanh toán và khả dụng dữ liệu hiệu quả và an toàn, được thiết kế để hỗ trợ vũ trụ điện toán có thể xác minh rộng lớn.

Như Vitalik Buterin đã nói, “Mục đích cuối cùng là… cung cấp ZK-snarks cho mọi thứ.”

Các dự án như Ethproofs cung cấp dữ liệu khách quan và một nền tảng hợp tác cho quá trình chuyển đổi này, trong khi nhóm Succinct Labs, thông qua ứng dụng thực tế của SP 1 zkVM, đưa ra một bản thiết kế khả thi cho tương lai này. Bằng cách áp dụng RISC-V, Ethereum không chỉ giải quyết được các điểm nghẽn về khả năng mở rộng của chính mình mà còn định vị mình là lớp tin cậy nền tảng cho internet thế hệ tiếp theo - được hỗ trợ bởi SNARK, nguyên thủy mật mã quan trọng thứ ba sau hàm băm và chữ ký.

Phần mềm có khả năng chống lại mọi loại virus, mở ra kỷ nguyên mã hóa mới.

tìm hiểu thêm:

Diễn giải của Vitalik: Nhấp để xem

Buổi thảo luận thứ 4 của ETHProofs: Nhấp để xem

Liên kết gốc