Ethereum готовится к крупнейшему обновлению в истории: EVM будет выведен из эксплуатации, RISC-V возьмёт на себя управление

Оригинальное название: Goodbye EVM, Hello RISC-V

Автор: jaehaerys.eth, крипто-исследователь

Перевод: TechFlow

Резюме

Ethereum готовится к самой важной архитектурной трансформации с момента своего создания: замене EVM на RISC-V.

Причина проста — в будущем, где доминируют zero-knowledge (ZK) технологии, EVM стал узким местом по производительности:

· Текущие zkEVM зависят от интерпретатора, что приводит к замедлению производительности в 50–800 раз;

· Предкомпилированные модули усложняют протокол и увеличивают риски;

· 256-битная стековая архитектура крайне неэффективна при генерации доказательств.

Решения RISC-V:

· Минималистичный дизайн (около 47 базовых инструкций) + зрелая экосистема LLVM (поддержка Rust, C++, Go и других языков);

· Де-факто стандарт для zkVM (90% проектов используют его);

· Формальная спецификация SAIL (по сравнению с нечеткой Yellow Paper) → строгая верификация;

· Аппаратные пути доказательства (ASICs/FPGAs) уже тестируются (SP1, Nervos, Cartesi и др.).

Процесс миграции делится на три этапа:

· Замена предкомпилированных модулей на RISC-V (низкорисковое тестирование);

· Эпоха двух виртуальных машин: EVM и RISC-V сосуществуют и полностью взаимодействуют;

· Реализация EVM внутри RISC-V (стратегия Rosetta).

Влияние на экосистему:

· Optimistic Rollup (например, Arbitrum и Optimism) должны будут перестроить механизмы fraud proof;

· Zero-knowledge Rollup (например, Polygon, zkSync, Scroll) получат огромное преимущество → дешевле, быстрее, проще;

· Разработчики смогут использовать библиотеки Rust, Go и Python прямо на L1;

· Пользователи получат примерно в 100 раз более низкую стоимость доказательств → путь к Gigagas L1 (около 10,000 TPS).

В конечном итоге Ethereum эволюционирует из «виртуальной машины для смарт-контрактов» в минималистичный и верифицируемый слой доверия для интернета, с конечной целью — «ZK-Snark-ифицировать всё».

Перекресток Ethereum

Виталик Бутерин однажды сказал: «Финальная цель включает... сделать всё ZK-Snark-ифицированным».

Финал zero-knowledge доказательств (ZK) неизбежен, и основной аргумент прост: Ethereum перестраивает себя с нуля на основе zero-knowledge доказательств. Это знаменует собой технологическую конечную точку протокола — реконструкция L1, приводимая в движение высокопроизводительным zkVM, поддерживаемым ключевыми командами разработчиков (например, Succinct).

С этим видением Ethereum стоит на пороге самой важной архитектурной трансформации с момента своего создания. Это уже не вопрос постепенных обновлений, а полная реконструкция вычислительного ядра — замена Ethereum Virtual Machine (EVM). Этот шаг — краеугольный камень более широкой концепции «Lean Ethereum».

Видение Lean Ethereum направлено на систематическое упрощение всего протокола, разделяя его на три ключевых модуля: Lean Consensus, Lean Data и Lean Execution. В центре Lean Execution стоит вопрос: стала ли EVM, как движок революции смарт-контрактов, главным узким местом для будущего развития Ethereum?

Как отметил Джастин Дрейк из Ethereum Foundation, долгосрочная цель Ethereum всегда заключалась в том, чтобы «Snark-ифицировать всё» — мощный инструмент для усиления всех уровней протокола. Однако долгое время эта цель казалась «недостижимой голубой мечтой», поскольку требовала концепции real-time proving. Теперь, когда real-time proving становится реальностью, теоретическая неэффективность EVM превращается в насущную проблему.

В этой статье будет подробно рассмотрена техническая и стратегическая аргументация миграции Ethereum L1 на архитектуру команд RISC-V (ISA). Этот шаг не только обещает беспрецедентную масштабируемость, но и упростит структуру протокола, а также выровняет Ethereum с будущим верифицируемых вычислений.

Что же изменилось?

Прежде чем обсуждать «почему», нужно четко понять, «что» меняется.

EVM (Ethereum Virtual Machine) — это среда выполнения смарт-контрактов Ethereum, называемая «мировым компьютером», обрабатывающим транзакции и обновляющим состояние блокчейна. Годы назад её дизайн был революционным и заложил основу для появления DeFi и NFT. Однако эта кастомная архитектура, созданная почти десять лет назад, накопила значительный технический долг.

В отличие от этого, RISC-V — не продукт, а открытый стандарт — бесплатный универсальный «алфавит» для проектирования процессоров. Как подчеркнул Джереми Брюстл на конференции Ethproofs, его ключевые принципы делают его отличным выбором для этой роли:

· Минимализм: Базовый набор инструкций RISC-V крайне прост — всего около 40–47 инструкций. Как отметил Джереми, это делает его «почти идеальным для нашего случая использования сверхминималистичной универсальной машины».

· Модульный дизайн: Более сложные функции добавляются через опциональные расширения. Это важно, потому что позволяет ядру оставаться простым, расширяя возможности по мере необходимости, не усложняя базовый протокол.

· Открытая экосистема: RISC-V поддерживается обширной и зрелой цепочкой инструментов, включая компилятор LLVM, что позволяет разработчикам использовать такие популярные языки, как Rust, C++ и Go. Как отметил Джастин Дрейк: «Вокруг компиляторов очень богатая экосистема, а построение компиляторов — крайне сложная задача... поэтому ценность этих инструментов огромна». RISC-V позволяет Ethereum бесплатно унаследовать эти инструменты.

Проблема издержек интерпретатора

Причина замены EVM — не один конкретный недостаток, а совокупность фундаментальных ограничений, которые в будущем, где доминируют zero-knowledge доказательства, больше нельзя игнорировать. Эти ограничения включают узкие места производительности в ZK-системах и возрастающие риски из-за внутренней сложности протокола.

Самый острый драйвер этой трансформации — врожденная неэффективность EVM в zero-knowledge системах. По мере того как Ethereum переходит к модели верификации состояния L1 через ZK-доказательства, производительность prover становится главным узким местом.

Проблема в том, как работают текущие zkEVM. Они не доказывают EVM напрямую, а доказывают интерпретатор EVM, который сам компилируется в RISC-V. Виталик Бутерин прямо указывает на эту ключевую проблему:

«...если реализация zkVM заключается в компиляции исполнения EVM в то, что в итоге становится кодом RISC-V, то почему бы не предоставить разработчикам смарт-контрактов прямой доступ к RISC-V? Это полностью избавит от издержек внешней виртуальной машины».

Этот дополнительный слой интерпретации приводит к огромным потерям производительности. Оценки показывают, что по сравнению с доказательством нативной программы, этот слой может замедлить процесс в 50–800 раз. Даже после оптимизации других узких мест (например, перехода на Poseidon hash), эта часть «исполнения блока» всё равно занимает 80–90% времени доказательства, делая EVM последним и самым сложным препятствием для масштабирования L1. Удалив этот слой, Виталик ожидает прирост производительности примерно в 100 раз.

Ловушка технического долга

Чтобы компенсировать низкую производительность EVM в определённых криптографических операциях, Ethereum внедрил предкомпилированные контракты — специализированные функции, встроенные прямо в протокол. Хотя это решение было прагматичным на тот момент, сейчас оно привело к тому, что Виталик Бутерин назвал «плохой» ситуацией:

«Предкомпиляция для нас катастрофична... они сильно раздули доверенный код Ethereum... и уже несколько раз приводили к почти фатальным проблемам с консенсусом».

Сложность поражает. Виталик приводит пример: обёрточный код для одного предкомпилированного контракта (например, modexp) сложнее, чем весь интерпретатор RISC-V, а логика предкомпиляции ещё более запутанная. Добавление новых предкомпиляций требует медленного и политически спорного процесса хардфорка, что сильно тормозит инновации, требующие новых криптографических примитивов. Виталик делает однозначный вывод:

«Я считаю, что мы должны прекратить добавлять любые новые предкомпиляции с сегодняшнего дня».

Технический долг архитектуры Ethereum

Основной дизайн EVM отражает приоритеты прошлого, но не подходит для современных вычислительных задач. EVM выбрала 256-битную архитектуру для работы с криптографическими значениями, но для обычных 32- или 64-битных целых чисел в смарт-контрактах это крайне неэффективно. В ZK-системах такая неэффективность особенно дорога. Как объясняет Виталик:

«Когда используются меньшие числа, на самом деле не экономится никаких ресурсов, а сложность увеличивается в 2–4 раза».

Кроме того, стековая архитектура EVM менее эффективна, чем регистровая архитектура RISC-V и современных CPU. Она требует больше инструкций для выполнения тех же операций и усложняет оптимизацию компилятора.

Все эти проблемы — узкие места производительности ZK-доказательств, сложность предкомпиляций и устаревшие архитектурные решения — вместе составляют убедительный и срочный аргумент: Ethereum должен выйти за пределы EVM и перейти к архитектуре, более подходящей для будущего.

План RISC-V: переосмысление будущего Ethereum на более прочной основе

Преимущество RISC-V не только в недостатках EVM, но и во внутренней силе его философии дизайна. Архитектура RISC-V обеспечивает прочную, простую и верифицируемую основу, идеально подходящую для среды с высокими рисками, как у Ethereum.

Почему открытый стандарт лучше кастомного дизайна?

В отличие от кастомных ISA, требующих построения всей экосистемы с нуля, RISC-V — зрелый открытый стандарт с тремя ключевыми преимуществами:

Зрелая экосистема

Используя RISC-V, Ethereum может воспользоваться десятилетиями коллективного прогресса в компьютерных науках. Как объясняет Джастин Дрейк, это даёт Ethereum возможность использовать лучшие инструменты мира напрямую:

«Есть инфраструктурный компонент под названием LLVM — это цепочка компиляторов, позволяющая компилировать высокоуровневые языки в различные целевые платформы. Одна из поддерживаемых платформ — RISC-V. Если вы поддерживаете RISC-V, вы автоматически поддерживаете все языки, поддерживаемые LLVM».

Это значительно снижает порог входа, позволяя миллионам разработчиков, знакомых с Rust, C++ и Go, легко начать работу.

Минималистичная философия дизайна Минимализм RISC-V — это осознанная особенность, а не ограничение. Базовый набор инструкций содержит всего около 47 команд, что делает ядро виртуальной машины чрезвычайно простым. Такая простота даёт значительные преимущества в безопасности, так как меньший доверенный код легче аудировать и формально верифицировать.

Де-факто стандарт в сфере zero-knowledge доказательств Ещё важнее, что экосистема zkVM уже сделала свой выбор. Как отмечает Джастин Дрейк, данные Ethproofs показывают чёткую тенденцию:

«RISC-V — ведущая архитектура команд для zkVM».

Из десяти zkVM, способных доказывать блоки Ethereum, девять выбрали RISC-V в качестве целевой архитектуры. Такое рыночное согласие — мощный сигнал: Ethereum, внедряя RISC-V, не делает спекулятивную ставку, а выравнивается с уже проверенным стандартом, признанным проектами, строящими zero-knowledge будущее.

Рождён для доверия, не только для исполнения

Помимо широкой экосистемы, внутренняя архитектура RISC-V особенно подходит для построения безопасных и верифицируемых систем. Во-первых, у RISC-V есть формализованная, машинно-читаемая спецификация — SAIL. В отличие от EVM, спецификация которого изложена в текстовой Yellow Paper, это огромный шаг вперёд. Yellow Paper содержит неоднозначности, а спецификация SAIL предоставляет «золотой стандарт», поддерживающий математические доказательства корректности — критически важно для защиты протокола с огромной стоимостью. Как отметил Алекс Хикс из Ethereum Foundation на Ethproofs, это позволяет zkVM-цепям напрямую «верифицироваться с официальной спецификацией RISC-V». Во-вторых, RISC-V включает привилегированную архитектуру — часто игнорируемую, но важную для безопасности особенность. Она определяет разные уровни операций: пользовательский режим (для недоверенных приложений, например, смарт-контрактов) и режим супервизора (для доверенного «ядра исполнения»). Диего из Cartesi подробно объясняет:

«Операционная система должна защищать себя от другого кода. Она должна изолировать выполнение разных программ, и все эти механизмы — часть стандарта RISC-V».

В архитектуре RISC-V смарт-контракты, работающие в пользовательском режиме (User Mode), не могут напрямую обращаться к состоянию блокчейна. Вместо этого они должны отправлять запрос через специальную инструкцию ECALL доверенному ядру, работающему в режиме супервизора (Supervisor Mode). Такой механизм создаёт аппаратно обеспеченную границу безопасности, более надёжную и легко верифицируемую, чем программные песочницы EVM.

Видение Виталика

Эта трансформация задумана как постепенный, многоэтапный процесс для обеспечения стабильности системы и обратной совместимости. Как объясняет основатель Ethereum Виталик Бутерин, такой подход призван обеспечить «эволюционное» развитие, а не радикальную «революцию».

Шаг первый: замена предкомпиляций

Начальный этап — самый консервативный: внедрение ограниченного функционала новой виртуальной машины (VM). Как предлагает Виталик Бутерин: «Мы можем начать с использования новой VM в ограниченных сценариях, например, для замены предкомпиляций». Конкретно, это означает приостановку добавления новых предкомпиляций в EVM и реализацию необходимых функций через одобренные по белому списку программы RISC-V. Такой подход позволяет тестировать новую VM в основной сети с низким риском, при этом клиенты Ethereum выступают посредниками между двумя средами исполнения.

Шаг второй: сосуществование двух виртуальных машин

Следующий этап — «открыть новую VM напрямую для пользователей». Смарт-контракты смогут указывать, их байткод — это EVM или RISC-V. Ключевая особенность — бесшовная интероперабельность: «Оба типа контрактов смогут вызывать друг друга». Это реализуется через системные вызовы (ECALL), позволяя двум VM работать в одной экосистеме.

Шаг третий: EVM как эмулируемый контракт (стратегия «Rosetta»)

Финальная цель — максимальное упрощение протокола. На этом этапе «мы реализуем EVM как одну из реализаций внутри новой VM». Формализованный EVM станет формально верифицированным смарт-контрактом, работающим на нативном RISC-V L1. Это обеспечит вечную поддержку старых приложений и позволит разработчикам клиентов поддерживать только один упрощённый движок исполнения, значительно снижая сложность и издержки на обслуживание.

Волновой эффект для экосистемы

Переход от EVM к RISC-V — не просто изменение ядра протокола, а трансформация, которая окажет глубокое влияние на всю экосистему Ethereum. Это преобразование не только изменит опыт разработчиков, но и радикально изменит конкурентную среду Layer-2 решений и откроет новые экономические модели верификации.

Rollup: новая расстановка сил между Optimistic и ZK

Внедрение RISC-V на уровне исполнения L1 по-разному повлияет на два основных типа Rollup.

Optimistic Rollup (например, Arbitrum, Optimism) столкнутся с архитектурными вызовами. Их модель безопасности зависит от повторного исполнения спорных транзакций через L1 EVM для fraud proof. Если EVM на L1 будет заменён, эта модель разрушится. Проекты окажутся перед выбором: либо провести масштабную инженерную перестройку fraud proof под новую VM L1, либо полностью отказаться от модели безопасности Ethereum.

В отличие от них, ZK Rollup получат стратегическое преимущество. Большинство ZK Rollup уже используют RISC-V как внутреннюю ISA. L1, «говорящий на том же языке», позволит им интегрироваться теснее и эффективнее. Джастин Дрейк описывает будущее «нативных Rollup»: L2 становится специализированным экземпляром среды исполнения L1, используя встроенную VM для бесшовного сеттлмента. Такое выравнивание приведёт к следующим изменениям:

· Упрощение технологического стека: L2-командам больше не нужно строить сложные мосты между внутренней средой исполнения RISC-V и EVM.

· Повторное использование инструментов и кода: Компиляторы, отладчики и инструменты формальной верификации, разработанные для L1 RISC-V, могут быть использованы L2 напрямую, что значительно снижает издержки разработки.

· Выравнивание экономических стимулов: Gas-фии L1 будут точнее отражать реальные издержки ZK-доказательств на базе RISC-V, формируя более справедливую экономическую модель.

Новая эра для разработчиков и пользователей

Для разработчиков Ethereum этот переход будет постепенным, а не разрушительным.

Разработчики получат доступ к более широкой и зрелой экосистеме разработки ПО. Как отмечает Виталик Бутерин, разработчики смогут «писать контракты на Rust, и эти опции будут сосуществовать». При этом он прогнозирует, что «Solidity и Vyper останутся популярными из-за своей элегантности для логики смарт-контрактов». Использование основных языков программирования и их огромных библиотек через LLVM станет революцией. Виталик сравнивает это с «опытом NodeJS», когда разработчик может писать код для on-chain и off-chain на одном языке, что упрощает разработку.

Для пользователей это преобразование приведёт к снижению издержек и повышению производительности сети. Ожидается, что стоимость доказательства снизится примерно в 100 раз — с нескольких долларов до нескольких центов за транзакцию или даже меньше. Это напрямую приведёт к снижению комиссий L1 и L2. Такая экономическая эффективность откроет путь к видению «Gigagas L1» с производительностью около 10,000 TPS, создавая условия для более сложных и ценных on-chain приложений.

Succinct Labs и SP1: строя доказуемое будущее уже сегодня

Ethereum готовится к рывку. «Масштабирование L1, масштабирование блоков» — стратегическая задача внутри EF Protocol Cluster. Ожидается, что в ближайшие 6–12 месяцев производительность значительно вырастет.

Команды вроде Succinct Labs уже на практике демонстрируют теоретические преимущества RISC-V, делая их убедительным кейсом для этого предложения.

SP1 от Succinct Labs — высокопроизводительный, open-source zkVM на базе RISC-V, доказывающий жизнеспособность нового архитектурного подхода. SP1 реализует философию «precompile-centric», идеально решая криптографические узкие места EVM. В отличие от традиционного медленного и жёстко закодированного подхода, SP1 выносит ресурсоёмкие операции (например, Keccak hash) в специально оптимизированные ZK-цепи, вызываемые через стандартные инструкции ECALL. Такой подход сочетает производительность кастомного железа с гибкостью софта, предоставляя разработчикам более эффективные и масштабируемые решения.

Влияние Succinct Labs уже заметно. Их продукт OP Succinct использует SP1 для добавления zero-knowledge-доказательств в Optimistic Rollups (ZK-ify). Как объясняет сооснователь Uma Roy:

«Rollup на OP Stack больше не нужно ждать семь дней для финального подтверждения и вывода средств... теперь подтверждение занимает всего час. Это потрясающее ускорение».

Этот прорыв решает ключевую проблему всей экосистемы OP Stack. Кроме того, инфраструктура Succinct — Succinct Prover Network — задумана как децентрализованный рынок генерации доказательств, демонстрируя жизнеспособную экономическую модель для будущего верифицируемых вычислений. Их работа — не просто proof-of-concept, а реальный план будущего, описанный в этой статье.

Как Ethereum снижает риски

Одно из главных преимуществ RISC-V — достижимость «святого Грааля» формальной верификации, то есть математического доказательства корректности системы. Спецификация EVM написана на естественном языке в Yellow Paper и трудно формализуема. У RISC-V есть официальная, машинно-читаемая спецификация SAIL, служащая чётким «золотым эталоном» поведения.

Это прокладывает путь к более высокой безопасности. Как отмечает Алекс Хикс из Ethereum Foundation, уже ведётся работа по «формальной верификации zkVM RISC-V-цепей с официальной спецификацией RISC-V, извлечённой в Lean». Это веха, переводящая доверие от подверженных ошибкам человеческих реализаций к верифицируемым математическим доказательствам, открывая новые горизонты для безопасности блокчейна.

Ключевые риски трансформации

Несмотря на многочисленные преимущества архитектуры L1 на RISC-V, она приносит и новые сложные вызовы.

Проблема учёта Gas

Создание детерминированной и справедливой модели Gas для универсальной ISA — нерешённая задача. Простое подсчёт инструкций уязвим для DoS-атак. Например, злоумышленник может создать программу, постоянно вызывающую промахи кэша, что приведёт к высоким затратам ресурсов при низких Gas-фии. Это серьёзный вызов для стабильности сети и экономической модели.

Безопасность инструментов и проблема «воспроизводимых сборок»

Это самый важный и недооценённый риск трансформации. Модель безопасности смещается с on-chain VM на off-chain компиляторы (например, LLVM), которые очень сложны и содержат известные уязвимости. Атакующий может использовать баги компилятора, чтобы превратить безобидный исходный код в вредоносный байткод. Кроме того, обеспечение полного соответствия on-chain бинарников исходному коду («воспроизводимые сборки») крайне сложно. Незначительные различия в окружении сборки могут привести к разным бинарникам, что подрывает прозрачность и доверие. Эти проблемы ставят под угрозу безопасность разработчиков и пользователей.

Стратегии смягчения

Дальнейший путь требует многоуровневой защиты.

Постепенное внедрение

Пошаговый, многоэтапный план перехода — ключевая стратегия управления рисками. Внедряя RISC-V сначала как замену предкомпиляций, затем в режиме двух VM, сообщество может накапливать опыт и уверенность в низкорисковой среде, избегая необратимых изменений. Такой постепенный подход создаёт стабильную основу для технологической трансформации.

Комплексный аудит: fuzzing и формальная верификация

Хотя формальная верификация — конечная цель, она должна сочетаться с постоянным интенсивным тестированием. Как показал Валентин из Diligence Security на звонке Ethproofs, их инструмент Argus для fuzzing уже обнаружил 11 критических уязвимостей целостности и корректности в ведущих zkVM. Это доказывает, что даже лучшие системы могут содержать баги, выявляемые только агрессивным тестированием. Сочетание fuzzing и формальной верификации обеспечивает максимальную безопасность.

Стандартизация

Чтобы избежать фрагментации экосистемы, сообществу следует выбрать единую, стандартизированную конфигурацию RISC-V. Скорее всего, это будет комбинация RV64GC и совместимого с Linux ABI, так как она наиболее поддерживается основными языками и инструментами, максимизируя преимущества новой экосистемы. Стандартизация повысит эффективность разработчиков и заложит прочную основу для долгосрочного развития экосистемы.

Верифицируемое будущее Ethereum

Предложение заменить EVM на RISC-V — не просто постепенное обновление, а фундаментальная реконструкция исполнительного слоя Ethereum. Эта амбициозная концепция призвана устранить глубокие узкие места масштабируемости, упростить протокол и выровнять платформу с более широкой экосистемой универсальных вычислений. Несмотря на огромные технические и социальные вызовы, долгосрочные стратегические выгоды оправдывают столь смелое начинание.

Трансформация фокусируется на ряде ключевых компромиссов:

· Баланс между огромным приростом производительности ZK-нативной архитектуры и необходимостью обратной совместимости;

· Компромисс между преимуществами безопасности от упрощения протокола и инерцией сетевого эффекта EVM;

· Выбор между мощью универсальной экосистемы и рисками, связанными с зависимостью от сложных сторонних инструментов.

В конечном итоге эта архитектурная трансформация станет ключом к выполнению обещания Lean Execution и важнейшей частью видения Lean Ethereum. Она превратит L1 Ethereum из простой платформы для смарт-контрактов в эффективный и безопасный слой расчётов и доступности данных, специально созданный для поддержки огромного мира верифицируемых вычислений.

Как сказал Виталик Бутерин: «Финальная цель —... дать ZK-snark всему».

Проекты вроде Ethproofs предоставляют объективные данные и платформу для сотрудничества, а команда Succinct Labs с их SP1 zkVM предлагает реальный план для этого будущего. Приняв RISC-V, Ethereum не только решает проблему масштабируемости, но и становится базовым слоем доверия для следующего поколения интернета — третьим криптографическим примитивом после хэшей и подписей, движимым SNARK.

Доказательство мира софта — начало новой криптоэры.

Узнать больше: