Autor original: jaehaerys.eth, investigador en criptografía
Traducción original: Shenchao TechFlow
Resumen
Ethereum se está preparando para su transformación arquitectónica más importante desde su creación: reemplazar EVM por RISC-V.
La razón es simple: en un futuro centrado en el conocimiento cero (ZK), EVM se ha convertido en un cuello de botella de rendimiento:
· El zkEVM actual depende de un intérprete, lo que provoca una disminución del rendimiento de 50 a 800 veces;
· El módulo de precompilación hace que el protocolo sea más complejo y aumenta el riesgo;
· El diseño de 256 bits de la pila tiene una eficiencia muy baja al generar pruebas.
Solución RISC-V:
· Diseño minimalista (aproximadamente 47 instrucciones básicas) + ecosistema LLVM maduro (compatible con lenguajes como Rust, C++, Go, etc.);
· Se ha convertido en el estándar de zkVM de facto (90% de los proyectos lo adoptan);
· Cuenta con una norma SAIL formal (en comparación con el ambiguo libro amarillo) → Implementa una verificación estricta;
· El camino de prueba de hardware (ASICs/FPGAs) está en prueba (SP1, Nervos, Cartesi, etc.).
El proceso de migración se divide en tres etapas:
· Reemplazar RISC-V como módulo precompilado (pruebas de bajo riesgo);
· Era de las dobles máquinas virtuales: EVM y RISC-V coexistiendo y completamente interoperables;
· Reimplementación de EVM en RISC-V (estrategia Rosetta).
Impacto del ecosistema:
· Los Rollups optimistas (como Arbitrum y Optimism) necesitan reconstruir el mecanismo de prueba de fraude;
· Rollup de tipo de conocimiento cero (como Polygon, zkSync, Scroll) obtendrá una gran ventaja → más barato, más rápido, más simple;
· Los desarrolladores pueden utilizar bibliotecas de lenguajes como Rust, Go y Python directamente en la capa L1;
· Los usuarios disfrutarán de un costo de prueba aproximadamente 100 veces menor → Camino a Gigagas L1 (aproximadamente 10,000 TPS).
Finalmente, Ethereum evolucionará de una "máquina virtual de contratos inteligentes" a una capa de confianza minimalista y verificable de Internet, cuyo objetivo final es "hacer que todo sea ZK-Snark".
El cruce de Ethereum
Vitalik Buterin dijo una vez: "El objetivo incluye... hacer que todo sea ZK-Snark."
La culminación de la prueba de conocimiento cero (ZK) es inevitable, y su argumento central es muy simple: Ethereum está comenzando desde cero, reestructurándose sobre la base de la prueba de conocimiento cero. Esto marca el punto final técnico del protocolo: a través de la reestructuración de L1, alcanzando su forma final, impulsada por un zkVM de alto rendimiento respaldado por un equipo de desarrollo central (como Succinct).
Con esta visión como objetivo final, Ethereum se encuentra en el momento más importante de transformación arquitectónica desde su creación. Esta discusión ya no se trata de actualizaciones graduales, sino de una reconstrucción completa de su núcleo computacional: la sustitución de la Máquina Virtual de Ethereum (EVM). Esta medida es la piedra angular de la visión más amplia de "Ethereum Esbelto" (Lean Ethereum).
La visión de Lean Ethereum tiene como objetivo simplificar sistemáticamente todo el protocolo, dividiéndolo en tres módulos centrales: Lean Consensus, Lean Data y Lean Execution. En cuanto a los problemas centrales de Lean Execution, uno de los más críticos es: ¿se ha convertido la EVM en el principal cuello de botella para el desarrollo futuro de Ethereum, como motor que impulsa la revolución de los contratos inteligentes?
Como dijo Justin Drake de la Fundación Ethereum, el objetivo a largo plazo de Ethereum siempre ha sido "Snarkificar todo" (Snarkify everything), que es una poderosa herramienta capaz de mejorar las diferentes capas del protocolo. Sin embargo, durante mucho tiempo, este objetivo se asemejaba más a un "plano inalcanzable", ya que su realización requería el concepto de prueba en tiempo real (real-time proving). Y ahora, con la prueba en tiempo real convirtiéndose gradualmente en una realidad, la ineficiencia teórica del EVM se ha transformado en un problema práctico que requiere solución.
Este artículo analizará en profundidad los argumentos técnicos y estratégicos sobre la migración de Ethereum L1 a la arquitectura de conjunto de instrucciones RISC-V. Esta medida no solo promete liberar una escalabilidad sin precedentes, sino que también simplificará la estructura del protocolo y alineará a Ethereum con el futuro de la computación verificable.
¿Qué cambios han ocurrido realmente?
Antes de discutir el «por qué», es necesario aclarar «qué» está cambiando.
EVM (Máquina Virtual de Ethereum) es el entorno de ejecución de contratos inteligentes de Ethereum, conocido como la "computadora mundial" que procesa transacciones y actualiza el estado de la blockchain. A lo largo de los años, su diseño ha sido revolucionario, sentando las bases para el nacimiento de las finanzas descentralizadas (DeFi) y el ecosistema de NFT. Sin embargo, esta arquitectura personalizada de hace casi una década ha acumulado una gran cantidad de deuda técnica.
En comparación, RISC-V no es un producto, sino un estándar abierto: un "alfabeto" de diseño de procesadores genérico y gratuito. Como destacó Jeremy Bruestle en la conferencia Ethproofs, sus principios clave lo convierten en una excelente opción para este papel:
· Minimalismo: El conjunto de instrucciones base de RISC-V es extremadamente simple, con solo alrededor de 40 a 47 instrucciones. Como dijo Jeremy, esto lo hace "casi perfectamente adecuado para el caso de uso de nuestra máquina universal súper minimalista".
· Diseño modular: funciones más complejas se añaden mediante extensiones opcionales. Esta característica es crucial, ya que permite que el núcleo se mantenga simple, mientras se expande la funcionalidad según las necesidades, sin imponer complejidades innecesarias al protocolo base.
· Ecosistema abierto: RISC-V cuenta con un amplio y maduro soporte de herramientas, incluyendo el compilador LLVM, que permite a los desarrolladores utilizar lenguajes de programación populares como Rust, C++ y Go. Como mencionó Justin Drake: "Las herramientas en torno al compilador son muy abundantes, mientras que construir un compilador es extremadamente difícil... por lo tanto, el valor de tener estas cadenas de herramientas de compilador es muy alto." RISC-V permite que Ethereum herede gratuitamente estas herramientas listas para usar.
Problemas de sobrecarga del intérprete
La razón para impulsar el reemplazo de EVM no es un único defecto, sino la convergencia de múltiples limitaciones fundamentales que ya no se pueden ignorar en un contexto futuro centrado en pruebas de conocimiento cero. Estas limitaciones incluyen los cuellos de botella de rendimiento en los sistemas de pruebas de conocimiento cero, así como los riesgos derivados de la creciente complejidad acumulada dentro del protocolo.
El impulso más urgente para esta transformación es la ineficiencia inherente del EVM en los sistemas de pruebas de conocimiento cero. A medida que Ethereum avanza gradualmente hacia un modelo que valida el estado de L1 a través de pruebas ZK, el rendimiento de los probadores se convierte en el mayor cuello de botella.
El problema radica en la forma en que funciona actualmente zkEVM. No realizan pruebas de conocimiento cero directamente sobre EVM, sino sobre el intérprete de EVM, que a su vez se compila en RISC-V. Vitalik Buterin ha señalado este problema central sin rodeos:
「……si la forma de implementación de zkVM es compilar la ejecución de EVM en contenido que finalmente se convierte en código RISC-V, ¿por qué no exponer directamente el RISC-V subyacente a los desarrolladores de contratos inteligentes? De esta manera, se puede eliminar completamente el costo de toda la máquina virtual externa。」
Esta capa adicional de explicación conlleva una gran pérdida de rendimiento. Las estimaciones indican que, en comparación con la prueba de programas nativos, esta capa podría provocar una disminución del rendimiento de entre 50 y 800 veces. Después de optimizar otros cuellos de botella (como al cambiar al algoritmo hash Poseidon), esta parte de "ejecución de bloques" aún ocupará el 80-90% de todo el tiempo de prueba, convirtiendo a EVM en el obstáculo final y más complicado para escalar L1. Al eliminar esta capa, Vitalik espera que la eficiencia de ejecución podría aumentar 100 veces.
trampa de deuda técnica
Para compensar la falta de rendimiento de EVM en ciertas operaciones criptográficas, Ethereum introdujo contratos precompilados: funciones especializadas que están codificadas directamente en el protocolo. Aunque esta solución parecía pragmática en su momento, hoy ha causado la situación "mala" mencionada por Vitalik Buterin:
"La precompilación es catastrófica para nosotros... ha expandido enormemente la biblioteca de código confiable de Ethereum... y ha causado varios problemas graves que casi llevaron a fallos de consenso."
Esta complejidad es sorprendente. Vitalik ejemplifica que el código de envoltura de un solo contrato precompilado (como modexp) es más complejo que todo el intérprete RISC-V, mientras que la lógica precompilada es, de hecho, más engorrosa. Agregar nuevos contratos precompilados requiere pasar por un proceso de bifurcación dura lento y lleno de controversias políticas, lo que obstaculiza gravemente la innovación de aplicaciones que necesitan nuevos primitivos criptográficos. A esto, Vitalik llegó a una conclusión clara:
"Creo que deberíamos dejar de agregar cualquier nuevo contrato precompilado a partir de hoy."
Deuda técnica de la arquitectura de Ethereum
El diseño central de EVM refleja las prioridades de épocas pasadas, pero ya no es adecuado para las demandas de cálculo modernas. EVM eligió una arquitectura de 256 bits para manejar valores criptográficos, pero esta arquitectura es extremadamente ineficiente para enteros de 32 o 64 bits que se utilizan comúnmente en contratos inteligentes. Esta ineficiencia es especialmente costosa en sistemas ZK. Como explicó Vitalik:
"Cuando se utilizan números más pequeños, cada número en realidad no ahorra ningún recurso, y la complejidad aumenta de dos a cuatro veces."
Además, la arquitectura de pila de EVM es menos eficiente que la arquitectura de registros de RISC-V y de las CPU modernas. Requiere más instrucciones para completar la misma operación, lo que también hace que la optimización del compilador sea más compleja.
Estos problemas, incluidos los cuellos de botella en el rendimiento de las pruebas ZK, la complejidad de las precompilaciones y las elecciones de arquitectura obsoletas, conforman un motivo convincente y urgente: Ethereum debe ir más allá de EVM y adoptar arquitecturas tecnológicas más adecuadas para el futuro.
RISC-V plano: remodelar el futuro de Ethereum con una base más sólida
Las ventajas de RISC-V no solo radican en las deficiencias de EVM, sino también en la poderosa filosofía de diseño que posee. Su arquitectura ofrece una base robusta, simple y verificable, lo que la hace muy adecuada para entornos de alto riesgo como Ethereum.
¿Por qué los estándares abiertos son superiores al diseño personalizado?
A diferencia de la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) personalizada que necesita construir todo el ecosistema de software desde cero, RISC-V es un estándar abierto maduro que cuenta con las siguientes tres ventajas clave:
ecosistema maduro
Al adoptar RISC-V, Ethereum puede aprovechar décadas de avances colectivos en el campo de la informática. Como explicó Justin Drake, esto le brinda a Ethereum la oportunidad de utilizar herramientas de clase mundial directamente:
"Hay un componente de infraestructura llamado LLVM, que es un conjunto de herramientas de compilador que te permite compilar lenguajes de programación de alto nivel en uno de varios objetivos de backend. Uno de los backends soportados es RISC-V. Así que si soportas RISC-V, puedes soportar automáticamente todos los lenguajes de alto nivel que LLVM soporta."
Esto reduce enormemente la barrera de entrada para el desarrollo, permitiendo que millones de desarrolladores familiarizados con lenguajes como Rust, C++ y Go puedan empezar fácilmente.
La filosofía de diseño minimalista de RISC-V es una característica intencionada, no una limitación. Su conjunto de instrucciones básico contiene solo alrededor de 47 instrucciones, lo que mantiene el núcleo de la máquina virtual extremadamente simple. Esta simplicidad tiene ventajas significativas en términos de seguridad, ya que una base de código confiable más pequeña es más fácil de auditar y verificar formalmente.
El estándar de hechos en el ámbito de las pruebas de conocimiento cero. Más importante aún, el ecosistema zkVM ya ha tomado decisiones. Como señala Justin Drake, se puede observar una tendencia clara a partir de los datos de Ethproofs:
"RISC-V es la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) líder para el backend de zkVM."
En los diez zkVM que pueden probar bloques de Ethereum, nueve han elegido RISC-V como su arquitectura objetivo. Esta convergencia del mercado ha liberado una poderosa señal: Ethereum no está haciendo un intento especulativo al adoptar RISC-V, sino que se alinea con un estándar que ya ha sido validado en la práctica y reconocido por un proyecto que construye su futuro de conocimiento cero.
Nacido para la confianza, no solo para ejecutar
Además de su amplio ecosistema, la arquitectura interna de RISC-V es especialmente adecuada para construir sistemas seguros y verificables. En primer lugar, RISC-V cuenta con una especificación formal y legible por máquina: SAIL. Esto representa un gran avance en comparación con la especificación del EVM (que existe principalmente en forma de texto en el "libro amarillo"). El "libro amarillo" presenta cierta ambigüedad, mientras que la especificación SAIL proporciona un "estándar de oro" que puede apoyar pruebas de corrección matemática críticas, lo cual es vital para proteger protocolos de gran valor. Como mencionó Alex Hicks de la Fundación Ethereum (EF) en la conferencia Ethproofs, esto permite que los circuitos zkVM se puedan verificar directamente "con la especificación oficial de RISC-V". En segundo lugar, RISC-V incluye una arquitectura privilegiada, una característica a menudo pasada por alto pero crucial para la seguridad. Define diferentes niveles de operación, que incluyen principalmente el modo usuario (para aplicaciones no confiables, como contratos inteligentes) y el modo supervisor (para el "núcleo de ejecución" confiable). Diego de Cartesi explicó esto en profundidad:
"El sistema operativo en sí mismo debe protegerse de la influencia de otros códigos. Necesita aislar la ejecución de diferentes programas entre sí, y todos estos mecanismos son parte del estándar RISC-V."
En la arquitectura de RISC-V, los contratos inteligentes que se ejecutan en modo de usuario (User Mode) no pueden acceder directamente al estado de la blockchain. En cambio, necesitan hacer una solicitud a un núcleo confiable que se ejecuta en modo supervisor (Supervisor Mode) a través de una instrucción ECALL (llamada de entorno) especial. Este mecanismo construye un límite de seguridad impuesto por hardware, que es más robusto y fácil de verificar que el modelo de sandbox de software que depende únicamente de EVM.
La visión de Vitalik
Esta transformación se concibe como un proceso gradual y por etapas, para asegurar la estabilidad del sistema y la compatibilidad hacia atrás. Como lo expuso el fundador de Ethereum, Vitalik Buterin, este enfoque pretende lograr un desarrollo "evolutivo" en lugar de una transformación "revolucionaria".
Primer paso: precompilación alternativa
En la fase inicial, se adoptará el enfoque más conservador, introduciendo funciones limitadas de la nueva máquina virtual (VM). Como sugirió Vitalik Buterin: "Podemos comenzar a usar la nueva VM en escenarios limitados, como sustituir las funciones precompiladas." En concreto, esto suspenderá la adición de nuevas funciones precompiladas de EVM, sustituyéndolas por funciones necesarias implementadas a través de programas RISC-V aprobados por una lista blanca. Este enfoque permite que la nueva VM realice pruebas en un entorno de bajo riesgo en la red principal, mientras actúa como intermediaria entre los dos entornos de ejecución a través del cliente de Ethereum.
Segundo paso: coexistencia de dos máquinas virtuales
La siguiente etapa será "abrir la nueva VM directamente a los usuarios". Los contratos inteligentes podrán indicar, a través de etiquetas, si su bytecode es EVM o RISC-V. La característica clave es lograr una interoperabilidad sin problemas: "los dos tipos de contratos podrán llamarse entre sí." Esta funcionalidad se implementará a través de llamadas del sistema (ECALL), permitiendo que las dos máquinas virtuales colaboren en el mismo ecosistema.
Paso tres: EVM como contrato simulado (estrategia "Rosetta")
El objetivo final es lograr una simplificación extrema del protocolo. En esta etapa, "usaremos EVM como una de las implementaciones en la nueva VM." El EVM estandarizado se convertirá en un contrato inteligente verificado formalmente que se ejecuta en la RISC-V L1 nativa. Esto no solo asegura el soporte permanente para aplicaciones anteriores, sino que también permite a los desarrolladores de clientes mantener solo un motor de ejecución simplificado, lo que reduce significativamente la complejidad y los costos de mantenimiento.
Efecto de ondas en el ecosistema
La transición de EVM a RISC-V no es solo una transformación del protocolo central, sino que tendrá un profundo impacto en todo el ecosistema de Ethereum. Esta transformación no solo remodelará la experiencia de los desarrolladores, sino que también cambiará fundamentalmente el panorama competitivo de las soluciones Layer-2 y desbloqueará nuevos modelos de validación económica.
Reubicación de Rollup: El enfrentamiento entre Optimistic y ZK
La adopción de la capa de ejecución RISC-V en la capa L1 tendrá un impacto radicalmente diferente en los dos tipos principales de Rollup.
Las Optimistic Rollups (como Arbitrum y Optimism) enfrentan desafíos de arquitectura. Su modelo de seguridad depende de resolver pruebas de fraude mediante la reejecución de transacciones controvertidas a través del EVM de L1. Si el EVM de L1 se reemplaza, este modelo se desmoronará por completo. Estos proyectos enfrentarán una difícil elección: o realizar una reingeniería a gran escala, diseñando un sistema de prueba de fraude para el nuevo VM de L1, o desvincularse completamente del modelo de seguridad de Ethereum.
En comparación, ZK Rollup obtendrá una enorme ventaja estratégica. La gran mayoría de los ZK Rollup ya han adoptado RISC-V como su arquitectura de conjunto de instrucciones interna (ISA). Un L1 que "hable el mismo idioma" le permitirá lograr una integración más estrecha y eficiente. Justin Drake propuso la visión futura de los "Rollup nativos": L2 se convierte en una instancia especializada del entorno de ejecución del propio L1, aprovechando la VM incorporada de L1 para lograr una liquidación sin fisuras. Esta alineación traerá los siguientes cambios:
· Simplificación de la pila tecnológica: el equipo de L2 ya no necesitará construir mecanismos de puente complejos entre el entorno de ejecución RISC-V interno y el EVM.
· Reutilización de herramientas y código: Los compiladores, depuradores y herramientas de verificación formal desarrollados para el entorno L1 RISC-V pueden ser utilizados directamente por L2, reduciendo significativamente los costos de desarrollo.
· Alineación de incentivos económicos: Las tarifas de Gas de L1 reflejarán de manera más precisa el costo real de verificación ZK basado en RISC-V, formando así un modelo económico más razonable.
La nueva era entre desarrolladores y usuarios
Para los desarrolladores de Ethereum, esta transformación será gradual, no destructiva.
Para los desarrolladores, tendrán acceso a un ecosistema de desarrollo de software más amplio y maduro. Como señaló Vitalik Buterin, los desarrolladores "podrán escribir contratos en Rust, mientras que estas opciones pueden coexistir". Al mismo tiempo, predijo que "Solidity y Vyper seguirán siendo populares a largo plazo debido a su elegante diseño en la lógica de contratos inteligentes". Usar lenguajes de programación de vanguardia y sus vastos recursos de biblioteca a través de la cadena de herramientas LLVM será revolucionario. Vitalik lo comparó con una experiencia "al estilo NodeJS", donde los desarrolladores pueden escribir código en la cadena y fuera de la cadena en el mismo lenguaje, logrando una integración en el desarrollo.
Para los usuarios, esta transformación finalmente proporcionará una experiencia de red de menor costo y mayor rendimiento. Se espera que los costos de prueba se reduzcan en aproximadamente 100 veces, de varios dólares por transacción a unos pocos centavos o incluso menos. Esto se traduce directamente en menores tarifas de L1 y tarifas de liquidación de L2. Esta viabilidad económica desbloqueará la visión de "Gigagas L1", con el objetivo de alcanzar un rendimiento de aproximadamente 10,000 TPS, allanando el camino para aplicaciones en cadena más complejas y de mayor valor en el futuro.
Succinct Labs y SP1: Construyendo pruebas del futuro en el presente
Ethereum está a punto de despegar. "Escalar L1, escalar bloques" es una tarea estratégica urgente dentro del grupo de protocolos de EF. Se espera que en los próximos 6 a 12 meses se logren mejoras significativas en el rendimiento.
Equipos como Succinct Labs han demostrado en la práctica las ventajas teóricas de RISC-V, y su trabajo se ha convertido en un caso sólido para validar esta propuesta.
SP1, desarrollado por Succinct Labs, es un zkVM de alto rendimiento y de código abierto basado en RISC-V, que valida la viabilidad de un nuevo enfoque arquitectónico. SP1 adopta la filosofía "centrada en precompilación" (precompile-centric), resolviendo perfectamente el problema del cuello de botella criptográfico del EVM. A diferencia del enfoque tradicional que depende de precompilaciones lentas y codificadas de manera rígida, SP1 descarga operaciones intensivas como el hash Keccak en circuitos ZK diseñados específicamente y optimizados manualmente, accediendo a ellos a través de instrucciones ECALL estándar. Este enfoque combina el rendimiento del hardware personalizado con la flexibilidad del software, proporcionando a los desarrolladores una solución más eficiente y escalable.
El impacto real de Succinct Labs ya se ha hecho evidente. Su producto OP Succinct utiliza SP1 para dotar a Optimistic Rollups de capacidades de prueba de cero conocimiento (ZK-ify). Como explicó Uma Roy, cofundadora de Succinct:
"Con Rollup que utiliza OP Stack, ya no es necesario esperar siete días para completar la confirmación final y el retiro... ahora solo toma una hora para completar la confirmación. Este aumento de velocidad es increíble."
Esta ruptura resuelve un punto crítico en todo el ecosistema de OP Stack. Además, la infraestructura de Succinct, la Succinct Prover Network, está diseñada como un mercado descentralizado de generación de pruebas, demostrando un modelo económico viable para la computación verificable en el futuro. Su trabajo no solo es una prueba de concepto, sino también un plan futuro factible, tal como se describe en este artículo.
¿Cómo puede Ethereum reducir el riesgo?
Una de las grandes ventajas de RISC-V es que hace que el santo grial de la verificación formal, que es demostrar matemáticamente la corrección de un sistema, sea un objetivo alcanzable. La especificación de EVM está escrita en lenguaje natural en el Yellow Paper, lo cual es difícil de formalizar. En cambio, RISC-V cuenta con una especificación SAIL oficial y legible por máquina, que proporciona una "referencia dorada" clara para su comportamiento.
Esto allana el camino para una mayor seguridad. Como señaló Alex Hicks de la Fundación Ethereum, actualmente se está trabajando en "extraer el circuito zkVM RISC-V y la especificación oficial de RISC-V a Lean para la verificación formal". Este es un avance monumental que transfiere la confianza de implementaciones humanas propensas a errores a pruebas matemáticas verificables, abriendo nuevas alturas para la seguridad de la blockchain.
Los principales riesgos de la transformación
A pesar de las numerosas ventajas de la arquitectura RISC-V en L1, también presenta nuevos desafíos complejos.
Problema de medición de Gas
Crear un modelo de Gas determinista y justo para una arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) es un problema aún no resuelto. Los métodos simples de conteo de instrucciones son vulnerables a ataques de denegación de servicio. Por ejemplo, un atacante puede diseñar un programa que desencadene repetidamente fallos de caché, provocando un alto consumo de recursos con un costo de Gas muy bajo. Este tipo de problema plantea graves desafíos para la estabilidad de la red y el modelo económico.
Seguridad de la cadena de herramientas y el problema de la "construcción reproducible"
Este es el riesgo más importante y a menudo subestimado en el proceso de transformación. El modelo de seguridad ha pasado de depender de máquinas virtuales en la cadena a depender de compiladores fuera de la cadena (como LLVM), y estos compiladores son extremadamente complejos y se sabe que contienen vulnerabilidades. Los atacantes pueden aprovechar las vulnerabilidades del compilador para convertir código fuente aparentemente inofensivo en bytecode malicioso. Además, asegurar que los binarios compilados en la cadena coincidan completamente con el código fuente público, es decir, el problema de "construcción reproducible", también es extremadamente difícil. Las pequeñas diferencias en el entorno de construcción pueden dar lugar a la generación de diferentes binarios, lo que afecta la transparencia y la confianza. Estos problemas representan un gran desafío para la seguridad de desarrolladores y usuarios.
estrategia de mitigación
El camino hacia adelante requiere estrategias de defensa multicapa.
Promoción por fases
La adopción de un plan de transición gradual y por etapas es la estrategia clave para abordar los riesgos. Al introducir primero RISC-V como una alternativa precompilada y luego ejecutarlo en un entorno de doble máquina virtual, la comunidad puede acumular experiencia operativa y construir confianza en un entorno de bajo riesgo, evitando cualquier cambio irreversible. Este enfoque progresivo proporciona una base estable para la transformación tecnológica.
Auditoría completa: pruebas difusas y verificación formal
A pesar de que la verificación formal es el objetivo final, debe combinarse con pruebas continuas y de alta intensidad. Como mostró Valentine de Diligence Security en la conferencia telefónica de Ethproofs, su herramienta de pruebas de fuzzing Argus ha descubierto 11 vulnerabilidades clave de solidez e integridad en el zkVM líder. Esto indica que incluso los sistemas mejor diseñados pueden tener vulnerabilidades que solo se pueden descubrir a través de pruebas rigurosas de adversidad. La combinación de pruebas de fuzzing y verificación formal proporciona una mayor garantía de seguridad del sistema.
estandarización
Para evitar la fragmentación del ecosistema, la comunidad debe adoptar una única configuración RISC-V estandarizada. Esta podría ser una combinación de RV64GC con un ABI compatible con Linux, ya que esta combinación tiene el apoyo más amplio en los lenguajes de programación y herramientas más populares, lo que puede maximizar las ventajas del nuevo ecosistema. La estandarización no solo puede mejorar la eficiencia de los desarrolladores, sino que también puede sentar una base sólida para el desarrollo a largo plazo del ecosistema.
El futuro verificable de Ethereum
La propuesta de reemplazar la máquina virtual de Ethereum (EVM) por RISC-V no es solo una actualización incremental, sino una reestructuración fundamental de la capa de ejecución de Ethereum. Esta ambiciosa visión tiene como objetivo abordar los cuellos de botella de escalabilidad profundos, simplificar la complejidad del protocolo y alinear la plataforma con un ecosistema más amplio en el ámbito de la computación general. A pesar de que esta transformación enfrenta enormes desafíos técnicos y sociales, los beneficios estratégicos a largo plazo son suficientes para legitimar este audaz esfuerzo.
Esta transformación se centra en una serie de ponderaciones clave:
· El equilibrio entre el enorme aumento de rendimiento que trae la arquitectura nativa de ZK y la urgente necesidad de compatibilidad hacia atrás;
· La compensación entre las ventajas de seguridad que ofrece un protocolo simplificado y la inercia de los enormes efectos de red de EVM;
· La elección entre la poderosa capacidad de un ecosistema universal y el riesgo de depender de complejas cadenas de herramientas de terceros.
En última instancia, esta transformación arquitectónica será clave para cumplir con el compromiso de "Ejecución Ágil" (Lean Execution) y será una parte importante de la visión de "Ethereum Ágil" (Lean Ethereum). Transformará el L1 de Ethereum de una simple plataforma de contratos inteligentes a una capa de liquidación y disponibilidad de datos eficiente y segura, diseñada específicamente para respaldar un vasto universo de computación verificable.
Como dijo Vitalik Buterin, "el objetivo es... proporcionar ZK-snark para todo."
Proyectos como Ethproofs proporcionan datos objetivos y plataformas de colaboración para esta transformación, mientras que el equipo de Succinct Labs, a través de la aplicación práctica de su SP1 zkVM, ofrece un plan operativo para este futuro. Al adoptar RISC-V, Ethereum no solo resuelve su propio cuello de botella de escalabilidad, sino que también se posiciona como la capa de confianza fundamental de la próxima generación de Internet, impulsada por el tercer gran primitivo criptográfico después de los hashes y las firmas: SNARK.
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Ethereum o se enfrenta a la mayor actualización de su historia: EVM fuera de línea, RISC-V toma el control
Título original: Goodbye EVM, Hello RISC-V
Autor original: jaehaerys.eth, investigador en criptografía
Traducción original: Shenchao TechFlow
Resumen
Ethereum se está preparando para su transformación arquitectónica más importante desde su creación: reemplazar EVM por RISC-V.
La razón es simple: en un futuro centrado en el conocimiento cero (ZK), EVM se ha convertido en un cuello de botella de rendimiento:
· El zkEVM actual depende de un intérprete, lo que provoca una disminución del rendimiento de 50 a 800 veces;
· El módulo de precompilación hace que el protocolo sea más complejo y aumenta el riesgo;
· El diseño de 256 bits de la pila tiene una eficiencia muy baja al generar pruebas.
Solución RISC-V:
· Diseño minimalista (aproximadamente 47 instrucciones básicas) + ecosistema LLVM maduro (compatible con lenguajes como Rust, C++, Go, etc.);
· Se ha convertido en el estándar de zkVM de facto (90% de los proyectos lo adoptan);
· Cuenta con una norma SAIL formal (en comparación con el ambiguo libro amarillo) → Implementa una verificación estricta;
· El camino de prueba de hardware (ASICs/FPGAs) está en prueba (SP1, Nervos, Cartesi, etc.).
El proceso de migración se divide en tres etapas:
· Reemplazar RISC-V como módulo precompilado (pruebas de bajo riesgo);
· Era de las dobles máquinas virtuales: EVM y RISC-V coexistiendo y completamente interoperables;
· Reimplementación de EVM en RISC-V (estrategia Rosetta).
Impacto del ecosistema:
· Los Rollups optimistas (como Arbitrum y Optimism) necesitan reconstruir el mecanismo de prueba de fraude;
· Rollup de tipo de conocimiento cero (como Polygon, zkSync, Scroll) obtendrá una gran ventaja → más barato, más rápido, más simple;
· Los desarrolladores pueden utilizar bibliotecas de lenguajes como Rust, Go y Python directamente en la capa L1;
· Los usuarios disfrutarán de un costo de prueba aproximadamente 100 veces menor → Camino a Gigagas L1 (aproximadamente 10,000 TPS).
Finalmente, Ethereum evolucionará de una "máquina virtual de contratos inteligentes" a una capa de confianza minimalista y verificable de Internet, cuyo objetivo final es "hacer que todo sea ZK-Snark".
El cruce de Ethereum
Vitalik Buterin dijo una vez: "El objetivo incluye... hacer que todo sea ZK-Snark."
La culminación de la prueba de conocimiento cero (ZK) es inevitable, y su argumento central es muy simple: Ethereum está comenzando desde cero, reestructurándose sobre la base de la prueba de conocimiento cero. Esto marca el punto final técnico del protocolo: a través de la reestructuración de L1, alcanzando su forma final, impulsada por un zkVM de alto rendimiento respaldado por un equipo de desarrollo central (como Succinct).
Con esta visión como objetivo final, Ethereum se encuentra en el momento más importante de transformación arquitectónica desde su creación. Esta discusión ya no se trata de actualizaciones graduales, sino de una reconstrucción completa de su núcleo computacional: la sustitución de la Máquina Virtual de Ethereum (EVM). Esta medida es la piedra angular de la visión más amplia de "Ethereum Esbelto" (Lean Ethereum).
La visión de Lean Ethereum tiene como objetivo simplificar sistemáticamente todo el protocolo, dividiéndolo en tres módulos centrales: Lean Consensus, Lean Data y Lean Execution. En cuanto a los problemas centrales de Lean Execution, uno de los más críticos es: ¿se ha convertido la EVM en el principal cuello de botella para el desarrollo futuro de Ethereum, como motor que impulsa la revolución de los contratos inteligentes?
Como dijo Justin Drake de la Fundación Ethereum, el objetivo a largo plazo de Ethereum siempre ha sido "Snarkificar todo" (Snarkify everything), que es una poderosa herramienta capaz de mejorar las diferentes capas del protocolo. Sin embargo, durante mucho tiempo, este objetivo se asemejaba más a un "plano inalcanzable", ya que su realización requería el concepto de prueba en tiempo real (real-time proving). Y ahora, con la prueba en tiempo real convirtiéndose gradualmente en una realidad, la ineficiencia teórica del EVM se ha transformado en un problema práctico que requiere solución.
Este artículo analizará en profundidad los argumentos técnicos y estratégicos sobre la migración de Ethereum L1 a la arquitectura de conjunto de instrucciones RISC-V. Esta medida no solo promete liberar una escalabilidad sin precedentes, sino que también simplificará la estructura del protocolo y alineará a Ethereum con el futuro de la computación verificable.
¿Qué cambios han ocurrido realmente?
Antes de discutir el «por qué», es necesario aclarar «qué» está cambiando.
EVM (Máquina Virtual de Ethereum) es el entorno de ejecución de contratos inteligentes de Ethereum, conocido como la "computadora mundial" que procesa transacciones y actualiza el estado de la blockchain. A lo largo de los años, su diseño ha sido revolucionario, sentando las bases para el nacimiento de las finanzas descentralizadas (DeFi) y el ecosistema de NFT. Sin embargo, esta arquitectura personalizada de hace casi una década ha acumulado una gran cantidad de deuda técnica.
En comparación, RISC-V no es un producto, sino un estándar abierto: un "alfabeto" de diseño de procesadores genérico y gratuito. Como destacó Jeremy Bruestle en la conferencia Ethproofs, sus principios clave lo convierten en una excelente opción para este papel:
· Minimalismo: El conjunto de instrucciones base de RISC-V es extremadamente simple, con solo alrededor de 40 a 47 instrucciones. Como dijo Jeremy, esto lo hace "casi perfectamente adecuado para el caso de uso de nuestra máquina universal súper minimalista".
· Diseño modular: funciones más complejas se añaden mediante extensiones opcionales. Esta característica es crucial, ya que permite que el núcleo se mantenga simple, mientras se expande la funcionalidad según las necesidades, sin imponer complejidades innecesarias al protocolo base.
· Ecosistema abierto: RISC-V cuenta con un amplio y maduro soporte de herramientas, incluyendo el compilador LLVM, que permite a los desarrolladores utilizar lenguajes de programación populares como Rust, C++ y Go. Como mencionó Justin Drake: "Las herramientas en torno al compilador son muy abundantes, mientras que construir un compilador es extremadamente difícil... por lo tanto, el valor de tener estas cadenas de herramientas de compilador es muy alto." RISC-V permite que Ethereum herede gratuitamente estas herramientas listas para usar.
Problemas de sobrecarga del intérprete
La razón para impulsar el reemplazo de EVM no es un único defecto, sino la convergencia de múltiples limitaciones fundamentales que ya no se pueden ignorar en un contexto futuro centrado en pruebas de conocimiento cero. Estas limitaciones incluyen los cuellos de botella de rendimiento en los sistemas de pruebas de conocimiento cero, así como los riesgos derivados de la creciente complejidad acumulada dentro del protocolo.
El impulso más urgente para esta transformación es la ineficiencia inherente del EVM en los sistemas de pruebas de conocimiento cero. A medida que Ethereum avanza gradualmente hacia un modelo que valida el estado de L1 a través de pruebas ZK, el rendimiento de los probadores se convierte en el mayor cuello de botella.
El problema radica en la forma en que funciona actualmente zkEVM. No realizan pruebas de conocimiento cero directamente sobre EVM, sino sobre el intérprete de EVM, que a su vez se compila en RISC-V. Vitalik Buterin ha señalado este problema central sin rodeos:
「……si la forma de implementación de zkVM es compilar la ejecución de EVM en contenido que finalmente se convierte en código RISC-V, ¿por qué no exponer directamente el RISC-V subyacente a los desarrolladores de contratos inteligentes? De esta manera, se puede eliminar completamente el costo de toda la máquina virtual externa。」
Esta capa adicional de explicación conlleva una gran pérdida de rendimiento. Las estimaciones indican que, en comparación con la prueba de programas nativos, esta capa podría provocar una disminución del rendimiento de entre 50 y 800 veces. Después de optimizar otros cuellos de botella (como al cambiar al algoritmo hash Poseidon), esta parte de "ejecución de bloques" aún ocupará el 80-90% de todo el tiempo de prueba, convirtiendo a EVM en el obstáculo final y más complicado para escalar L1. Al eliminar esta capa, Vitalik espera que la eficiencia de ejecución podría aumentar 100 veces.
trampa de deuda técnica
Para compensar la falta de rendimiento de EVM en ciertas operaciones criptográficas, Ethereum introdujo contratos precompilados: funciones especializadas que están codificadas directamente en el protocolo. Aunque esta solución parecía pragmática en su momento, hoy ha causado la situación "mala" mencionada por Vitalik Buterin:
"La precompilación es catastrófica para nosotros... ha expandido enormemente la biblioteca de código confiable de Ethereum... y ha causado varios problemas graves que casi llevaron a fallos de consenso."
Esta complejidad es sorprendente. Vitalik ejemplifica que el código de envoltura de un solo contrato precompilado (como modexp) es más complejo que todo el intérprete RISC-V, mientras que la lógica precompilada es, de hecho, más engorrosa. Agregar nuevos contratos precompilados requiere pasar por un proceso de bifurcación dura lento y lleno de controversias políticas, lo que obstaculiza gravemente la innovación de aplicaciones que necesitan nuevos primitivos criptográficos. A esto, Vitalik llegó a una conclusión clara:
"Creo que deberíamos dejar de agregar cualquier nuevo contrato precompilado a partir de hoy."
Deuda técnica de la arquitectura de Ethereum
El diseño central de EVM refleja las prioridades de épocas pasadas, pero ya no es adecuado para las demandas de cálculo modernas. EVM eligió una arquitectura de 256 bits para manejar valores criptográficos, pero esta arquitectura es extremadamente ineficiente para enteros de 32 o 64 bits que se utilizan comúnmente en contratos inteligentes. Esta ineficiencia es especialmente costosa en sistemas ZK. Como explicó Vitalik:
"Cuando se utilizan números más pequeños, cada número en realidad no ahorra ningún recurso, y la complejidad aumenta de dos a cuatro veces."
Además, la arquitectura de pila de EVM es menos eficiente que la arquitectura de registros de RISC-V y de las CPU modernas. Requiere más instrucciones para completar la misma operación, lo que también hace que la optimización del compilador sea más compleja.
Estos problemas, incluidos los cuellos de botella en el rendimiento de las pruebas ZK, la complejidad de las precompilaciones y las elecciones de arquitectura obsoletas, conforman un motivo convincente y urgente: Ethereum debe ir más allá de EVM y adoptar arquitecturas tecnológicas más adecuadas para el futuro.
RISC-V plano: remodelar el futuro de Ethereum con una base más sólida
Las ventajas de RISC-V no solo radican en las deficiencias de EVM, sino también en la poderosa filosofía de diseño que posee. Su arquitectura ofrece una base robusta, simple y verificable, lo que la hace muy adecuada para entornos de alto riesgo como Ethereum.
¿Por qué los estándares abiertos son superiores al diseño personalizado?
A diferencia de la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) personalizada que necesita construir todo el ecosistema de software desde cero, RISC-V es un estándar abierto maduro que cuenta con las siguientes tres ventajas clave:
ecosistema maduro
Al adoptar RISC-V, Ethereum puede aprovechar décadas de avances colectivos en el campo de la informática. Como explicó Justin Drake, esto le brinda a Ethereum la oportunidad de utilizar herramientas de clase mundial directamente:
"Hay un componente de infraestructura llamado LLVM, que es un conjunto de herramientas de compilador que te permite compilar lenguajes de programación de alto nivel en uno de varios objetivos de backend. Uno de los backends soportados es RISC-V. Así que si soportas RISC-V, puedes soportar automáticamente todos los lenguajes de alto nivel que LLVM soporta."
Esto reduce enormemente la barrera de entrada para el desarrollo, permitiendo que millones de desarrolladores familiarizados con lenguajes como Rust, C++ y Go puedan empezar fácilmente.
La filosofía de diseño minimalista de RISC-V es una característica intencionada, no una limitación. Su conjunto de instrucciones básico contiene solo alrededor de 47 instrucciones, lo que mantiene el núcleo de la máquina virtual extremadamente simple. Esta simplicidad tiene ventajas significativas en términos de seguridad, ya que una base de código confiable más pequeña es más fácil de auditar y verificar formalmente.
El estándar de hechos en el ámbito de las pruebas de conocimiento cero. Más importante aún, el ecosistema zkVM ya ha tomado decisiones. Como señala Justin Drake, se puede observar una tendencia clara a partir de los datos de Ethproofs:
"RISC-V es la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) líder para el backend de zkVM."
En los diez zkVM que pueden probar bloques de Ethereum, nueve han elegido RISC-V como su arquitectura objetivo. Esta convergencia del mercado ha liberado una poderosa señal: Ethereum no está haciendo un intento especulativo al adoptar RISC-V, sino que se alinea con un estándar que ya ha sido validado en la práctica y reconocido por un proyecto que construye su futuro de conocimiento cero.
Nacido para la confianza, no solo para ejecutar
Además de su amplio ecosistema, la arquitectura interna de RISC-V es especialmente adecuada para construir sistemas seguros y verificables. En primer lugar, RISC-V cuenta con una especificación formal y legible por máquina: SAIL. Esto representa un gran avance en comparación con la especificación del EVM (que existe principalmente en forma de texto en el "libro amarillo"). El "libro amarillo" presenta cierta ambigüedad, mientras que la especificación SAIL proporciona un "estándar de oro" que puede apoyar pruebas de corrección matemática críticas, lo cual es vital para proteger protocolos de gran valor. Como mencionó Alex Hicks de la Fundación Ethereum (EF) en la conferencia Ethproofs, esto permite que los circuitos zkVM se puedan verificar directamente "con la especificación oficial de RISC-V". En segundo lugar, RISC-V incluye una arquitectura privilegiada, una característica a menudo pasada por alto pero crucial para la seguridad. Define diferentes niveles de operación, que incluyen principalmente el modo usuario (para aplicaciones no confiables, como contratos inteligentes) y el modo supervisor (para el "núcleo de ejecución" confiable). Diego de Cartesi explicó esto en profundidad:
"El sistema operativo en sí mismo debe protegerse de la influencia de otros códigos. Necesita aislar la ejecución de diferentes programas entre sí, y todos estos mecanismos son parte del estándar RISC-V."
En la arquitectura de RISC-V, los contratos inteligentes que se ejecutan en modo de usuario (User Mode) no pueden acceder directamente al estado de la blockchain. En cambio, necesitan hacer una solicitud a un núcleo confiable que se ejecuta en modo supervisor (Supervisor Mode) a través de una instrucción ECALL (llamada de entorno) especial. Este mecanismo construye un límite de seguridad impuesto por hardware, que es más robusto y fácil de verificar que el modelo de sandbox de software que depende únicamente de EVM.
La visión de Vitalik
Esta transformación se concibe como un proceso gradual y por etapas, para asegurar la estabilidad del sistema y la compatibilidad hacia atrás. Como lo expuso el fundador de Ethereum, Vitalik Buterin, este enfoque pretende lograr un desarrollo "evolutivo" en lugar de una transformación "revolucionaria".
Primer paso: precompilación alternativa
En la fase inicial, se adoptará el enfoque más conservador, introduciendo funciones limitadas de la nueva máquina virtual (VM). Como sugirió Vitalik Buterin: "Podemos comenzar a usar la nueva VM en escenarios limitados, como sustituir las funciones precompiladas." En concreto, esto suspenderá la adición de nuevas funciones precompiladas de EVM, sustituyéndolas por funciones necesarias implementadas a través de programas RISC-V aprobados por una lista blanca. Este enfoque permite que la nueva VM realice pruebas en un entorno de bajo riesgo en la red principal, mientras actúa como intermediaria entre los dos entornos de ejecución a través del cliente de Ethereum.
Segundo paso: coexistencia de dos máquinas virtuales
La siguiente etapa será "abrir la nueva VM directamente a los usuarios". Los contratos inteligentes podrán indicar, a través de etiquetas, si su bytecode es EVM o RISC-V. La característica clave es lograr una interoperabilidad sin problemas: "los dos tipos de contratos podrán llamarse entre sí." Esta funcionalidad se implementará a través de llamadas del sistema (ECALL), permitiendo que las dos máquinas virtuales colaboren en el mismo ecosistema.
Paso tres: EVM como contrato simulado (estrategia "Rosetta")
El objetivo final es lograr una simplificación extrema del protocolo. En esta etapa, "usaremos EVM como una de las implementaciones en la nueva VM." El EVM estandarizado se convertirá en un contrato inteligente verificado formalmente que se ejecuta en la RISC-V L1 nativa. Esto no solo asegura el soporte permanente para aplicaciones anteriores, sino que también permite a los desarrolladores de clientes mantener solo un motor de ejecución simplificado, lo que reduce significativamente la complejidad y los costos de mantenimiento.
Efecto de ondas en el ecosistema
La transición de EVM a RISC-V no es solo una transformación del protocolo central, sino que tendrá un profundo impacto en todo el ecosistema de Ethereum. Esta transformación no solo remodelará la experiencia de los desarrolladores, sino que también cambiará fundamentalmente el panorama competitivo de las soluciones Layer-2 y desbloqueará nuevos modelos de validación económica.
Reubicación de Rollup: El enfrentamiento entre Optimistic y ZK
La adopción de la capa de ejecución RISC-V en la capa L1 tendrá un impacto radicalmente diferente en los dos tipos principales de Rollup.
Las Optimistic Rollups (como Arbitrum y Optimism) enfrentan desafíos de arquitectura. Su modelo de seguridad depende de resolver pruebas de fraude mediante la reejecución de transacciones controvertidas a través del EVM de L1. Si el EVM de L1 se reemplaza, este modelo se desmoronará por completo. Estos proyectos enfrentarán una difícil elección: o realizar una reingeniería a gran escala, diseñando un sistema de prueba de fraude para el nuevo VM de L1, o desvincularse completamente del modelo de seguridad de Ethereum.
En comparación, ZK Rollup obtendrá una enorme ventaja estratégica. La gran mayoría de los ZK Rollup ya han adoptado RISC-V como su arquitectura de conjunto de instrucciones interna (ISA). Un L1 que "hable el mismo idioma" le permitirá lograr una integración más estrecha y eficiente. Justin Drake propuso la visión futura de los "Rollup nativos": L2 se convierte en una instancia especializada del entorno de ejecución del propio L1, aprovechando la VM incorporada de L1 para lograr una liquidación sin fisuras. Esta alineación traerá los siguientes cambios:
· Simplificación de la pila tecnológica: el equipo de L2 ya no necesitará construir mecanismos de puente complejos entre el entorno de ejecución RISC-V interno y el EVM.
· Reutilización de herramientas y código: Los compiladores, depuradores y herramientas de verificación formal desarrollados para el entorno L1 RISC-V pueden ser utilizados directamente por L2, reduciendo significativamente los costos de desarrollo.
· Alineación de incentivos económicos: Las tarifas de Gas de L1 reflejarán de manera más precisa el costo real de verificación ZK basado en RISC-V, formando así un modelo económico más razonable.
La nueva era entre desarrolladores y usuarios
Para los desarrolladores de Ethereum, esta transformación será gradual, no destructiva.
Para los desarrolladores, tendrán acceso a un ecosistema de desarrollo de software más amplio y maduro. Como señaló Vitalik Buterin, los desarrolladores "podrán escribir contratos en Rust, mientras que estas opciones pueden coexistir". Al mismo tiempo, predijo que "Solidity y Vyper seguirán siendo populares a largo plazo debido a su elegante diseño en la lógica de contratos inteligentes". Usar lenguajes de programación de vanguardia y sus vastos recursos de biblioteca a través de la cadena de herramientas LLVM será revolucionario. Vitalik lo comparó con una experiencia "al estilo NodeJS", donde los desarrolladores pueden escribir código en la cadena y fuera de la cadena en el mismo lenguaje, logrando una integración en el desarrollo.
Para los usuarios, esta transformación finalmente proporcionará una experiencia de red de menor costo y mayor rendimiento. Se espera que los costos de prueba se reduzcan en aproximadamente 100 veces, de varios dólares por transacción a unos pocos centavos o incluso menos. Esto se traduce directamente en menores tarifas de L1 y tarifas de liquidación de L2. Esta viabilidad económica desbloqueará la visión de "Gigagas L1", con el objetivo de alcanzar un rendimiento de aproximadamente 10,000 TPS, allanando el camino para aplicaciones en cadena más complejas y de mayor valor en el futuro.
Succinct Labs y SP1: Construyendo pruebas del futuro en el presente
Ethereum está a punto de despegar. "Escalar L1, escalar bloques" es una tarea estratégica urgente dentro del grupo de protocolos de EF. Se espera que en los próximos 6 a 12 meses se logren mejoras significativas en el rendimiento.
Equipos como Succinct Labs han demostrado en la práctica las ventajas teóricas de RISC-V, y su trabajo se ha convertido en un caso sólido para validar esta propuesta.
SP1, desarrollado por Succinct Labs, es un zkVM de alto rendimiento y de código abierto basado en RISC-V, que valida la viabilidad de un nuevo enfoque arquitectónico. SP1 adopta la filosofía "centrada en precompilación" (precompile-centric), resolviendo perfectamente el problema del cuello de botella criptográfico del EVM. A diferencia del enfoque tradicional que depende de precompilaciones lentas y codificadas de manera rígida, SP1 descarga operaciones intensivas como el hash Keccak en circuitos ZK diseñados específicamente y optimizados manualmente, accediendo a ellos a través de instrucciones ECALL estándar. Este enfoque combina el rendimiento del hardware personalizado con la flexibilidad del software, proporcionando a los desarrolladores una solución más eficiente y escalable.
El impacto real de Succinct Labs ya se ha hecho evidente. Su producto OP Succinct utiliza SP1 para dotar a Optimistic Rollups de capacidades de prueba de cero conocimiento (ZK-ify). Como explicó Uma Roy, cofundadora de Succinct:
"Con Rollup que utiliza OP Stack, ya no es necesario esperar siete días para completar la confirmación final y el retiro... ahora solo toma una hora para completar la confirmación. Este aumento de velocidad es increíble."
Esta ruptura resuelve un punto crítico en todo el ecosistema de OP Stack. Además, la infraestructura de Succinct, la Succinct Prover Network, está diseñada como un mercado descentralizado de generación de pruebas, demostrando un modelo económico viable para la computación verificable en el futuro. Su trabajo no solo es una prueba de concepto, sino también un plan futuro factible, tal como se describe en este artículo.
¿Cómo puede Ethereum reducir el riesgo?
Una de las grandes ventajas de RISC-V es que hace que el santo grial de la verificación formal, que es demostrar matemáticamente la corrección de un sistema, sea un objetivo alcanzable. La especificación de EVM está escrita en lenguaje natural en el Yellow Paper, lo cual es difícil de formalizar. En cambio, RISC-V cuenta con una especificación SAIL oficial y legible por máquina, que proporciona una "referencia dorada" clara para su comportamiento.
Esto allana el camino para una mayor seguridad. Como señaló Alex Hicks de la Fundación Ethereum, actualmente se está trabajando en "extraer el circuito zkVM RISC-V y la especificación oficial de RISC-V a Lean para la verificación formal". Este es un avance monumental que transfiere la confianza de implementaciones humanas propensas a errores a pruebas matemáticas verificables, abriendo nuevas alturas para la seguridad de la blockchain.
Los principales riesgos de la transformación
A pesar de las numerosas ventajas de la arquitectura RISC-V en L1, también presenta nuevos desafíos complejos.
Problema de medición de Gas
Crear un modelo de Gas determinista y justo para una arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) es un problema aún no resuelto. Los métodos simples de conteo de instrucciones son vulnerables a ataques de denegación de servicio. Por ejemplo, un atacante puede diseñar un programa que desencadene repetidamente fallos de caché, provocando un alto consumo de recursos con un costo de Gas muy bajo. Este tipo de problema plantea graves desafíos para la estabilidad de la red y el modelo económico.
Seguridad de la cadena de herramientas y el problema de la "construcción reproducible"
Este es el riesgo más importante y a menudo subestimado en el proceso de transformación. El modelo de seguridad ha pasado de depender de máquinas virtuales en la cadena a depender de compiladores fuera de la cadena (como LLVM), y estos compiladores son extremadamente complejos y se sabe que contienen vulnerabilidades. Los atacantes pueden aprovechar las vulnerabilidades del compilador para convertir código fuente aparentemente inofensivo en bytecode malicioso. Además, asegurar que los binarios compilados en la cadena coincidan completamente con el código fuente público, es decir, el problema de "construcción reproducible", también es extremadamente difícil. Las pequeñas diferencias en el entorno de construcción pueden dar lugar a la generación de diferentes binarios, lo que afecta la transparencia y la confianza. Estos problemas representan un gran desafío para la seguridad de desarrolladores y usuarios.
estrategia de mitigación
El camino hacia adelante requiere estrategias de defensa multicapa.
Promoción por fases
La adopción de un plan de transición gradual y por etapas es la estrategia clave para abordar los riesgos. Al introducir primero RISC-V como una alternativa precompilada y luego ejecutarlo en un entorno de doble máquina virtual, la comunidad puede acumular experiencia operativa y construir confianza en un entorno de bajo riesgo, evitando cualquier cambio irreversible. Este enfoque progresivo proporciona una base estable para la transformación tecnológica.
Auditoría completa: pruebas difusas y verificación formal
A pesar de que la verificación formal es el objetivo final, debe combinarse con pruebas continuas y de alta intensidad. Como mostró Valentine de Diligence Security en la conferencia telefónica de Ethproofs, su herramienta de pruebas de fuzzing Argus ha descubierto 11 vulnerabilidades clave de solidez e integridad en el zkVM líder. Esto indica que incluso los sistemas mejor diseñados pueden tener vulnerabilidades que solo se pueden descubrir a través de pruebas rigurosas de adversidad. La combinación de pruebas de fuzzing y verificación formal proporciona una mayor garantía de seguridad del sistema.
estandarización
Para evitar la fragmentación del ecosistema, la comunidad debe adoptar una única configuración RISC-V estandarizada. Esta podría ser una combinación de RV64GC con un ABI compatible con Linux, ya que esta combinación tiene el apoyo más amplio en los lenguajes de programación y herramientas más populares, lo que puede maximizar las ventajas del nuevo ecosistema. La estandarización no solo puede mejorar la eficiencia de los desarrolladores, sino que también puede sentar una base sólida para el desarrollo a largo plazo del ecosistema.
El futuro verificable de Ethereum
La propuesta de reemplazar la máquina virtual de Ethereum (EVM) por RISC-V no es solo una actualización incremental, sino una reestructuración fundamental de la capa de ejecución de Ethereum. Esta ambiciosa visión tiene como objetivo abordar los cuellos de botella de escalabilidad profundos, simplificar la complejidad del protocolo y alinear la plataforma con un ecosistema más amplio en el ámbito de la computación general. A pesar de que esta transformación enfrenta enormes desafíos técnicos y sociales, los beneficios estratégicos a largo plazo son suficientes para legitimar este audaz esfuerzo.
Esta transformación se centra en una serie de ponderaciones clave:
· El equilibrio entre el enorme aumento de rendimiento que trae la arquitectura nativa de ZK y la urgente necesidad de compatibilidad hacia atrás;
· La compensación entre las ventajas de seguridad que ofrece un protocolo simplificado y la inercia de los enormes efectos de red de EVM;
· La elección entre la poderosa capacidad de un ecosistema universal y el riesgo de depender de complejas cadenas de herramientas de terceros.
En última instancia, esta transformación arquitectónica será clave para cumplir con el compromiso de "Ejecución Ágil" (Lean Execution) y será una parte importante de la visión de "Ethereum Ágil" (Lean Ethereum). Transformará el L1 de Ethereum de una simple plataforma de contratos inteligentes a una capa de liquidación y disponibilidad de datos eficiente y segura, diseñada específicamente para respaldar un vasto universo de computación verificable.
Como dijo Vitalik Buterin, "el objetivo es... proporcionar ZK-snark para todo."
Proyectos como Ethproofs proporcionan datos objetivos y plataformas de colaboración para esta transformación, mientras que el equipo de Succinct Labs, a través de la aplicación práctica de su SP1 zkVM, ofrece un plan operativo para este futuro. Al adoptar RISC-V, Ethereum no solo resuelve su propio cuello de botella de escalabilidad, sino que también se posiciona como la capa de confianza fundamental de la próxima generación de Internet, impulsada por el tercer gran primitivo criptográfico después de los hashes y las firmas: SNARK.
El software que prueba al mundo, abre una nueva era de criptografía.