Autor original: jaehaerys.eth, pesquisador de criptomoedas
Tradução original: Deep Tide TechFlow
Resumo
O Ethereum está se preparando para a sua mais importante transformação arquitetônica desde o seu nascimento: substituir o EVM pelo RISC-V.
A razão é simples - em um futuro centrado em conhecimento zero (ZK), o EVM já se tornou um gargalo de desempenho:
· O zkEVM atual depende de um interpretador, resultando em uma desaceleração de desempenho de 50 a 800 vezes;
· O módulo pré-compilado torna o protocolo mais complexo e aumenta o risco;
· O design de pilha de 256 bits tem uma eficiência muito baixa na geração de provas.
Solução RISC-V:
· Design minimalista (cerca de 47 comandos básicos) + Ecossistema LLVM maduro (suporta linguagens como Rust, C++, Go, etc.)；
· Tornou-se o padrão de facto zkVM (90% dos projetos adotam);
· Possui normas SAIL formais (em comparação com o livro amarelo vago) → Implementa validação rigorosa;
· O caminho de prova de hardware (ASICs/FPGAs) está em teste (SP1, Nervos, Cartesi, etc.).
O processo de migração é dividido em três fases:
· Substituir o RISC-V como módulo pré-compilado (teste de baixo risco);
· Era das Duas Máquinas Virtuais: EVM e RISC-V coexistem e são totalmente interoperáveis;
· Reimplementar EVM no RISC-V (estratégia Rosetta).
Impacto do ecossistema:
· Rollup otimista (como Arbitrum e Optimism) precisa reconstruir o mecanismo de prova de fraude;
· Rollup de conhecimento zero (como Polygon, zkSync, Scroll) obterão grande vantagem → mais baratos, mais rápidos, mais simples;
· Os desenvolvedores podem usar diretamente bibliotecas de linguagens como Rust, Go e Python na camada L1;
· Os usuários desfrutarão de um custo de prova aproximadamente 100 vezes mais baixo → Caminho para Gigagas L1 (aproximadamente 10.000 TPS).
No final, o Ethereum evoluirá de uma «máquina virtual de contratos inteligentes» para uma camada de confiança minimalista e verificável da Internet, cujo objetivo final é «fazer com que tudo seja ZK-Snarkizado».
O cruzamento do Ethereum
Vitalik Buterin disse: "O objetivo inclui... tornar tudo ZK-Snark."
A conclusão da prova de conhecimento nulo (ZK) é inevitável, e seu argumento central é muito simples: o Ethereum está se reconstruindo do zero, com base em provas de conhecimento nulo. Isso marca o ponto técnico final do protocolo - alcançando sua forma final através da reestruturação do L1, impulsionado por um zkVM de alto desempenho suportado por equipes de desenvolvimento centrais (como a Succinct).
Com esta visão como objetivo final, o Ethereum está numa das fases mais importantes de transformação da sua arquitetura desde a sua criação. Esta discussão já não se trata de atualizações graduais, mas sim de uma reestruturação completa do seu núcleo computacional – substituindo a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Esta iniciativa é a pedra angular da visão mais ampla de "Ethereum Enxuto" (Lean Ethereum).
A visão do Lean Ethereum visa simplificar sistematicamente todo o protocolo, dividindo-o em três módulos principais: Lean Consensus, Lean Data e Lean Execution. E na questão central da Lean Execution, o mais crucial é: como motor que impulsiona a revolução dos contratos inteligentes, o EVM se tornou o principal gargalo para o desenvolvimento futuro do Ethereum?
Como disse Justin Drake da Fundação Ethereum, o objetivo de longo prazo do Ethereum sempre foi "Snarkificar tudo" (Snarkify everything), uma poderosa ferramenta capaz de reforçar as várias camadas do protocolo. No entanto, por muito tempo, esse objetivo parecia mais um "plano inatingível", pois sua realização exigia o conceito de prova em tempo real (real-time proving). E agora, com a prova em tempo real gradualmente se tornando realidade, a ineficiência teórica do EVM se transformou em um problema prático que precisa ser resolvido.
Este artigo irá analisar em profundidade os argumentos técnicos e estratégicos da migração do Ethereum L1 para a arquitetura de conjunto de instruções RISC-V (ISA). Esta iniciativa não só promete liberar escalabilidade sem precedentes, mas também simplificará a estrutura do protocolo e alinhará o Ethereum com o futuro da computação verificável.
O que exatamente mudou?
Antes de discutir o "porquê", é necessário esclarecer o "o que" está a mudar.
A EVM (Máquina Virtual do Ethereum) é o ambiente de execução dos contratos inteligentes do Ethereum, sendo chamada de "computador mundial" que processa transações e atualiza o estado da blockchain. Ao longo dos anos, seu design tem sido considerado revolucionário, estabelecendo as bases para o surgimento das finanças descentralizadas (DeFi) e do ecossistema NFT. No entanto, essa arquitetura personalizada, que data de quase uma década, acumulou uma quantidade significativa de dívida técnica.
Em comparação, o RISC-V não é um produto, mas sim um padrão aberto - um "alfabeto" de design de processador gratuito e genérico. Como Jeremy Bruestle destacou na conferência Ethproofs, seus princípios fundamentais tornam-no uma excelente escolha para esse papel:
· Minimalismo: o conjunto de instruções básico do RISC-V é extremamente simples, contendo apenas cerca de 40 a 47 instruções. Como disse Jeremy, isso o torna "quase perfeito para os casos de uso da máquina geral super minimalista que precisamos".
· Design modular: funcionalidades mais complexas são adicionadas através de extensões opcionais. Esta característica é crucial, pois permite que o núcleo permaneça simples, enquanto expande as funcionalidades conforme necessário, sem impor complexidade desnecessária ao protocolo básico.
· Ecossistema aberto: RISC-V tem um suporte de ferramentas vasto e maduro, incluindo o compilador LLVM, permitindo que os desenvolvedores utilizem linguagens de programação populares, como Rust, C++ e Go. Como mencionado por Justin Drake: "As ferramentas em torno do compilador são muito abundantes, enquanto a construção do compilador é extremamente difícil... Portanto, o valor de ter essas cadeias de ferramentas de compilador é extremamente alto." RISC-V permite que o Ethereum herde gratuitamente essas ferramentas prontas.
Problema de custo do interpretador
As razões para a substituição do EVM não se devem a um único defeito, mas sim à confluência de várias limitações fundamentais que não podem mais ser ignoradas no contexto futuro centrado em provas de conhecimento zero. Essas limitações incluem gargalos de desempenho em sistemas de prova de conhecimento zero, bem como os riscos decorrentes da crescente complexidade acumulada dentro do protocolo.
O principal motor de transformação é a ineficiência inerente do EVM nos sistemas de prova de conhecimento zero. À medida que o Ethereum se move gradualmente para um modelo de verificação do estado L1 através de provas ZK, o desempenho do provador torna-se o maior gargalo.
O problema reside na forma como o zkEVM atual funciona. Eles não fazem prova de conhecimento zero diretamente sobre o EVM, mas sim sobre o interpretador do EVM, que por sua vez é compilado para RISC-V. Vitalik Buterin apontou claramente este problema central:
"...se a implementação do zkVM consiste em compilar a execução do EVM em código RISC-V, por que não expor diretamente o RISC-V subjacente aos desenvolvedores de contratos inteligentes? Isso poderia eliminar completamente a sobrecarga de toda a máquina virtual externa."
Esta camada adicional de explicação trouxe uma enorme perda de desempenho. Estimativas indicam que, em comparação com a prova de programas nativos, esta camada pode causar uma queda de desempenho de 50 a 800 vezes. Após otimizar outros gargalos (como a mudança para o algoritmo de hash Poseidon), esta parte de "execução de blocos" ainda ocupará 80-90% de todo o tempo de prova, tornando o EVM o maior e mais complicado obstáculo para a escalabilidade do L1. Ao remover esta camada, Vitalik prevê que a eficiência de execução pode aumentar em 100 vezes.
armadilha da dívida técnica
Para compensar a insuficiência de desempenho do EVM em certas operações criptográficas, o Ethereum introduziu contratos pré-compilados - funções dedicadas codificadas diretamente no protocolo. Embora esta solução parecesse prática na época, hoje gera o que Vitalik Buterin chamou de uma situação "ruim":
"A pré-compilação é catastrófica para nós... ela expandiu enormemente a biblioteca de código confiável do Ethereum... e já causou vários problemas graves que quase resultaram em falhas de consenso."
Essa complexidade é surpreendente. Vitalik deu o exemplo de que o código de embalagem de um único contrato pré-compilado (como o modexp) é mais complexo do que todo o interpretador RISC-V, enquanto a lógica pré-compilada é na verdade ainda mais complicada. Adicionar novos contratos pré-compilados requer passar por um processo de hard fork lento e cheio de controvérsias políticas, o que impede seriamente a inovação de aplicações que precisam de novos primitivos criptográficos. Com isso, Vitalik chegou a uma conclusão clara:
«Acho que devemos parar de adicionar qualquer novo contrato pré-compilado a partir de hoje.»
Dívida técnica da arquitetura do Ethereum
O design central do EVM reflete as prioridades de uma era passada, mas não é adequado para as necessidades computacionais modernas. O EVM optou por uma arquitetura de 256 bits para lidar com valores criptográficos, mas essa arquitetura é extremamente ineficiente para inteiros de 32 ou 64 bits, que são comumente usados em contratos inteligentes. Essa ineficiência é particularmente cara em sistemas ZK. Como Vitalik explicou:
"Quando se usam números menores, cada número na verdade não economiza recursos, enquanto a complexidade aumenta de duas a quatro vezes."
Além disso, a arquitetura de pilha do EVM é menos eficiente do que a arquitetura de registradores do RISC-V e dos CPUs modernos. Ela requer mais instruções para realizar a mesma operação, tornando também a otimização do compilador mais complexa.
Essas questões — incluindo o gargalo de desempenho da prova ZK, a complexidade da pré-compilação e as escolhas de arquitetura obsoletas — constituem um motivo convincente e urgente: o Ethereum deve ir além da EVM e adotar uma arquitetura tecnológica mais adequada para o futuro.
RISC-V Blueprint: Remodelar o futuro do Ethereum com uma base mais forte
As vantagens do RISC-V não estão apenas nas deficiências do EVM, mas também na força inerente de sua filosofia de design. Sua arquitetura oferece uma base robusta, simples e verificável, sendo muito adequada para ambientes de alto risco como o Ethereum.
Por que os padrões abertos são superiores ao design personalizado?
Ao contrário da arquitetura de conjunto de instruções (ISA) personalizada que precisa ser construída do zero para criar todo um ecossistema de software, o RISC-V é um padrão aberto maduro que possui as seguintes três grandes vantagens:
sistema ecológico maduro
Ao adotar o RISC-V, o Ethereum consegue tirar proveito de décadas de progresso coletivo na área da ciência da computação. Como Justin Drake explicou, isso proporciona ao Ethereum a oportunidade de usar ferramentas de classe mundial diretamente:
"Há um componente de infraestrutura chamado LLVM, que é um conjunto de ferramentas de compilação que permite compilar linguagens de programação de alto nível em um dos vários alvos de backend. Um dos backends suportados é o RISC-V. Portanto, se você suporta RISC-V, pode automaticamente suportar todas as linguagens de alto nível suportadas pelo LLVM."
Isto reduziu enormemente a barreira de entrada para o desenvolvimento, permitindo que milhões de desenvolvedores familiarizados com linguagens como Rust, C++ e Go possam começar facilmente.
A filosofia de design minimalista do RISC-V é uma característica intencional, e não uma limitação. O seu conjunto de instruções básico contém apenas cerca de 47 instruções, mantendo o núcleo da máquina virtual extremamente simples. Esta simplicidade tem vantagens significativas em termos de segurança, pois uma base de código de confiança menor é mais fácil de auditar e validar formalmente.
O padrão de fato no campo das provas de conhecimento zero. Mais importante ainda, o ecossistema zkVM já fez suas escolhas. Como Justin Drake apontou, a partir dos dados do Ethproofs, pode-se ver uma tendência clara:
"RISC-V é a arquitetura de conjunto de instruções (ISA) líder para o backend zkVM."
Entre os dez zkVM que podem provar blocos Ethereum, nove escolheram RISC-V como arquitetura alvo. Esta convergência de mercado liberta um forte sinal: Ethereum, ao adotar RISC-V, não está fazendo uma tentativa especulativa, mas sim alinhando-se a um padrão reconhecido por um projeto que já foi validado na prática e que constrói seu futuro de conhecimento zero.
Nascido para a confiança, não apenas para a execução
Além de um ecossistema amplo, a arquitetura interna do RISC-V também é particularmente adequada para construir sistemas seguros e verificáveis. Primeiro, o RISC-V possui uma especificação formalizada e legível por máquina — SAIL. Isso representa um grande avanço em comparação com a especificação do EVM (que existe principalmente na forma de texto no "livro amarelo"). O "livro amarelo" tem certa ambiguidade, enquanto a especificação SAIL fornece o "padrão ouro", capaz de suportar provas de correção matemática críticas, o que é vital para proteger protocolos de valor significativo. Como mencionado por Alex Hicks da Fundação Ethereum (EF) na conferência Ethproofs, isso permite que os circuitos zkVM sejam verificados diretamente "com a especificação oficial do RISC-V". Em segundo lugar, o RISC-V inclui uma arquitetura privilegiada, uma característica frequentemente negligenciada, mas crucial para a segurança. Ela define diferentes níveis de operação, que incluem principalmente o modo usuário (para aplicações não confiáveis, como contratos inteligentes) e o modo supervisor (para um "núcleo de execução" confiável). Diego da Cartesi explicou isso em detalhes:
"O sistema operacional deve proteger-se contra a influência de outros códigos. Ele precisa isolar a execução de diferentes programas uns dos outros, e todos esses mecanismos fazem parte do padrão RISC-V."
Na arquitetura RISC-V, os contratos inteligentes que operam no modo de usuário (User Mode) não podem acessar diretamente o estado da blockchain. Em vez disso, eles precisam fazer um pedido a um núcleo confiável que opera no modo supervisor (Supervisor Mode) através de uma instrução especial ECALL (chamada de ambiente). Este mecanismo estabelece uma fronteira de segurança imposta pelo hardware, que é mais robusta e fácil de verificar do que o modelo que depende puramente de um sandbox de software do EVM.
A visão do Vitalik
Esta transformação foi concebida como um processo gradual e em várias fases, para garantir a estabilidade do sistema e a compatibilidade retroativa. Como explicado pelo fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, esta abordagem visa alcançar um desenvolvimento "evolutivo", em vez de uma mudança "revolucionária" completa.
Primeiro passo: pré-compilação alternativa
Na fase inicial, será adotada a abordagem mais conservadora, introduzindo funcionalidades limitadas na nova máquina virtual (VM). Como sugerido por Vitalik Buterin: "Podemos começar a usar a nova VM em cenários limitados, como substituir funcionalidades pré-compiladas." Especificamente, isso suspenderá a adição de novas funcionalidades pré-compiladas EVM, substituindo-as pela implementação das funcionalidades necessárias através de programas RISC-V aprovados por whitelist. Essa abordagem permite que a nova VM seja testada em um ambiente de baixo risco na mainnet, enquanto o cliente Ethereum atua como intermediário entre os dois ambientes de execução.
Segundo passo: coexistência de duas máquinas virtuais.
A próxima fase será "abrir a nova VM diretamente para os usuários". Os contratos inteligentes podem indicar, através de marcas, se seu bytecode é EVM ou RISC-V. A característica chave é a implementação de interoperabilidade sem costura: "dois tipos de contratos podem chamar um ao outro." Essa funcionalidade será realizada através de chamadas do sistema (ECALL), permitindo que as duas máquinas virtuais colaborem no mesmo ecossistema.
Terceiro passo: EVM como contrato simulado (estratégia "Rosetta")
O objetivo final é a simplificação extrema do protocolo. Nesta fase, "usaremos o EVM como uma das implementações na nova VM." O EVM normalizado se tornará um contrato inteligente formalmente verificado que opera na L1 nativa RISC-V. Isso não apenas garante suporte perpétuo para aplicações mais antigas, mas também permite que os desenvolvedores de clientes mantenham apenas um motor de execução simplificado, reduzindo assim significativamente a complexidade e os custos de manutenção.
efeito dominó do ecossistema
A transição do EVM para o RISC-V não é apenas uma transformação do protocolo central, mas terá um impacto profundo em todo o ecossistema Ethereum. Esta transformação não apenas remodelará a experiência dos desenvolvedores, mas também mudará fundamentalmente o panorama competitivo das soluções Layer-2 e desbloqueará novos modelos de validação econômica.
Reformulação do Rollup: Confronto entre Optimistic e ZK
A utilização da camada de execução RISC-V na camada L1 terá um impacto radicalmente diferente em dois tipos principais de Rollup.
As Rollups otimistas (como Arbitrum e Optimism) enfrentam desafios arquitetônicos. O seu modelo de segurança depende da execução de transações controversas através do EVM do L1 para resolver a prova de fraude. Se o EVM do L1 for substituído, esse modelo será completamente desmantelado. Esses projetos enfrentarão uma escolha difícil: ou realizar uma grande reforma de engenharia, projetando um sistema de prova de fraude para o novo VM do L1, ou se afastar completamente do modelo de segurança do Ethereum.
Em comparação, o ZK Rollup terá uma enorme vantagem estratégica. A grande maioria dos ZK Rollup já adotou o RISC-V como sua arquitetura de conjunto de instruções interna (ISA). Um L1 que "fala a mesma língua" permitirá uma integração mais estreita e eficiente. Justin Drake propôs a visão futura de "Rollup nativo": L2 se tornaria na verdade uma instância especializada do ambiente de execução do próprio L1, utilizando o VM integrado do L1 para realizar liquidações sem costura. Esse alinhamento trará as seguintes mudanças:
· Simplificação da pilha tecnológica: a equipe L2 não precisará mais construir mecanismos de ponte complexos entre o ambiente de execução RISC-V interno e o EVM.
· Reutilização de ferramentas e códigos: Compiladores, depuradores e ferramentas de verificação formal desenvolvidos para o ambiente L1 RISC-V podem ser utilizados diretamente pelo L2, reduzindo significativamente os custos de desenvolvimento.
· Alinhamento de incentivos econômicos: as taxas de Gas do L1 refletirão com mais precisão os custos reais de verificação ZK baseados em RISC-V, formando assim um modelo econômico mais razoável.
A nova era dos desenvolvedores e usuários
Para os desenvolvedores de Ethereum, esta transformação será gradual e não destrutiva.
Para os desenvolvedores, eles poderão acessar um ecossistema de desenvolvimento de software mais amplo e maduro. Como Vitalik Buterin apontou, os desenvolvedores "poderão escrever contratos em Rust, enquanto essas opções podem coexistir". Ao mesmo tempo, ele previu que "Solidity e Vyper ainda serão populares a longo prazo devido ao seu design elegante na lógica de contratos inteligentes". A utilização de linguagens de programação mainstream e de seus vastos recursos de biblioteca através da cadeia de ferramentas LLVM tornará essa transição revolucionária. Vitalik comparou isso a uma "experiência ao estilo NodeJS", onde os desenvolvedores podem escrever código on-chain e off-chain na mesma linguagem, alcançando uma integração no desenvolvimento.
Para os usuários, essa transformação trará, em última análise, uma experiência de rede com custos mais baixos e desempenho mais alto. Espera-se que os custos de prova diminuam cerca de 100 vezes, passando de alguns dólares por transação para alguns centavos ou até menos. Isso se traduz diretamente em taxas L1 mais baixas e taxas de liquidação L2. Essa viabilidade econômica desbloqueará a visão do "Gigagas L1", visando alcançar um desempenho de cerca de 10.000 TPS, pavimentando o caminho para aplicações on-chain mais complexas e de maior valor no futuro.
Succinct Labs e SP1: Construindo a prova do futuro no presente
Ethereum está se preparando para um grande avanço. "Escalonar L1, escalonar blocos" é uma tarefa estratégica urgente dentro do cluster do protocolo EF. Espera-se que melhorias de desempenho significativas sejam alcançadas nos próximos 6 a 12 meses.
Equipes como a Succinct Labs já demonstraram na prática as vantagens teóricas do RISC-V, e seu trabalho se tornou um forte caso de validação dessa proposta.
O SP1, desenvolvido pela Succinct Labs, é um zkVM de alto desempenho e código aberto baseado em RISC-V, que valida a viabilidade de uma nova abordagem arquitetônica. O SP1 adota a filosofia "centrada em pré-compilação" (precompile-centric), resolvendo perfeitamente o problema do gargalo criptográfico do EVM. Ao contrário dos métodos tradicionais que dependem de pré-compilações lentas e codificadas de forma rígida, o SP1 descarrega operações intensivas, como o hash Keccak, para circuitos ZK projetados especificamente e otimizados manualmente, e as chama através de instruções ECALL padrão. Essa abordagem combina o desempenho de hardware personalizado com a flexibilidade do software, oferecendo aos desenvolvedores uma solução mais eficiente e escalável.
O impacto real da Succinct Labs já se fez sentir. O seu produto OP Succinct utiliza o SP1 para dotar os Optimistic Rollups de capacidades de prova de conhecimento zero (ZK-ify). Como explicou a cofundadora da Succinct, Uma Roy:
"Usar Rollup com OP Stack não requer mais esperar sete dias para completar a confirmação final e o levantamento... agora leva apenas uma hora para concluir a confirmação. Este aumento de velocidade é incrível."
Esta ruptura resolve um ponto crítico de dor em todo o ecossistema OP Stack. Além disso, a infraestrutura da Succinct - Succinct Prover Network - foi projetada como um mercado descentralizado de geração de provas, demonstrando um modelo econômico viável para computação verificável no futuro. O seu trabalho não é apenas uma prova de conceito, mas sim um plano futuro viável, como descrito neste artigo.
Como o Ethereum reduz o risco
Uma das grandes vantagens do RISC-V é que torna o Santo Graal da verificação formal - provar matematicamente a correção do sistema - um objetivo realizável. A especificação do EVM está escrita em linguagem natural no Yellow Paper, o que a torna difícil de formalizar. Por outro lado, o RISC-V possui uma especificação SAIL oficial e legível por máquina, que fornece uma "referência de ouro" clara para seu comportamento.
Isto pavimenta o caminho para uma segurança mais robusta. Como apontou Alex Hicks da Fundação Ethereum, já está a ser realizado trabalho para "extrair os circuitos zkVM RISC-V da especificação oficial RISC-V para validação formal em Lean". Este é um progresso marcante, transferindo a confiança de implementações humanas propensas a erros para provas matemáticas verificáveis, abrindo novas alturas para a segurança da blockchain.
Os principais riscos da transformação
Embora a arquitetura RISC-V L1 tenha várias vantagens, também traz novos desafios complexos.
Problema de medição de gás
Criar um modelo de Gas determinístico e justo para uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA) é um problema ainda não resolvido. Métodos simples de contagem de instruções são suscetíveis a ataques de negação de serviço. Por exemplo, um atacante pode projetar um programa que aciona repetidamente faltas de cache, causando um alto consumo de recursos com um custo de Gas extremamente baixo. Este problema representa um desafio severo para a estabilidade da rede e o modelo econômico.
Segurança da cadeia de ferramentas e o problema da "construção reproduzível"
Este é o risco mais importante e frequentemente subestimado no processo de transformação. O modelo de segurança passou de depender de máquinas virtuais na cadeia a depender de compiladores fora da cadeia (como o LLVM), e esses compiladores têm uma complexidade extremamente alta e são conhecidos por conter vulnerabilidades. Os atacantes podem explorar as vulnerabilidades do compilador para transformar código fonte aparentemente inofensivo em bytecode malicioso. Além disso, garantir que os binários compilados na cadeia sejam idênticos ao código fonte público, ou seja, o problema da "construção reprodutível", é extremamente difícil. Pequenas diferenças no ambiente de construção podem resultar na geração de binários diferentes, afetando assim a transparência e a confiança. Esses problemas representam um desafio severo para a segurança de desenvolvedores e usuários.
estratégia de alívio
O caminho a seguir requer uma estratégia de defesa em múltiplas camadas.
Promoção em fases
A adoção de um plano de transição gradual e multifásico é a estratégia central para enfrentar riscos. Ao introduzir primeiramente o RISC-V como uma solução alternativa pré-compilada e, em seguida, executá-lo em um ambiente de máquina virtual dupla, a comunidade pode acumular experiência operacional e construir confiança em um ambiente de baixo risco, evitando quaisquer mudanças irreversíveis. Esta abordagem progressiva fornece uma base estável para a transformação tecnológica.
Auditoria completa: teste de fuzzing e verificação formal
Embora a verificação formal seja o objetivo final, ela deve ser combinada com testes contínuos e intensivos. Como demonstrado por Valentine, da Diligence Security, na conferência telefônica da Ethproofs, sua ferramenta de fuzzing Argus já identificou 11 falhas críticas de solidez e integridade no zkVM líder. Isso indica que, mesmo os sistemas mais bem projetados, podem conter falhas que só podem ser descobertas por meio de testes adversariais rigorosos. A combinação de fuzzing e verificação formal oferece uma proteção mais forte para a segurança do sistema.
padronização
Para evitar a fragmentação do ecossistema, a comunidade deve adotar uma configuração única e padronizada de RISC-V. Isso pode ser uma combinação de RV64GC com ABI compatível com Linux, pois essa combinação possui o suporte mais amplo nas linguagens de programação e ferramentas mais populares, maximizando as vantagens do novo ecossistema. A padronização não só pode aumentar a eficiência dos desenvolvedores, mas também estabelecer uma base sólida para o desenvolvimento a longo prazo do ecossistema.
O futuro verificável do Ethereum
A proposta de substituir a Máquina Virtual Ethereum (EVM) pelo RISC-V não é apenas uma atualização incremental, mas uma reconstrução fundamental da camada de execução do Ethereum. Esta visão ambiciosa visa resolver gargalos profundos de escalabilidade, simplificar a complexidade do protocolo e alinhar a plataforma com um ecossistema mais amplo na área da computação geral. Embora essa transformação enfrente enormes desafios técnicos e sociais, os benefícios estratégicos a longo prazo são suficientes para justificar este esforço audacioso.
Esta transformação foca numa série de compensações centrais:
· O equilíbrio entre o enorme aumento de desempenho trazido pela arquitetura nativa ZK e a necessidade urgente de compatibilidade retroativa;
· A ponderação entre as vantagens de segurança trazidas por protocolos simplificados e a inércia dos enormes efeitos de rede do EVM;
· A escolha entre a poderosa capacidade de um ecossistema genérico e o risco de depender de uma complexa cadeia de ferramentas de terceiros.
No final, essa transformação de arquitetura será a chave para cumprir a promessa de "Execução Enxuta" (Lean Execution) e uma parte importante da visão de "Ethereum Enxuto" (Lean Ethereum). Ela transformará o L1 do Ethereum de uma simples plataforma de contratos inteligentes em uma camada de liquidação e disponibilidade de dados eficiente e segura, projetada para suportar o vasto universo da computação verificável.
Como disse Vitalik Buterin, "o objetivo é... fornecer ZK-snark para tudo."
Projetos como Ethproofs fornecem dados objetivos e uma plataforma de colaboração para essa transformação, enquanto a equipe da Succinct Labs, através da aplicação prática do seu SP1 zkVM, oferece um plano de ação para esse futuro. Ao adotar o RISC-V, o Ethereum não apenas resolve seu próprio gargalo de escalabilidade, mas também se posiciona como a camada de confiança fundamental da próxima geração da internet — impulsionada pelo terceiro grande princípio criptográfico após hashes e assinaturas, o SNARK.
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Ethereum ou enfrenta a maior atualização da história: EVM offline, RISC-V assume
Título original: Adeus EVM, Olá RISC-V
Autor original: jaehaerys.eth, pesquisador de criptomoedas
Tradução original: Deep Tide TechFlow
Resumo
O Ethereum está se preparando para a sua mais importante transformação arquitetônica desde o seu nascimento: substituir o EVM pelo RISC-V.
A razão é simples - em um futuro centrado em conhecimento zero (ZK), o EVM já se tornou um gargalo de desempenho:
· O zkEVM atual depende de um interpretador, resultando em uma desaceleração de desempenho de 50 a 800 vezes;
· O módulo pré-compilado torna o protocolo mais complexo e aumenta o risco;
· O design de pilha de 256 bits tem uma eficiência muito baixa na geração de provas.
Solução RISC-V:
· Design minimalista (cerca de 47 comandos básicos) + Ecossistema LLVM maduro (suporta linguagens como Rust, C++, Go, etc.)；
· Tornou-se o padrão de facto zkVM (90% dos projetos adotam);
· Possui normas SAIL formais (em comparação com o livro amarelo vago) → Implementa validação rigorosa;
· O caminho de prova de hardware (ASICs/FPGAs) está em teste (SP1, Nervos, Cartesi, etc.).
O processo de migração é dividido em três fases:
· Substituir o RISC-V como módulo pré-compilado (teste de baixo risco);
· Era das Duas Máquinas Virtuais: EVM e RISC-V coexistem e são totalmente interoperáveis;
· Reimplementar EVM no RISC-V (estratégia Rosetta).
Impacto do ecossistema:
· Rollup otimista (como Arbitrum e Optimism) precisa reconstruir o mecanismo de prova de fraude;
· Rollup de conhecimento zero (como Polygon, zkSync, Scroll) obterão grande vantagem → mais baratos, mais rápidos, mais simples;
· Os desenvolvedores podem usar diretamente bibliotecas de linguagens como Rust, Go e Python na camada L1;
· Os usuários desfrutarão de um custo de prova aproximadamente 100 vezes mais baixo → Caminho para Gigagas L1 (aproximadamente 10.000 TPS).
No final, o Ethereum evoluirá de uma «máquina virtual de contratos inteligentes» para uma camada de confiança minimalista e verificável da Internet, cujo objetivo final é «fazer com que tudo seja ZK-Snarkizado».
O cruzamento do Ethereum
Vitalik Buterin disse: "O objetivo inclui... tornar tudo ZK-Snark."
A conclusão da prova de conhecimento nulo (ZK) é inevitável, e seu argumento central é muito simples: o Ethereum está se reconstruindo do zero, com base em provas de conhecimento nulo. Isso marca o ponto técnico final do protocolo - alcançando sua forma final através da reestruturação do L1, impulsionado por um zkVM de alto desempenho suportado por equipes de desenvolvimento centrais (como a Succinct).
Com esta visão como objetivo final, o Ethereum está numa das fases mais importantes de transformação da sua arquitetura desde a sua criação. Esta discussão já não se trata de atualizações graduais, mas sim de uma reestruturação completa do seu núcleo computacional – substituindo a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Esta iniciativa é a pedra angular da visão mais ampla de "Ethereum Enxuto" (Lean Ethereum).
A visão do Lean Ethereum visa simplificar sistematicamente todo o protocolo, dividindo-o em três módulos principais: Lean Consensus, Lean Data e Lean Execution. E na questão central da Lean Execution, o mais crucial é: como motor que impulsiona a revolução dos contratos inteligentes, o EVM se tornou o principal gargalo para o desenvolvimento futuro do Ethereum?
Como disse Justin Drake da Fundação Ethereum, o objetivo de longo prazo do Ethereum sempre foi "Snarkificar tudo" (Snarkify everything), uma poderosa ferramenta capaz de reforçar as várias camadas do protocolo. No entanto, por muito tempo, esse objetivo parecia mais um "plano inatingível", pois sua realização exigia o conceito de prova em tempo real (real-time proving). E agora, com a prova em tempo real gradualmente se tornando realidade, a ineficiência teórica do EVM se transformou em um problema prático que precisa ser resolvido.
Este artigo irá analisar em profundidade os argumentos técnicos e estratégicos da migração do Ethereum L1 para a arquitetura de conjunto de instruções RISC-V (ISA). Esta iniciativa não só promete liberar escalabilidade sem precedentes, mas também simplificará a estrutura do protocolo e alinhará o Ethereum com o futuro da computação verificável.
O que exatamente mudou?
Antes de discutir o "porquê", é necessário esclarecer o "o que" está a mudar.
A EVM (Máquina Virtual do Ethereum) é o ambiente de execução dos contratos inteligentes do Ethereum, sendo chamada de "computador mundial" que processa transações e atualiza o estado da blockchain. Ao longo dos anos, seu design tem sido considerado revolucionário, estabelecendo as bases para o surgimento das finanças descentralizadas (DeFi) e do ecossistema NFT. No entanto, essa arquitetura personalizada, que data de quase uma década, acumulou uma quantidade significativa de dívida técnica.
Em comparação, o RISC-V não é um produto, mas sim um padrão aberto - um "alfabeto" de design de processador gratuito e genérico. Como Jeremy Bruestle destacou na conferência Ethproofs, seus princípios fundamentais tornam-no uma excelente escolha para esse papel:
· Minimalismo: o conjunto de instruções básico do RISC-V é extremamente simples, contendo apenas cerca de 40 a 47 instruções. Como disse Jeremy, isso o torna "quase perfeito para os casos de uso da máquina geral super minimalista que precisamos".
· Design modular: funcionalidades mais complexas são adicionadas através de extensões opcionais. Esta característica é crucial, pois permite que o núcleo permaneça simples, enquanto expande as funcionalidades conforme necessário, sem impor complexidade desnecessária ao protocolo básico.
· Ecossistema aberto: RISC-V tem um suporte de ferramentas vasto e maduro, incluindo o compilador LLVM, permitindo que os desenvolvedores utilizem linguagens de programação populares, como Rust, C++ e Go. Como mencionado por Justin Drake: "As ferramentas em torno do compilador são muito abundantes, enquanto a construção do compilador é extremamente difícil... Portanto, o valor de ter essas cadeias de ferramentas de compilador é extremamente alto." RISC-V permite que o Ethereum herde gratuitamente essas ferramentas prontas.
Problema de custo do interpretador
As razões para a substituição do EVM não se devem a um único defeito, mas sim à confluência de várias limitações fundamentais que não podem mais ser ignoradas no contexto futuro centrado em provas de conhecimento zero. Essas limitações incluem gargalos de desempenho em sistemas de prova de conhecimento zero, bem como os riscos decorrentes da crescente complexidade acumulada dentro do protocolo.
O principal motor de transformação é a ineficiência inerente do EVM nos sistemas de prova de conhecimento zero. À medida que o Ethereum se move gradualmente para um modelo de verificação do estado L1 através de provas ZK, o desempenho do provador torna-se o maior gargalo.
O problema reside na forma como o zkEVM atual funciona. Eles não fazem prova de conhecimento zero diretamente sobre o EVM, mas sim sobre o interpretador do EVM, que por sua vez é compilado para RISC-V. Vitalik Buterin apontou claramente este problema central:
"...se a implementação do zkVM consiste em compilar a execução do EVM em código RISC-V, por que não expor diretamente o RISC-V subjacente aos desenvolvedores de contratos inteligentes? Isso poderia eliminar completamente a sobrecarga de toda a máquina virtual externa."
Esta camada adicional de explicação trouxe uma enorme perda de desempenho. Estimativas indicam que, em comparação com a prova de programas nativos, esta camada pode causar uma queda de desempenho de 50 a 800 vezes. Após otimizar outros gargalos (como a mudança para o algoritmo de hash Poseidon), esta parte de "execução de blocos" ainda ocupará 80-90% de todo o tempo de prova, tornando o EVM o maior e mais complicado obstáculo para a escalabilidade do L1. Ao remover esta camada, Vitalik prevê que a eficiência de execução pode aumentar em 100 vezes.
armadilha da dívida técnica
Para compensar a insuficiência de desempenho do EVM em certas operações criptográficas, o Ethereum introduziu contratos pré-compilados - funções dedicadas codificadas diretamente no protocolo. Embora esta solução parecesse prática na época, hoje gera o que Vitalik Buterin chamou de uma situação "ruim":
"A pré-compilação é catastrófica para nós... ela expandiu enormemente a biblioteca de código confiável do Ethereum... e já causou vários problemas graves que quase resultaram em falhas de consenso."
Essa complexidade é surpreendente. Vitalik deu o exemplo de que o código de embalagem de um único contrato pré-compilado (como o modexp) é mais complexo do que todo o interpretador RISC-V, enquanto a lógica pré-compilada é na verdade ainda mais complicada. Adicionar novos contratos pré-compilados requer passar por um processo de hard fork lento e cheio de controvérsias políticas, o que impede seriamente a inovação de aplicações que precisam de novos primitivos criptográficos. Com isso, Vitalik chegou a uma conclusão clara:
«Acho que devemos parar de adicionar qualquer novo contrato pré-compilado a partir de hoje.»
Dívida técnica da arquitetura do Ethereum
O design central do EVM reflete as prioridades de uma era passada, mas não é adequado para as necessidades computacionais modernas. O EVM optou por uma arquitetura de 256 bits para lidar com valores criptográficos, mas essa arquitetura é extremamente ineficiente para inteiros de 32 ou 64 bits, que são comumente usados em contratos inteligentes. Essa ineficiência é particularmente cara em sistemas ZK. Como Vitalik explicou:
"Quando se usam números menores, cada número na verdade não economiza recursos, enquanto a complexidade aumenta de duas a quatro vezes."
Além disso, a arquitetura de pilha do EVM é menos eficiente do que a arquitetura de registradores do RISC-V e dos CPUs modernos. Ela requer mais instruções para realizar a mesma operação, tornando também a otimização do compilador mais complexa.
Essas questões — incluindo o gargalo de desempenho da prova ZK, a complexidade da pré-compilação e as escolhas de arquitetura obsoletas — constituem um motivo convincente e urgente: o Ethereum deve ir além da EVM e adotar uma arquitetura tecnológica mais adequada para o futuro.
RISC-V Blueprint: Remodelar o futuro do Ethereum com uma base mais forte
As vantagens do RISC-V não estão apenas nas deficiências do EVM, mas também na força inerente de sua filosofia de design. Sua arquitetura oferece uma base robusta, simples e verificável, sendo muito adequada para ambientes de alto risco como o Ethereum.
Por que os padrões abertos são superiores ao design personalizado?
Ao contrário da arquitetura de conjunto de instruções (ISA) personalizada que precisa ser construída do zero para criar todo um ecossistema de software, o RISC-V é um padrão aberto maduro que possui as seguintes três grandes vantagens:
sistema ecológico maduro
Ao adotar o RISC-V, o Ethereum consegue tirar proveito de décadas de progresso coletivo na área da ciência da computação. Como Justin Drake explicou, isso proporciona ao Ethereum a oportunidade de usar ferramentas de classe mundial diretamente:
"Há um componente de infraestrutura chamado LLVM, que é um conjunto de ferramentas de compilação que permite compilar linguagens de programação de alto nível em um dos vários alvos de backend. Um dos backends suportados é o RISC-V. Portanto, se você suporta RISC-V, pode automaticamente suportar todas as linguagens de alto nível suportadas pelo LLVM."
Isto reduziu enormemente a barreira de entrada para o desenvolvimento, permitindo que milhões de desenvolvedores familiarizados com linguagens como Rust, C++ e Go possam começar facilmente.
A filosofia de design minimalista do RISC-V é uma característica intencional, e não uma limitação. O seu conjunto de instruções básico contém apenas cerca de 47 instruções, mantendo o núcleo da máquina virtual extremamente simples. Esta simplicidade tem vantagens significativas em termos de segurança, pois uma base de código de confiança menor é mais fácil de auditar e validar formalmente.
O padrão de fato no campo das provas de conhecimento zero. Mais importante ainda, o ecossistema zkVM já fez suas escolhas. Como Justin Drake apontou, a partir dos dados do Ethproofs, pode-se ver uma tendência clara:
"RISC-V é a arquitetura de conjunto de instruções (ISA) líder para o backend zkVM."
Entre os dez zkVM que podem provar blocos Ethereum, nove escolheram RISC-V como arquitetura alvo. Esta convergência de mercado liberta um forte sinal: Ethereum, ao adotar RISC-V, não está fazendo uma tentativa especulativa, mas sim alinhando-se a um padrão reconhecido por um projeto que já foi validado na prática e que constrói seu futuro de conhecimento zero.
Nascido para a confiança, não apenas para a execução
Além de um ecossistema amplo, a arquitetura interna do RISC-V também é particularmente adequada para construir sistemas seguros e verificáveis. Primeiro, o RISC-V possui uma especificação formalizada e legível por máquina — SAIL. Isso representa um grande avanço em comparação com a especificação do EVM (que existe principalmente na forma de texto no "livro amarelo"). O "livro amarelo" tem certa ambiguidade, enquanto a especificação SAIL fornece o "padrão ouro", capaz de suportar provas de correção matemática críticas, o que é vital para proteger protocolos de valor significativo. Como mencionado por Alex Hicks da Fundação Ethereum (EF) na conferência Ethproofs, isso permite que os circuitos zkVM sejam verificados diretamente "com a especificação oficial do RISC-V". Em segundo lugar, o RISC-V inclui uma arquitetura privilegiada, uma característica frequentemente negligenciada, mas crucial para a segurança. Ela define diferentes níveis de operação, que incluem principalmente o modo usuário (para aplicações não confiáveis, como contratos inteligentes) e o modo supervisor (para um "núcleo de execução" confiável). Diego da Cartesi explicou isso em detalhes:
"O sistema operacional deve proteger-se contra a influência de outros códigos. Ele precisa isolar a execução de diferentes programas uns dos outros, e todos esses mecanismos fazem parte do padrão RISC-V."
Na arquitetura RISC-V, os contratos inteligentes que operam no modo de usuário (User Mode) não podem acessar diretamente o estado da blockchain. Em vez disso, eles precisam fazer um pedido a um núcleo confiável que opera no modo supervisor (Supervisor Mode) através de uma instrução especial ECALL (chamada de ambiente). Este mecanismo estabelece uma fronteira de segurança imposta pelo hardware, que é mais robusta e fácil de verificar do que o modelo que depende puramente de um sandbox de software do EVM.
A visão do Vitalik
Esta transformação foi concebida como um processo gradual e em várias fases, para garantir a estabilidade do sistema e a compatibilidade retroativa. Como explicado pelo fundador do Ethereum, Vitalik Buterin, esta abordagem visa alcançar um desenvolvimento "evolutivo", em vez de uma mudança "revolucionária" completa.
Primeiro passo: pré-compilação alternativa
Na fase inicial, será adotada a abordagem mais conservadora, introduzindo funcionalidades limitadas na nova máquina virtual (VM). Como sugerido por Vitalik Buterin: "Podemos começar a usar a nova VM em cenários limitados, como substituir funcionalidades pré-compiladas." Especificamente, isso suspenderá a adição de novas funcionalidades pré-compiladas EVM, substituindo-as pela implementação das funcionalidades necessárias através de programas RISC-V aprovados por whitelist. Essa abordagem permite que a nova VM seja testada em um ambiente de baixo risco na mainnet, enquanto o cliente Ethereum atua como intermediário entre os dois ambientes de execução.
Segundo passo: coexistência de duas máquinas virtuais.
A próxima fase será "abrir a nova VM diretamente para os usuários". Os contratos inteligentes podem indicar, através de marcas, se seu bytecode é EVM ou RISC-V. A característica chave é a implementação de interoperabilidade sem costura: "dois tipos de contratos podem chamar um ao outro." Essa funcionalidade será realizada através de chamadas do sistema (ECALL), permitindo que as duas máquinas virtuais colaborem no mesmo ecossistema.
Terceiro passo: EVM como contrato simulado (estratégia "Rosetta")
O objetivo final é a simplificação extrema do protocolo. Nesta fase, "usaremos o EVM como uma das implementações na nova VM." O EVM normalizado se tornará um contrato inteligente formalmente verificado que opera na L1 nativa RISC-V. Isso não apenas garante suporte perpétuo para aplicações mais antigas, mas também permite que os desenvolvedores de clientes mantenham apenas um motor de execução simplificado, reduzindo assim significativamente a complexidade e os custos de manutenção.
efeito dominó do ecossistema
A transição do EVM para o RISC-V não é apenas uma transformação do protocolo central, mas terá um impacto profundo em todo o ecossistema Ethereum. Esta transformação não apenas remodelará a experiência dos desenvolvedores, mas também mudará fundamentalmente o panorama competitivo das soluções Layer-2 e desbloqueará novos modelos de validação econômica.
Reformulação do Rollup: Confronto entre Optimistic e ZK
A utilização da camada de execução RISC-V na camada L1 terá um impacto radicalmente diferente em dois tipos principais de Rollup.
As Rollups otimistas (como Arbitrum e Optimism) enfrentam desafios arquitetônicos. O seu modelo de segurança depende da execução de transações controversas através do EVM do L1 para resolver a prova de fraude. Se o EVM do L1 for substituído, esse modelo será completamente desmantelado. Esses projetos enfrentarão uma escolha difícil: ou realizar uma grande reforma de engenharia, projetando um sistema de prova de fraude para o novo VM do L1, ou se afastar completamente do modelo de segurança do Ethereum.
Em comparação, o ZK Rollup terá uma enorme vantagem estratégica. A grande maioria dos ZK Rollup já adotou o RISC-V como sua arquitetura de conjunto de instruções interna (ISA). Um L1 que "fala a mesma língua" permitirá uma integração mais estreita e eficiente. Justin Drake propôs a visão futura de "Rollup nativo": L2 se tornaria na verdade uma instância especializada do ambiente de execução do próprio L1, utilizando o VM integrado do L1 para realizar liquidações sem costura. Esse alinhamento trará as seguintes mudanças:
· Simplificação da pilha tecnológica: a equipe L2 não precisará mais construir mecanismos de ponte complexos entre o ambiente de execução RISC-V interno e o EVM.
· Reutilização de ferramentas e códigos: Compiladores, depuradores e ferramentas de verificação formal desenvolvidos para o ambiente L1 RISC-V podem ser utilizados diretamente pelo L2, reduzindo significativamente os custos de desenvolvimento.
· Alinhamento de incentivos econômicos: as taxas de Gas do L1 refletirão com mais precisão os custos reais de verificação ZK baseados em RISC-V, formando assim um modelo econômico mais razoável.
A nova era dos desenvolvedores e usuários
Para os desenvolvedores de Ethereum, esta transformação será gradual e não destrutiva.
Para os desenvolvedores, eles poderão acessar um ecossistema de desenvolvimento de software mais amplo e maduro. Como Vitalik Buterin apontou, os desenvolvedores "poderão escrever contratos em Rust, enquanto essas opções podem coexistir". Ao mesmo tempo, ele previu que "Solidity e Vyper ainda serão populares a longo prazo devido ao seu design elegante na lógica de contratos inteligentes". A utilização de linguagens de programação mainstream e de seus vastos recursos de biblioteca através da cadeia de ferramentas LLVM tornará essa transição revolucionária. Vitalik comparou isso a uma "experiência ao estilo NodeJS", onde os desenvolvedores podem escrever código on-chain e off-chain na mesma linguagem, alcançando uma integração no desenvolvimento.
Para os usuários, essa transformação trará, em última análise, uma experiência de rede com custos mais baixos e desempenho mais alto. Espera-se que os custos de prova diminuam cerca de 100 vezes, passando de alguns dólares por transação para alguns centavos ou até menos. Isso se traduz diretamente em taxas L1 mais baixas e taxas de liquidação L2. Essa viabilidade econômica desbloqueará a visão do "Gigagas L1", visando alcançar um desempenho de cerca de 10.000 TPS, pavimentando o caminho para aplicações on-chain mais complexas e de maior valor no futuro.
Succinct Labs e SP1: Construindo a prova do futuro no presente
Ethereum está se preparando para um grande avanço. "Escalonar L1, escalonar blocos" é uma tarefa estratégica urgente dentro do cluster do protocolo EF. Espera-se que melhorias de desempenho significativas sejam alcançadas nos próximos 6 a 12 meses.
Equipes como a Succinct Labs já demonstraram na prática as vantagens teóricas do RISC-V, e seu trabalho se tornou um forte caso de validação dessa proposta.
O SP1, desenvolvido pela Succinct Labs, é um zkVM de alto desempenho e código aberto baseado em RISC-V, que valida a viabilidade de uma nova abordagem arquitetônica. O SP1 adota a filosofia "centrada em pré-compilação" (precompile-centric), resolvendo perfeitamente o problema do gargalo criptográfico do EVM. Ao contrário dos métodos tradicionais que dependem de pré-compilações lentas e codificadas de forma rígida, o SP1 descarrega operações intensivas, como o hash Keccak, para circuitos ZK projetados especificamente e otimizados manualmente, e as chama através de instruções ECALL padrão. Essa abordagem combina o desempenho de hardware personalizado com a flexibilidade do software, oferecendo aos desenvolvedores uma solução mais eficiente e escalável.
O impacto real da Succinct Labs já se fez sentir. O seu produto OP Succinct utiliza o SP1 para dotar os Optimistic Rollups de capacidades de prova de conhecimento zero (ZK-ify). Como explicou a cofundadora da Succinct, Uma Roy:
"Usar Rollup com OP Stack não requer mais esperar sete dias para completar a confirmação final e o levantamento... agora leva apenas uma hora para concluir a confirmação. Este aumento de velocidade é incrível."
Esta ruptura resolve um ponto crítico de dor em todo o ecossistema OP Stack. Além disso, a infraestrutura da Succinct - Succinct Prover Network - foi projetada como um mercado descentralizado de geração de provas, demonstrando um modelo econômico viável para computação verificável no futuro. O seu trabalho não é apenas uma prova de conceito, mas sim um plano futuro viável, como descrito neste artigo.
Como o Ethereum reduz o risco
Uma das grandes vantagens do RISC-V é que torna o Santo Graal da verificação formal - provar matematicamente a correção do sistema - um objetivo realizável. A especificação do EVM está escrita em linguagem natural no Yellow Paper, o que a torna difícil de formalizar. Por outro lado, o RISC-V possui uma especificação SAIL oficial e legível por máquina, que fornece uma "referência de ouro" clara para seu comportamento.
Isto pavimenta o caminho para uma segurança mais robusta. Como apontou Alex Hicks da Fundação Ethereum, já está a ser realizado trabalho para "extrair os circuitos zkVM RISC-V da especificação oficial RISC-V para validação formal em Lean". Este é um progresso marcante, transferindo a confiança de implementações humanas propensas a erros para provas matemáticas verificáveis, abrindo novas alturas para a segurança da blockchain.
Os principais riscos da transformação
Embora a arquitetura RISC-V L1 tenha várias vantagens, também traz novos desafios complexos.
Problema de medição de gás
Criar um modelo de Gas determinístico e justo para uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA) é um problema ainda não resolvido. Métodos simples de contagem de instruções são suscetíveis a ataques de negação de serviço. Por exemplo, um atacante pode projetar um programa que aciona repetidamente faltas de cache, causando um alto consumo de recursos com um custo de Gas extremamente baixo. Este problema representa um desafio severo para a estabilidade da rede e o modelo econômico.
Segurança da cadeia de ferramentas e o problema da "construção reproduzível"
Este é o risco mais importante e frequentemente subestimado no processo de transformação. O modelo de segurança passou de depender de máquinas virtuais na cadeia a depender de compiladores fora da cadeia (como o LLVM), e esses compiladores têm uma complexidade extremamente alta e são conhecidos por conter vulnerabilidades. Os atacantes podem explorar as vulnerabilidades do compilador para transformar código fonte aparentemente inofensivo em bytecode malicioso. Além disso, garantir que os binários compilados na cadeia sejam idênticos ao código fonte público, ou seja, o problema da "construção reprodutível", é extremamente difícil. Pequenas diferenças no ambiente de construção podem resultar na geração de binários diferentes, afetando assim a transparência e a confiança. Esses problemas representam um desafio severo para a segurança de desenvolvedores e usuários.
estratégia de alívio
O caminho a seguir requer uma estratégia de defesa em múltiplas camadas.
Promoção em fases
A adoção de um plano de transição gradual e multifásico é a estratégia central para enfrentar riscos. Ao introduzir primeiramente o RISC-V como uma solução alternativa pré-compilada e, em seguida, executá-lo em um ambiente de máquina virtual dupla, a comunidade pode acumular experiência operacional e construir confiança em um ambiente de baixo risco, evitando quaisquer mudanças irreversíveis. Esta abordagem progressiva fornece uma base estável para a transformação tecnológica.
Auditoria completa: teste de fuzzing e verificação formal
Embora a verificação formal seja o objetivo final, ela deve ser combinada com testes contínuos e intensivos. Como demonstrado por Valentine, da Diligence Security, na conferência telefônica da Ethproofs, sua ferramenta de fuzzing Argus já identificou 11 falhas críticas de solidez e integridade no zkVM líder. Isso indica que, mesmo os sistemas mais bem projetados, podem conter falhas que só podem ser descobertas por meio de testes adversariais rigorosos. A combinação de fuzzing e verificação formal oferece uma proteção mais forte para a segurança do sistema.
padronização
Para evitar a fragmentação do ecossistema, a comunidade deve adotar uma configuração única e padronizada de RISC-V. Isso pode ser uma combinação de RV64GC com ABI compatível com Linux, pois essa combinação possui o suporte mais amplo nas linguagens de programação e ferramentas mais populares, maximizando as vantagens do novo ecossistema. A padronização não só pode aumentar a eficiência dos desenvolvedores, mas também estabelecer uma base sólida para o desenvolvimento a longo prazo do ecossistema.
O futuro verificável do Ethereum
A proposta de substituir a Máquina Virtual Ethereum (EVM) pelo RISC-V não é apenas uma atualização incremental, mas uma reconstrução fundamental da camada de execução do Ethereum. Esta visão ambiciosa visa resolver gargalos profundos de escalabilidade, simplificar a complexidade do protocolo e alinhar a plataforma com um ecossistema mais amplo na área da computação geral. Embora essa transformação enfrente enormes desafios técnicos e sociais, os benefícios estratégicos a longo prazo são suficientes para justificar este esforço audacioso.
Esta transformação foca numa série de compensações centrais:
· O equilíbrio entre o enorme aumento de desempenho trazido pela arquitetura nativa ZK e a necessidade urgente de compatibilidade retroativa;
· A ponderação entre as vantagens de segurança trazidas por protocolos simplificados e a inércia dos enormes efeitos de rede do EVM;
· A escolha entre a poderosa capacidade de um ecossistema genérico e o risco de depender de uma complexa cadeia de ferramentas de terceiros.
No final, essa transformação de arquitetura será a chave para cumprir a promessa de "Execução Enxuta" (Lean Execution) e uma parte importante da visão de "Ethereum Enxuto" (Lean Ethereum). Ela transformará o L1 do Ethereum de uma simples plataforma de contratos inteligentes em uma camada de liquidação e disponibilidade de dados eficiente e segura, projetada para suportar o vasto universo da computação verificável.
Como disse Vitalik Buterin, "o objetivo é... fornecer ZK-snark para tudo."
Projetos como Ethproofs fornecem dados objetivos e uma plataforma de colaboração para essa transformação, enquanto a equipe da Succinct Labs, através da aplicação prática do seu SP1 zkVM, oferece um plano de ação para esse futuro. Ao adotar o RISC-V, o Ethereum não apenas resolve seu próprio gargalo de escalabilidade, mas também se posiciona como a camada de confiança fundamental da próxima geração da internet — impulsionada pelo terceiro grande princípio criptográfico após hashes e assinaturas, o SNARK.
Provar o software do mundo, abrir uma nova era de criptografia.