Đề xuất RISC-V của Vitalik bị bác bỏ! Arbitrum: Ethereum L1 nên chọn WASM

Các nhà phát triển cốt lõi của Arbitrum Layer 2 trên Ethereum, Offchain Labs, đã đặt câu hỏi về đề xuất của Vitalik Buterin chuyển tầng thực thi Ethereum sang RISC-V, và vào ngày 20 tháng 11 đã đăng một bài phân tích kỹ thuật chi tiết trên Ethereum Research, cho rằng WebAssembly (WASM) có lợi thế vượt trội hơn về lâu dài.

Đề xuất RISC-V của Vitalik: Giảm chi phí bằng chứng ZK 100 lần

(Nguồn: Ethereum Magicians)

Đồng sáng lập Ethereum, Buterin, từng đăng một bài viết trên Ethereum Magicians vào tháng 4, đề xuất thay thế bytecode của máy ảo Ethereum bằng bộ tập lệnh RISC-V mã nguồn mở (phát âm là “risk-five”). Ông cho rằng thay đổi này trong một số trường hợp có thể giảm chi phí bằng chứng Zero-Knowledge (ZK) tới 100 lần.

RISC-V là một kiến trúc tập lệnh rút gọn mã nguồn mở, được phát triển ban đầu bởi Đại học California, Berkeley. Khác với các kiến trúc thương mại đóng (như ARM hay x86), đặc tính mã nguồn mở của RISC-V khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống phi tập trung. Trong lĩnh vực bằng chứng ZK, sự đơn giản của RISC-V giúp xây dựng và tối ưu hóa các mạch bằng chứng dễ dàng hơn, đây cũng là lý do chính khiến Vitalik đánh giá cao nó.

Việc giảm chi phí tới 100 lần là một con số cực kỳ hấp dẫn. Hiện tại, phí gas cao trên Ethereum L1 luôn là nút thắt cổ chai hạn chế khả năng mở rộng ứng dụng, trong khi công nghệ bằng chứng ZK là trọng tâm của các giải pháp mở rộng, chi phí tính toán của nó ảnh hưởng trực tiếp đến kinh tế của Layer 2. Nếu giảm được chi phí bằng chứng 100 lần, nhiều kịch bản ứng dụng sẽ trở nên khả thi về mặt kinh tế.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu của Offchain Labs đặt nghi vấn về giả định tiềm ẩn trong đề xuất này. Họ viết: “Chúng tôi ủng hộ các mục tiêu đó, nhưng đặt câu hỏi về giả định ngầm của Vitalik rằng một ISA có thể tối ưu hóa tốt nhất cả bằng chứng ZK lẫn triển khai hợp đồng thông minh.” Câu hỏi này đi thẳng vào cốt lõi vấn đề: Liệu tối ưu hóa hiệu suất bằng chứng và tối ưu hóa trải nghiệm triển khai hợp đồng có nên dùng chung một kiến trúc?

ISA triển khai và ISA bằng chứng: Phân tách mới là tối ưu

(Nguồn: Ethereum Research)

Luận điểm cốt lõi của nhóm là phân biệt giữa “kiến trúc tập lệnh triển khai” (dISA, dùng làm định dạng để upload hợp đồng lên chuỗi) và “kiến trúc tập lệnh bằng chứng” (pISA, định dạng mà máy ảo ZK sử dụng). Họ cho rằng hai thứ này không nhất thiết phải giống nhau. Quan điểm này thách thức một giả định cơ bản trong lộ trình kỹ thuật của Ethereum.

Offchain Labs đã xây dựng một nguyên mẫu để chứng minh ý tưởng này: Block Arbitrum (bao gồm hợp đồng thông minh Stylus dựa trên WASM) sẽ được biên dịch WASM thành RISC-V, sau đó sinh bằng chứng ZK qua việc thực thi RISC-V. Thực tiễn này chứng minh tính khả thi của kiến trúc phân tách. Bài viết viết: “Ngày nay, chúng ta có thể thực hiện bằng chứng ZK cho các block ngoài đời thực trên blockchain dùng WASM làm dISA, bằng cách sử dụng ZK-VM dựa trên RISC-V làm backend.”

Ưu điểm của kiến trúc phân tách là sự linh hoạt. ISA triển khai cần ưu tiên trải nghiệm lập trình viên, hệ sinh thái công cụ, an toàn kiểu dữ liệu và bảo trì; còn ISA bằng chứng cần ưu tiên sự đơn giản của mạch bằng chứng và hiệu quả tính toán. Hai mục tiêu này không phải lúc nào cũng đồng nhất, thậm chí đôi khi mâu thuẫn. Bằng cách phân tách, ta có thể tối ưu hóa riêng biệt mà không phải đánh đổi.

Nguyên mẫu của Offchain Labs đã cho thấy cách thức hoạt động thực tế của kiến trúc này. Lập trình viên có thể viết hợp đồng thông minh bằng ngôn ngữ quen thuộc (như Rust, C++), biên dịch thành WASM và upload lên chuỗi. Khi cần tạo bằng chứng ZK, mã WASM sẽ được biên dịch động thành RISC-V, rồi thực thi trong ZK-VM của RISC-V để sinh bằng chứng. Cách làm này vừa giữ được sự thân thiện của WASM với lập trình viên, vừa tận dụng ưu thế của RISC-V trong việc sinh bằng chứng.

Ba lợi thế lớn của kiến trúc phân tách

Linh hoạt: Có thể thay đổi pISA tùy theo sự phát triển của công nghệ bằng chứng mà không ảnh hưởng đến các hợp đồng đã triển khai trên chuỗi

Tối ưu hóa: dISA và pISA được tối ưu hóa riêng biệt cho từng mục tiêu, không cần thỏa hiệp

Thích ứng tương lai: Khi công nghệ bằng chứng tiên tiến hơn xuất hiện, không cần hard fork Ethereum L1

RISC-V có thể không còn tối ưu trong tương lai

Nhóm nghiên cứu đặt nghi vấn liệu RISC-V có phải là đích đến của quá trình phát triển máy ảo bằng chứng ZK (ZK-VM), đồng thời chỉ ra cơ chế sinh bằng chứng đang thay đổi nhanh chóng. Gần đây, sự chuyển dịch từ RISC-V 32-bit sang RISC-V 64-bit đã cho thấy sự bất định này. Bản thân sự thay đổi này cho thấy tiêu chuẩn RISC-V không cố định mà vẫn đang tiến hóa liên tục.

Họ cảnh báo rằng, cố định RISC-V ở L1 có thể khiến Ethereum bị khóa vào một công nghệ bằng chứng nhất định, trong khi các lựa chọn tốt hơn có thể xuất hiện. Các ZK-VM dựa trên WASM như Ligetron của Ligero đã thể hiện ưu thế mà ISA định hướng phần cứng có thể không sánh kịp. Ligetron tận dụng cấu trúc của WASM để đạt hiệu suất cao hơn RISC-V trong một số kịch bản bằng chứng.

Đồng thời, chi phí bằng chứng ZK đã giảm mạnh xuống khoảng 0.025 USD cho mỗi block Ethereum, và tiếp tục giảm. Dữ liệu này đã thay đổi logic kinh tế của việc tối ưu hóa. Các nhà nghiên cứu nhận định rằng, chỉ tập trung tối ưu hóa hiệu suất bằng chứng không còn quan trọng như trước. Họ viết: “Ngay cả khi L1 xác thực cần thực hiện nhiều bằng chứng ZK cho mỗi block, so với phí gas và MEV mà block builder có thể thu được, chi phí này là không đáng kể.”

Lập luận này có ý nghĩa chiến lược quan trọng. Khi chi phí bằng chứng đã thấp tới mức có thể bỏ qua, lợi ích biên của việc tiếp tục tối ưu hóa hiệu suất bằng chứng là rất nhỏ, trong khi cái giá phải trả cho trải nghiệm lập trình viên và sự trưởng thành của hệ sinh thái lại rất lớn. Ethereum L1 nên cân nhắc sức khỏe hệ sinh thái lâu dài thay vì chỉ nhìn vào chỉ số kỹ thuật ngắn hạn.

Nhìn lại lịch sử, tốc độ tiến hóa của công nghệ mã hóa là cực kỳ nhanh. Các giải pháp mật mã chủ đạo của 10 năm trước có thể đã lỗi thời, và công nghệ bằng chứng ZK cũng đang tiến hóa nhanh chóng. SNARKs, STARKs, Bulletproofs, Plonk… mỗi hệ thống bằng chứng đều có ưu nhược điểm riêng, và trong tương lai sẽ xuất hiện các phương án tối ưu hơn nữa. Nếu Ethereum L1 khóa mình quá sớm vào một kiến trúc “thân thiện bằng chứng”, rất có thể sẽ bỏ lỡ các lựa chọn công nghệ tốt hơn trong tương lai.

Ưu thế cấu trúc và hệ sinh thái trưởng thành của WASM

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh thiết kế có cấu trúc của WASM, giúp việc sửa đổi và tối ưu hóa mã nguồn trở nên dễ dàng hơn mà không phá vỡ các hợp đồng đang hoạt động. Cấu trúc module của WASM cho phép nâng cấp hoặc tối ưu hóa một phần cụ thể của mã, trong khi các phần khác giữ nguyên. Tính chất này đặc biệt quý giá trong lĩnh vực hợp đồng thông minh, nơi hợp đồng sau khi triển khai thường không thể thay đổi, nhưng môi trường thực thi và công cụ tối ưu hóa xung quanh luôn có thể cải tiến.

Ngoài ra, WASM còn chạy hiệu quả trên hầu hết các phần cứng thông dụng, trong khi đa số node Ethereum không chạy CPU RISC-V mà phải giả lập. Vấn đề thực tế này thường bị các thảo luận lý thuyết bỏ qua. Sự phi tập trung của Ethereum phụ thuộc vào sự tham gia của số lượng lớn các node vận hành trên nhiều nền tảng phần cứng khác nhau, từ máy chủ hiệu năng cao tới máy tính cá nhân thông thường. WASM có thể chạy hiệu quả trên các kiến trúc phổ biến như x86, ARM, trong khi RISC-V cần một lớp giả lập bổ sung, làm tăng chi phí tính toán và độ phức tạp.

Tính năng kiểm tra mã của WASM đảm bảo an toàn kiểu dữ liệu và phòng chống lỗ hổng, còn hệ sinh thái công cụ trưởng thành của nó đã được kiểm nghiệm trên hàng tỷ môi trường thực thi. WASM ban đầu được thiết kế cho trình duyệt web, và hiện nay hầu hết các trình duyệt phổ biến đều tích hợp hỗ trợ WASM. Điều này đồng nghĩa có hàng tỷ thiết bị kiểm chứng sự an toàn và độ tin cậy của WASM mỗi ngày.

Các nhà nghiên cứu viết: “Chúng tôi tin rằng WASM có thể trở thành một giao thức Internet cho hợp đồng thông minh, là tầng trung gian lý tưởng giữa các ngôn ngữ nguồn mà lập trình viên sử dụng để viết hợp đồng thông minh và các backend thực thi, xác minh hợp đồng thông minh.” Tầm nhìn này đặt WASM như một “ngôn ngữ chung” của thế giới blockchain, tương tự vai trò của HTTP trên Internet.