以太坊的偉大轉型：為何 RISC-V 會取代 EVM

以太坊歷史上最雄心勃勃的架構重組正悄然成形。在經過近十年的主導地位後，支撐DeFi和NFT的計算引擎——以太坊虛擬機 (EVM)——正面臨過時的危機。取代它的過程不會是一鍵切換，而是一個經過精心策劃的三階段過渡，轉向RISC-V，一個已成為零知識證明系統事實標準的開源指令集。

這不是猜測。九成能證明以太坊區塊的zkVM已經標準化採用RISC-V。問題不再是是否以太坊會遷移，而是何時以及如何。

EVM在ZK時代的性能危機

在零知識電路中證明EVM的執行問題非常直白：它很慢。真的很慢。

目前的zkEVM實現並不直接證明機器碼——它證明的是EVM的解釋器，而該解釋器本身又編譯成RISC-V的字節碼。這造成了多層嵌套的開銷。Vitalik Buterin直言不諱地指出：為何要逼開發者為EVM寫代碼，然後編譯成解釋器，再將解釋器編譯成RISC-V，僅僅是為了證明？這至少多了一層冗餘。

性能損失驚人：比在底層RISC-V架構上原生證明慢50到800倍。即使優化了Poseidon哈希等其他瓶頸，證明執行仍佔用整個證明時間的80-90%。若去除這層解釋器開銷，Vitalik估計執行速度可提升100倍——徹底改變Layer-1證明系統的經濟模型。

技術負債的累積

EVM並非為ZK原生世界設計。為了彌補其加密限制，以太坊累積了“預編譯合約”——像modexp和keccak256這樣的硬編碼函數，繞過了正常的執行層。

每個預編譯都是安全風險。單一預編譯的封裝代碼比整個RISC-V解釋器規範還複雜。新增預編譯需要進行有爭議的硬分叉。維護它們會膨脹以太坊的可信代碼庫，甚至已經逼近共識失敗的邊緣。

Vitalik的立場現在非常明確：不再使用預編譯。架構上的解決方案是擺脫臨時方案，採用根本不同的設計。

為何RISC-V是答案

RISC-V不是一個產品——它是一個處理器設計的開放標準。與EVM的定制封閉架構不同，RISC-V具有三個決定性優勢：

徹底簡化：核心指令集僅包含47個基本操作。這種極簡主義並非限制，而是有意為之。較小的可信代碼庫本身更易審計、形式驗證與安全。標準配置——rv64gc，一個64位架構，包含通用指令和壓縮指令擴展——提供廣泛的語言支持，同時保持優雅。

成熟的生態系：RISC-V並非孤立建構。它由LLVM支持，這是行業標準的編譯器基礎設施，支援Rust、C++、Go、Python等數十種語言。採用RISC-V，讓以太坊獲得數百萬現有工具和開發者熟悉度。開發者可以用Rust撰寫智能合約，並利用經過實戰檢驗的庫——想像Vitalik描述的Node.js風格：鏈上與鏈下代碼用同一語言。

正式可驗證性：RISC-V擁有官方的、機器可讀的規範(SAIL)，而非像以太坊黃皮書那樣模糊的文本。這使得數學正確性證明成為可能——zkVM電路可以直接用Lean等形式驗證助手根據SAIL規範進行驗證。這是區塊鏈安全的終極追求：用密碼學的確定性取代人為失誤。

三階段遷移計劃

以太坊的轉型不是二元開關，而是經過精心分階段的演進：

第一階段——預編譯替換：RISC-V功能作為預編譯方案引入，取代新EVM預編譯，先在低風險沙箱環境中測試。智能合約不能直接存取它；只有協議層使用。這在主網驗證概念，之後再進行更廣泛部署。

第二階段——雙虛擬機共存：EVM與RISC-V合約同時運行。開發者可以標記字節碼為EVM或RISC-V。關鍵是，兩者可以通過系統調用(ECALL)互相調用，實現無縫互操作。Layer-2開始嘗試RISC-V實現。

第三階段——EVM模擬(Rosetta策略)：原始EVM成為在RISC-V上運行的經過形式驗證的智能合約。遺留應用繼續運作，但客戶端開發者只需維護一個簡化的執行引擎。複雜度大幅降低，維護負擔消失。

生態系震盪

這一轉變並非對所有Layer-2解決方案都同等影響——反而造成明顯的分歧：

樂觀卷積面臨危機：Arbitrum、Optimism等系統依賴欺詐證明——在L1重新執行有爭議的交易以驗證爭議。如果L1切換到RISC-V，這個模型將完全崩潰。這些項目面臨兩條路：設計新的針對RISC-V的欺詐證明系統(昂貴)，或完全脫離以太坊的安全保障。

ZK卷積獲得超能力：如Polygon zkEVM、zkSync、Scroll等已在內部選用RISC-V。L1“用相同語言”溝通，釋放出“原生卷積”——L2成為L1執行環境的專用實例，零摩擦。橋接複雜度消失。開發者可以跨層重用編譯器、除錯器和驗證工具。費用經濟也因證明成本而匹配。

開發者與用戶的利潤

對開發者來說，這是進化而非顛覆。早期採用者已經用Rust撰寫；Solidity和Vyper仍然適用於偏好專用智能合約語言的開發者。但門檻大幅降低。數百萬多語言開發者突然擁有用自己母語的鏈上工具。

對用戶來說，影響立竿見影且具有變革性：證明成本約降低100倍。今天花費數美元的交易，未來只需幾美分。這實現了“Gigagas L1”願景——L1本身約每秒10,000筆交易，Layer-2費用接近零。

實戰證明：Succinct Labs與SP1

理論通過像Succinct Labs這樣的項目落地。他們的SP1 zkVM，基於RISC-V，展示了架構優勢。不同於傳統的EVM預編譯(慢、硬編碼、需硬分叉)，SP1採用“預編譯為中心”的理念：將密集的密碼學操作(Keccak、簽名驗證)卸載到經過優化的ZK電路，通過標準ECALL指令調用。性能與靈活性兼得。

結果比白皮書更有說服力。Succinct的OP Succinct產品將樂觀卷積升級為零知識證明能力。七天的提款期縮短到一小時。他們的去中心化Prover Network模擬未來經濟：一個證明生成的市場，隨著需求增長擴大證明供應。

風險與對策

如此巨大的轉變難免有陷阱：

Gas計量：為通用指令集分配確定性成本尚未解決。簡單的指令計數易遭拒絕服務攻擊——攻擊者可設計緩存未命中，消耗大量資源卻只需幾分錢的gas。需要新型計量方法，目前仍在研究中。

工具鏈安全：安全重心由鏈上VM轉向鏈下編譯器(LLVM)。編譯器複雜且易出漏洞。攻擊者可能利用編譯器漏洞，將無害源碼轉變為難以檢測的惡意字節碼。可重現構建（確保二進制與公開源碼一致）仍是技術難題。

風險緩解層層防禦：

• 分階段推行：逐步累積運營經驗，避免不可逆變革。
• 模糊測試(如Diligence Security的Argus工具，已發現11個關鍵zkVM漏洞)，結合形式驗證，捕捉實現中的錯誤，補足形式證明的盲點。
• 標準化：採用rv64gc和Linux相容的ABI，防止生態碎片化，最大化工具鏈的利用。

最終目標：以太坊成為驗證層

Vitalik的終極願景依然不變：“最終目標是讓一切都成為ZK-snark。”這次轉型是該願景的架構核心。

通過採用RISC-V——特別是rv64gc配置以獲得最佳語言支持——以太坊將從一個智能合約平台演變為更為基礎的體系：一個極簡、可驗證的互聯網信任層。Layer-1成為結算與數據可用性骨幹，計算則委託給上層可證明正確的層。

這個轉變不會一蹴而就，但方向已定。九個zkVM已用代碼投票。以太坊基金會的研究人員正在起草規範。像Succinct Labs這樣的團隊已經在交付未來。EVM的統治曾是革命，但它的繼任者——高效、優雅、可驗證——將是進化的結果。