O Ethereum está a preparar-se para a sua mais importante transformação arquitetónica desde o seu nascimento: substituir a EVM pela RISC-V.
A razão é simples - em um futuro centrado em conhecimento zero (ZK), a EVM se tornou um gargalo de desempenho:
Atualmente, o zkEVM depende de um interpretador, resultando em uma diminuição de desempenho de 50 a 800 vezes;
O módulo pré-compilado torna o protocolo complexo e aumenta os riscos;
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 zkVM de facto (90% dos projetos utilizam);
Possuir uma norma SAIL formal (em comparação com o vago livro amarelo) → implementar uma 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 RISC-V como módulo pré-compilado (teste de baixo risco);
Era de Duas Máquinas Virtuais: EVM e RISC-V coexistem e operam completamente em conjunto;
Reimplementar EVM dentro do RISC-V (Estratégia Rosetta).
Impacto do ecossistema:
Rollup otimista (como Arbitrum e Optimism) precisa reconstruir o mecanismo de prova de fraude;
Rollups de conhecimento zero (como Polygon, zkSync, Scroll) terão uma 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 aproximadamente 100 vezes mais baixo de prova → Caminho para Gigagas L1 (cerca de 10.000 TPS).
No final, o Ethereum irá evoluir 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".
A encruzilhada do Ethereum
Vitalik Buterin disse uma vez: "O objetivo inclui... fazer com que tudo seja ZK-Snarkizado."
A conclusão da prova de conhecimento nulo (ZK) é inevitável, e seu argumento central é muito simples: o Ethereum está se reinventando a partir do zero, com base na prova de conhecimento nulo. Isso marca o ponto técnico final do protocolo — alcançando sua forma final através da reestruturação do L1, impulsionada por um zkVM de alto desempenho suportado por equipes de desenvolvimento central (como a Succinct).
Com esta visão como objetivo final, o Ethereum encontra-se no ponto de transformação arquitetónica mais importante desde a sua criação. Esta discussão já não se trata de uma atualização gradual, mas sim de uma reestruturação completa do seu núcleo computacional - substituindo a Ethereum Virtual Machine (EVM). Esta iniciativa é a pedra angular da visão mais ampla de "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 ponto mais crítico é: o EVM, como motor que impulsiona a revolução dos contratos inteligentes, tornou-se o principal gargalo para o desenvolvimento futuro do Ethereum?
Como disse Justin Drake da Ethereum Foundation, o objetivo de longo prazo do Ethereum sempre foi "Snarkificar tudo" (Snarkify everything), uma poderosa ferramenta capaz de melhorar as várias camadas do protocolo. No entanto, por muito tempo, esse objetivo foi mais como um "esboço inatingível", porque sua realização requer o conceito de prova em tempo real (real-time proving). E agora, com a prova em tempo real gradualmente se tornando uma realidade, a ineficiência teórica do EVM se transformou em um problema prático que precisa ser resolvido.
Este artigo irá analisar profundamente os argumentos técnicos e estratégicos para a 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 realmente mudou?
Antes de discutir o "porquê", é necessário esclarecer "o que" está a mudar.
A EVM (Máquina Virtual Ethereum) é o ambiente de execução dos contratos inteligentes do Ethereum, conhecida como o "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 de NFTs. No entanto, essa arquitetura personalizada de quase uma década atrás acumulou uma grande quantidade de dívida técnica.
Em comparação, RISC-V não é um produto, mas sim um padrão aberto - um "alfabeto" de design de processadores gratuito e genérico. Como Jeremy Bruestle enfatizou na conferência Ethproofs, seus princípios fundamentais fazem dele 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 Jeremy disse, isso torna-o "quase perfeito para o caso 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 de acordo com as necessidades, sem impor complexidade desnecessária ao protocolo base.
Ecossistema aberto: O RISC-V possui um vasto e maduro suporte de ferramentas, 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 muito alto.” O RISC-V permite que o Ethereum herde gratuitamente essas ferramentas prontas.
Problema de overhead do interpretador
As razões para impulsionar a substituição do EVM não são um único defeito, mas a convergência de várias limitações fundamentais, problemas que não podem ser ignorados no contexto futuro centrado em provas de conhecimento zero. Essas limitações incluem gargalos de desempenho em sistemas de provas de conhecimento zero, bem como os riscos trazidos pela crescente complexidade acumulada dentro do protocolo.
Problema de custos do interpretador
O principal motor desta transformação é a ineficiência inerente do EVM nos sistemas de prova de conhecimento zero. À medida que o Ethereum transita gradualmente para um modelo que valida o estado L1 através de provas ZK, o desempenho dos provadores 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 compilar a execução do EVM para um conteúdo que se torna 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 traz 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 fazendo a transição para o algoritmo de hash Poseidon), esta parte da "execução de blocos" ainda ocupará 80-90% de todo o tempo de prova, tornando a 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 100 vezes.
armadilha da dívida técnica
Para compensar a falta de desempenho do EVM em operações criptográficas específicas, o Ethereum introduziu contratos pré-compilados - funções especializadas codificadas diretamente no protocolo. Embora essa solução parecesse pragmática na época, hoje gerou a situação "ruim" referida por Vitalik Buterin:
"A pré-compilação é catastrófica para nós... ela expandiu enormemente a biblioteca de código confiável do Ethereum... e já causou sérios problemas que quase resultaram em falhas de consenso várias vezes."
Esta complexidade é surpreendente. Vitalik exemplifica 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 aplicativos que necessitam de novos primitivos criptográficos. Em resposta a isso, Vitalik chegou a uma conclusão clara:
"Acho que devemos parar de adicionar quaisquer novos contratos pré-compilados 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 escolheu uma arquitetura de 256 bits para lidar com valores criptográficos, mas essa arquitetura é extremamente ineficiente para inteiros de 32 bits ou 64 bits, que são frequentemente usados em contratos inteligentes. Essa ineficiência é especialmente cara em sistemas ZK. Como Vitalik explicou:
"Quando números menores são utilizados, cada número na verdade não economiza nenhum recurso, 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 de CPUs modernas. Ela requer mais instruções para completar as mesmas operações, tornando a otimização do compilador mais complexa.
Estas questões — incluindo os gargalos de desempenho das provas ZK, a complexidade da pré-compilação e as escolhas de arquitetura desatualizadas — constituem um motivo convincente e urgente: o Ethereum deve ir além da EVM e abraçar arquiteturas tecnológicas mais adequadas para o futuro.
RISC-V Blueprint: Rebuilding the Future of Ethereum with a Stronger Foundation
As vantagens do RISC-V não estão apenas nas deficiências do EVM, mas também na sua poderosa filosofia de design. Sua arquitetura oferece uma base robusta, simples e verificável, sendo muito adequada para um ambiente de alto risco como o do Ethereum.
Por que os padrões abertos são melhores do que o design personalizado?
Ao contrário da arquitetura de conjunto de instruções (ISA) personalizada que precisa ser construída do zero, o RISC-V é um padrão aberto maduro, com três grandes vantagens-chave:
ecossistema maduro
Ao adotar o RISC-V, o Ethereum pode aproveitar décadas de progresso coletivo no campo da ciência da computação. Como explicou Justin Drake, isso oferece ao Ethereum a oportunidade de usar diretamente ferramentas de classe mundial:
"Há um componente de infraestrutura chamado LLVM, que é um conjunto de ferramentas de compilador que permite compilar linguagens de programação de alto nível para um dos vários alvos de backend. Um dos backends suportados é o RISC-V. Portanto, se você suporta o RISC-V, pode automaticamente suportar todas as linguagens de alto nível suportadas pelo LLVM."
Isto reduziu significativamente 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 O minimalismo do RISC-V é uma característica intencional, não uma limitação. O seu conjunto de instruções básico contém apenas cerca de 47 instruções, mantendo o núcleo da máquina virtual extremamente simples. Essa simplicidade tem uma vantagem significativa em termos de segurança, pois um repositório de código confiável menor é mais fácil de auditar e verificar formalmente.
O padrão de fatos no campo das provas de conhecimento zero. Mais importante ainda, o ecossistema zkVM já fez uma escolha. 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 zkVMs que podem provar blocos do Ethereum, nove escolheram RISC-V como arquitetura alvo. Esta convergência de mercado libera um sinal forte: o Ethereum não está fazendo uma tentativa especulativa ao adotar RISC-V, mas está alinhado com um padrão que já foi validado na prática e reconhecido por um projeto que está construindo 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 especialmente adequada para a construção de 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" apresenta certa ambiguidade, enquanto a especificação SAIL fornece o "padrão de ouro", capaz de suportar provas de correção matemática críticas, essenciais para proteger protocolos de grande valor. Como mencionado por Alex Hicks da Ethereum Foundation (EF) na conferência Ethproofs, isso permite que 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, principalmente incluindo o modo de 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 operativo deve proteger-se de influências de outros códigos. Ele precisa isolar a execução de diferentes programas entre si, 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 conseguem acessar diretamente o estado da blockchain. Em vez disso, eles precisam fazer uma solicitação 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 de sandbox de software puramente dependente do EVM.
A visão de Vitalik
Esta transformação é concebida como um processo gradual e em várias etapas, para garantir a estabilidade do sistema e a compatibilidade retroativa. Como explicou o fundador da Ethereum, Vitalik Buterin, essa abordagem visa realizar um desenvolvimento "evolutivo", em vez de uma mudança "revolucionária" completa.
Primeiro passo: pré-compilação alternativa
Na fase inicial, adota-se 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 por funcionalidades necessárias implementadas por programas RISC-V aprovados através de uma lista branca. Esta abordagem permite que a nova VM faça testes práticos na mainnet em um ambiente de baixo risco, enquanto o cliente Ethereum atua como intermediário entre os dois ambientes de execução.
Passo dois: coexistência de duas máquinas virtuais
A próxima fase será "abrir o novo VM diretamente para os usuários". Os contratos inteligentes podem indicar através de uma marca se seu bytecode é EVM ou RISC-V. A característica chave é a implementação de uma interoperabilidade perfeita: "dois tipos de contratos podem chamar uns aos outros." Essa funcionalidade será implementada através de chamadas de sistema (ECALL), permitindo que as duas máquinas virtuais colaborem no mesmo ecossistema.
Passo três: EVM como contrato simulado (estratégia "Rosetta")
O objetivo final é simplificar o protocolo. Nesta fase, "nós vamos usar o EVM como uma implementação no novo VM." O EVM padronizado se tornará um contrato inteligente verificado formalmente que opera sobre o RISC-V L1 nativo. Isso não apenas garante suporte permanente para aplicações anteriores, 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 de ondulação 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 do desenvolvedor, mas também mudará fundamentalmente o panorama competitivo das soluções Layer-2 e desbloqueará novos modelos de validação econômica.
Reposicionamento do Rollup: A batalha entre Optimistic e ZK
A utilização da camada de execução RISC-V na camada L1 terá um impacto radicalmente diferente em dois principais tipos de Rollup.
As Rollups Otimistas (como Arbitrum, Optimism) enfrentam desafios de arquitetura. Seu modelo de segurança depende da reexecução de transações controversas através do L1 EVM para resolver provas de fraude. Se o EVM do L1 for substituído, esse modelo desmoronará completamente. Esses projetos enfrentarão uma escolha difícil: ou realizam uma grande reforma de engenharia, projetando um sistema de prova de fraude para o novo L1 VM, ou se se desvinculam completamente do modelo de segurança do Ethereum.
Em comparação, o ZK Rollup obterá uma enorme vantagem estratégica. A grande maioria dos ZK Rollups 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 apresentou a visão futura de "Rollup nativo": o L2 se tornaria, de fato, uma instância especializada do ambiente de execução do próprio L1, utilizando a VM embutida do L1 para permitir liquidações sem costura. Esse alinhamento trará as seguintes mudanças:
Simplificação da pilha tecnológica: a equipe L2 não precisará mais construir um complexo mecanismo de ponte entre o ambiente de execução RISC-V interno e o EVM.
Reutilização de ferramentas e código: 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 de forma mais precisa os custos reais de validação ZK baseados em RISC-V, formando assim um modelo econômico mais razoável.
A nova era de desenvolvedores e usuários
Para os desenvolvedores de Ethereum, essa transformação será gradual, e não destrutiva.
Para os desenvolvedores, eles terão acesso a um ecossistema de desenvolvimento de software mais amplo e maduro. Como Vitalik Buterin destacou, 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 dos contratos inteligentes". O uso da cadeia de ferramentas LLVM com linguagens de programação mainstream e seus vastos recursos de biblioteca tornará essa mudança 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 elevado. 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", com o objetivo de 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 um futuro comprovado no presente
Ethereum está prestes a decolar. "Escalar L1, escalar blocos" é uma tarefa estratégica urgente dentro do conjunto de protocolos EF. Espera-se uma melhoria significativa de desempenho 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 os chama por meio 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 Uma Roy, co-fundadora da Succinct:
"Com o Rollup utilizando OP Stack, não é mais necessário esperar sete dias para concluir a confirmação final e o saque... Agora, a confirmação pode ser feita em apenas uma hora. Este aumento de velocidade é incrível."
Esta ruptura resolve um ponto crítico em todo o ecossistema OP Stack. Além disso, a infraestrutura da Succinct - a Succinct Prover Network - foi projetada como um mercado descentralizado para a geração de provas, demonstrando um modelo econômico viável para a computação verificável no futuro. O trabalho deles não é apenas uma prova de conceito, mas sim um plano futuro viável, como descrito neste artigo.
Como o Ethereum reduz o risco
Uma grande vantagem do RISC-V é que ele torna o santo graal da verificação formal — provar matematicamente a correção de um sistema — um objetivo alcançável. A especificação do EVM é 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 Alex Hicks da Fundação Ethereum apontou, já estão a ser realizados trabalhos para "extrair circuitos zkVM RISC-V da especificação oficial RISC-V para validação formal no 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 apresenta novos desafios complexos.
Problema de medição de gás
Criar um modelo de Gas determinístico e justo para uma arquitetura de conjunto de instruções genéricas (ISA) é um problema ainda não resolvido. Métodos simples de contagem de instruções estão suscetíveis a ataques de negação de serviço. Por exemplo, um atacante pode projetar um programa que desencadeia repetidamente faltas de cache, causando um alto consumo de recursos com um custo de Gas muito baixo. Esse problema representa um desafio severo para a estabilidade da rede e o modelo econômico.
Segurança da cadeia de ferramentas e o problema da "construção reprodutível"
Este é o risco mais importante e frequentemente subestimado durante o processo de transformação. O modelo de segurança passou de depender de máquinas virtuais em cadeia para depender de compiladores fora da cadeia (como o LLVM), que são extremamente complexos e conhecidos por conter vulnerabilidades. Os atacantes podem explorar vulnerabilidades dos compiladores para transformar código-fonte aparentemente inofensivo em bytecode malicioso. Além disso, garantir que os binários compilados na cadeia correspondam exatamente ao código-fonte público, ou seja, o problema da "construção reproduzível", também é extremamente difícil. Pequenas diferenças no ambiente de construção podem levar à geração de binários diferentes, afetando assim a transparência e a confiança. Esses problemas representam um sério desafio para a segurança de desenvolvedores e usuários.
Estratégia de mitigação
O caminho a seguir requer estratégias de defesa em múltiplos níveis.
Promoção faseada
A adoção de um plano de transição gradual e em várias fases é a estratégia central para lidar com riscos. Ao introduzir primeiro o RISC-V como uma 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. Essa abordagem progressiva proporciona uma base estável para a transformação tecnológica.
Auditoria abrangente: Teste de fuzzing e verificação formal
Apesar de a verificação formal ser o objetivo final, ela deve ser combinada com testes contínuos e de alta intensidade. Como mostrado por Valentine da Diligence Security na conferência telefônica do Ethproofs, a sua ferramenta de fuzzing Argus já descobriu 11 vulnerabilidades críticas de solidez e integridade no zkVM líder. Isso indica que, mesmo os sistemas mais bem projetados, podem ter vulnerabilidades que só podem ser descobertas através de testes adversariais rigorosos. A combinação de fuzzing e verificação formal oferece uma segurança mais robusta para os sistemas.
padronização
Para evitar a fragmentação do ecossistema, a comunidade deve adotar uma configuração RISC-V única e padronizada. Isso pode ser a combinação RV64GC com um ABI compatível com Linux, uma vez que essa combinação tem o suporte mais amplo nas linguagens de programação e ferramentas mais populares, maximizando as vantagens do novo ecossistema. A padronização não só aumenta a eficiência dos desenvolvedores, mas também estabelece 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 sim uma reestruturação 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 no domínio da computação geral. Embora essa transformação enfrente enormes desafios técnicos e sociais, os benefícios estratégicos de longo prazo são suficientes para justificar esse esforço audacioso.
Esta transformação foca numa série de compromissos essenciais:
O equilíbrio entre o enorme aumento de desempenho trazido pela arquitetura nativa ZK e a necessidade urgente de compatibilidade retroativa;
O equilíbrio entre as vantagens de segurança trazidas pelos protocolos simplificados e a inércia dos grandes efeitos de rede da EVM;
A escolha entre a poderosa capacidade de um ecossistema universal 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 de computação verificável.
Como disse Vitalik Buterin, "o objetivo é... fornecer ZK-snark para tudo."
Projetos como Ethproofs oferecem dados objetivos e uma plataforma de colaboração para essa transformação, enquanto a equipe da Succinct Labs, através da aplicação prática de seu SP1 zkVM, fornece um plano de ação para esse futuro. Ao abraçar 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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A dívida técnica é esmagadora, e o Ethereum escolheu "começar do zero" com RISC-V.
Autor: jaehaerys.eth
Compilado por: Shenchao TechFlow
Resumo
O Ethereum está a preparar-se para a sua mais importante transformação arquitetónica desde o seu nascimento: substituir a EVM pela RISC-V.
A razão é simples - em um futuro centrado em conhecimento zero (ZK), a EVM se tornou um gargalo de desempenho:
Atualmente, o zkEVM depende de um interpretador, resultando em uma diminuição de desempenho de 50 a 800 vezes;
O módulo pré-compilado torna o protocolo complexo e aumenta os riscos;
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 zkVM de facto (90% dos projetos utilizam);
Possuir uma norma SAIL formal (em comparação com o vago livro amarelo) → implementar uma 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 RISC-V como módulo pré-compilado (teste de baixo risco);
Era de Duas Máquinas Virtuais: EVM e RISC-V coexistem e operam completamente em conjunto;
Reimplementar EVM dentro do RISC-V (Estratégia Rosetta).
Impacto do ecossistema:
Rollup otimista (como Arbitrum e Optimism) precisa reconstruir o mecanismo de prova de fraude;
Rollups de conhecimento zero (como Polygon, zkSync, Scroll) terão uma 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 aproximadamente 100 vezes mais baixo de prova → Caminho para Gigagas L1 (cerca de 10.000 TPS).
No final, o Ethereum irá evoluir 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".
A encruzilhada do Ethereum
Vitalik Buterin disse uma vez: "O objetivo inclui... fazer com que tudo seja ZK-Snarkizado."
A conclusão da prova de conhecimento nulo (ZK) é inevitável, e seu argumento central é muito simples: o Ethereum está se reinventando a partir do zero, com base na prova de conhecimento nulo. Isso marca o ponto técnico final do protocolo — alcançando sua forma final através da reestruturação do L1, impulsionada por um zkVM de alto desempenho suportado por equipes de desenvolvimento central (como a Succinct).
Com esta visão como objetivo final, o Ethereum encontra-se no ponto de transformação arquitetónica mais importante desde a sua criação. Esta discussão já não se trata de uma atualização gradual, mas sim de uma reestruturação completa do seu núcleo computacional - substituindo a Ethereum Virtual Machine (EVM). Esta iniciativa é a pedra angular da visão mais ampla de "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 ponto mais crítico é: o EVM, como motor que impulsiona a revolução dos contratos inteligentes, tornou-se o principal gargalo para o desenvolvimento futuro do Ethereum?
Como disse Justin Drake da Ethereum Foundation, o objetivo de longo prazo do Ethereum sempre foi "Snarkificar tudo" (Snarkify everything), uma poderosa ferramenta capaz de melhorar as várias camadas do protocolo. No entanto, por muito tempo, esse objetivo foi mais como um "esboço inatingível", porque sua realização requer o conceito de prova em tempo real (real-time proving). E agora, com a prova em tempo real gradualmente se tornando uma realidade, a ineficiência teórica do EVM se transformou em um problema prático que precisa ser resolvido.
Este artigo irá analisar profundamente os argumentos técnicos e estratégicos para a 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 realmente mudou?
Antes de discutir o "porquê", é necessário esclarecer "o que" está a mudar.
A EVM (Máquina Virtual Ethereum) é o ambiente de execução dos contratos inteligentes do Ethereum, conhecida como o "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 de NFTs. No entanto, essa arquitetura personalizada de quase uma década atrás acumulou uma grande quantidade de dívida técnica.
Em comparação, RISC-V não é um produto, mas sim um padrão aberto - um "alfabeto" de design de processadores gratuito e genérico. Como Jeremy Bruestle enfatizou na conferência Ethproofs, seus princípios fundamentais fazem dele 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 Jeremy disse, isso torna-o "quase perfeito para o caso 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 de acordo com as necessidades, sem impor complexidade desnecessária ao protocolo base.
Ecossistema aberto: O RISC-V possui um vasto e maduro suporte de ferramentas, 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 muito alto.” O RISC-V permite que o Ethereum herde gratuitamente essas ferramentas prontas.
Problema de overhead do interpretador
As razões para impulsionar a substituição do EVM não são um único defeito, mas a convergência de várias limitações fundamentais, problemas que não podem ser ignorados no contexto futuro centrado em provas de conhecimento zero. Essas limitações incluem gargalos de desempenho em sistemas de provas de conhecimento zero, bem como os riscos trazidos pela crescente complexidade acumulada dentro do protocolo.
Problema de custos do interpretador
O principal motor desta transformação é a ineficiência inerente do EVM nos sistemas de prova de conhecimento zero. À medida que o Ethereum transita gradualmente para um modelo que valida o estado L1 através de provas ZK, o desempenho dos provadores 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 compilar a execução do EVM para um conteúdo que se torna 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 traz 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 fazendo a transição para o algoritmo de hash Poseidon), esta parte da "execução de blocos" ainda ocupará 80-90% de todo o tempo de prova, tornando a 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 100 vezes.
armadilha da dívida técnica
Para compensar a falta de desempenho do EVM em operações criptográficas específicas, o Ethereum introduziu contratos pré-compilados - funções especializadas codificadas diretamente no protocolo. Embora essa solução parecesse pragmática na época, hoje gerou a situação "ruim" referida por Vitalik Buterin:
"A pré-compilação é catastrófica para nós... ela expandiu enormemente a biblioteca de código confiável do Ethereum... e já causou sérios problemas que quase resultaram em falhas de consenso várias vezes."
Esta complexidade é surpreendente. Vitalik exemplifica 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 aplicativos que necessitam de novos primitivos criptográficos. Em resposta a isso, Vitalik chegou a uma conclusão clara:
"Acho que devemos parar de adicionar quaisquer novos contratos pré-compilados 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 escolheu uma arquitetura de 256 bits para lidar com valores criptográficos, mas essa arquitetura é extremamente ineficiente para inteiros de 32 bits ou 64 bits, que são frequentemente usados em contratos inteligentes. Essa ineficiência é especialmente cara em sistemas ZK. Como Vitalik explicou:
"Quando números menores são utilizados, cada número na verdade não economiza nenhum recurso, 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 de CPUs modernas. Ela requer mais instruções para completar as mesmas operações, tornando a otimização do compilador mais complexa.
Estas questões — incluindo os gargalos de desempenho das provas ZK, a complexidade da pré-compilação e as escolhas de arquitetura desatualizadas — constituem um motivo convincente e urgente: o Ethereum deve ir além da EVM e abraçar arquiteturas tecnológicas mais adequadas para o futuro.
RISC-V Blueprint: Rebuilding the Future of Ethereum with a Stronger Foundation
As vantagens do RISC-V não estão apenas nas deficiências do EVM, mas também na sua poderosa filosofia de design. Sua arquitetura oferece uma base robusta, simples e verificável, sendo muito adequada para um ambiente de alto risco como o do Ethereum.
Por que os padrões abertos são melhores do que o design personalizado?
Ao contrário da arquitetura de conjunto de instruções (ISA) personalizada que precisa ser construída do zero, o RISC-V é um padrão aberto maduro, com três grandes vantagens-chave:
ecossistema maduro
Ao adotar o RISC-V, o Ethereum pode aproveitar décadas de progresso coletivo no campo da ciência da computação. Como explicou Justin Drake, isso oferece ao Ethereum a oportunidade de usar diretamente ferramentas de classe mundial:
"Há um componente de infraestrutura chamado LLVM, que é um conjunto de ferramentas de compilador que permite compilar linguagens de programação de alto nível para um dos vários alvos de backend. Um dos backends suportados é o RISC-V. Portanto, se você suporta o RISC-V, pode automaticamente suportar todas as linguagens de alto nível suportadas pelo LLVM."
Isto reduziu significativamente 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 O minimalismo do RISC-V é uma característica intencional, não uma limitação. O seu conjunto de instruções básico contém apenas cerca de 47 instruções, mantendo o núcleo da máquina virtual extremamente simples. Essa simplicidade tem uma vantagem significativa em termos de segurança, pois um repositório de código confiável menor é mais fácil de auditar e verificar formalmente.
O padrão de fatos no campo das provas de conhecimento zero. Mais importante ainda, o ecossistema zkVM já fez uma escolha. 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 zkVMs que podem provar blocos do Ethereum, nove escolheram RISC-V como arquitetura alvo. Esta convergência de mercado libera um sinal forte: o Ethereum não está fazendo uma tentativa especulativa ao adotar RISC-V, mas está alinhado com um padrão que já foi validado na prática e reconhecido por um projeto que está construindo 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 especialmente adequada para a construção de 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" apresenta certa ambiguidade, enquanto a especificação SAIL fornece o "padrão de ouro", capaz de suportar provas de correção matemática críticas, essenciais para proteger protocolos de grande valor. Como mencionado por Alex Hicks da Ethereum Foundation (EF) na conferência Ethproofs, isso permite que 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, principalmente incluindo o modo de 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 operativo deve proteger-se de influências de outros códigos. Ele precisa isolar a execução de diferentes programas entre si, 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 conseguem acessar diretamente o estado da blockchain. Em vez disso, eles precisam fazer uma solicitação 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 de sandbox de software puramente dependente do EVM.
A visão de Vitalik
Esta transformação é concebida como um processo gradual e em várias etapas, para garantir a estabilidade do sistema e a compatibilidade retroativa. Como explicou o fundador da Ethereum, Vitalik Buterin, essa abordagem visa realizar um desenvolvimento "evolutivo", em vez de uma mudança "revolucionária" completa.
Primeiro passo: pré-compilação alternativa
Na fase inicial, adota-se 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 por funcionalidades necessárias implementadas por programas RISC-V aprovados através de uma lista branca. Esta abordagem permite que a nova VM faça testes práticos na mainnet em um ambiente de baixo risco, enquanto o cliente Ethereum atua como intermediário entre os dois ambientes de execução.
Passo dois: coexistência de duas máquinas virtuais
A próxima fase será "abrir o novo VM diretamente para os usuários". Os contratos inteligentes podem indicar através de uma marca se seu bytecode é EVM ou RISC-V. A característica chave é a implementação de uma interoperabilidade perfeita: "dois tipos de contratos podem chamar uns aos outros." Essa funcionalidade será implementada através de chamadas de sistema (ECALL), permitindo que as duas máquinas virtuais colaborem no mesmo ecossistema.
Passo três: EVM como contrato simulado (estratégia "Rosetta")
O objetivo final é simplificar o protocolo. Nesta fase, "nós vamos usar o EVM como uma implementação no novo VM." O EVM padronizado se tornará um contrato inteligente verificado formalmente que opera sobre o RISC-V L1 nativo. Isso não apenas garante suporte permanente para aplicações anteriores, 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 de ondulação 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 do desenvolvedor, mas também mudará fundamentalmente o panorama competitivo das soluções Layer-2 e desbloqueará novos modelos de validação econômica.
Reposicionamento do Rollup: A batalha entre Optimistic e ZK
A utilização da camada de execução RISC-V na camada L1 terá um impacto radicalmente diferente em dois principais tipos de Rollup.
As Rollups Otimistas (como Arbitrum, Optimism) enfrentam desafios de arquitetura. Seu modelo de segurança depende da reexecução de transações controversas através do L1 EVM para resolver provas de fraude. Se o EVM do L1 for substituído, esse modelo desmoronará completamente. Esses projetos enfrentarão uma escolha difícil: ou realizam uma grande reforma de engenharia, projetando um sistema de prova de fraude para o novo L1 VM, ou se se desvinculam completamente do modelo de segurança do Ethereum.
Em comparação, o ZK Rollup obterá uma enorme vantagem estratégica. A grande maioria dos ZK Rollups 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 apresentou a visão futura de "Rollup nativo": o L2 se tornaria, de fato, uma instância especializada do ambiente de execução do próprio L1, utilizando a VM embutida do L1 para permitir liquidações sem costura. Esse alinhamento trará as seguintes mudanças:
Simplificação da pilha tecnológica: a equipe L2 não precisará mais construir um complexo mecanismo de ponte entre o ambiente de execução RISC-V interno e o EVM.
Reutilização de ferramentas e código: 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 de forma mais precisa os custos reais de validação ZK baseados em RISC-V, formando assim um modelo econômico mais razoável.
A nova era de desenvolvedores e usuários
Para os desenvolvedores de Ethereum, essa transformação será gradual, e não destrutiva.
Para os desenvolvedores, eles terão acesso a um ecossistema de desenvolvimento de software mais amplo e maduro. Como Vitalik Buterin destacou, 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 dos contratos inteligentes". O uso da cadeia de ferramentas LLVM com linguagens de programação mainstream e seus vastos recursos de biblioteca tornará essa mudança 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 elevado. 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", com o objetivo de 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 um futuro comprovado no presente
Ethereum está prestes a decolar. "Escalar L1, escalar blocos" é uma tarefa estratégica urgente dentro do conjunto de protocolos EF. Espera-se uma melhoria significativa de desempenho 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 os chama por meio 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 Uma Roy, co-fundadora da Succinct:
"Com o Rollup utilizando OP Stack, não é mais necessário esperar sete dias para concluir a confirmação final e o saque... Agora, a confirmação pode ser feita em apenas uma hora. Este aumento de velocidade é incrível."
Esta ruptura resolve um ponto crítico em todo o ecossistema OP Stack. Além disso, a infraestrutura da Succinct - a Succinct Prover Network - foi projetada como um mercado descentralizado para a geração de provas, demonstrando um modelo econômico viável para a computação verificável no futuro. O trabalho deles não é apenas uma prova de conceito, mas sim um plano futuro viável, como descrito neste artigo.
Como o Ethereum reduz o risco
Uma grande vantagem do RISC-V é que ele torna o santo graal da verificação formal — provar matematicamente a correção de um sistema — um objetivo alcançável. A especificação do EVM é 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 Alex Hicks da Fundação Ethereum apontou, já estão a ser realizados trabalhos para "extrair circuitos zkVM RISC-V da especificação oficial RISC-V para validação formal no 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 apresenta novos desafios complexos.
Problema de medição de gás
Criar um modelo de Gas determinístico e justo para uma arquitetura de conjunto de instruções genéricas (ISA) é um problema ainda não resolvido. Métodos simples de contagem de instruções estão suscetíveis a ataques de negação de serviço. Por exemplo, um atacante pode projetar um programa que desencadeia repetidamente faltas de cache, causando um alto consumo de recursos com um custo de Gas muito baixo. Esse problema representa um desafio severo para a estabilidade da rede e o modelo econômico.
Segurança da cadeia de ferramentas e o problema da "construção reprodutível"
Este é o risco mais importante e frequentemente subestimado durante o processo de transformação. O modelo de segurança passou de depender de máquinas virtuais em cadeia para depender de compiladores fora da cadeia (como o LLVM), que são extremamente complexos e conhecidos por conter vulnerabilidades. Os atacantes podem explorar vulnerabilidades dos compiladores para transformar código-fonte aparentemente inofensivo em bytecode malicioso. Além disso, garantir que os binários compilados na cadeia correspondam exatamente ao código-fonte público, ou seja, o problema da "construção reproduzível", também é extremamente difícil. Pequenas diferenças no ambiente de construção podem levar à geração de binários diferentes, afetando assim a transparência e a confiança. Esses problemas representam um sério desafio para a segurança de desenvolvedores e usuários.
Estratégia de mitigação
O caminho a seguir requer estratégias de defesa em múltiplos níveis.
Promoção faseada
A adoção de um plano de transição gradual e em várias fases é a estratégia central para lidar com riscos. Ao introduzir primeiro o RISC-V como uma 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. Essa abordagem progressiva proporciona uma base estável para a transformação tecnológica.
Auditoria abrangente: Teste de fuzzing e verificação formal
Apesar de a verificação formal ser o objetivo final, ela deve ser combinada com testes contínuos e de alta intensidade. Como mostrado por Valentine da Diligence Security na conferência telefônica do Ethproofs, a sua ferramenta de fuzzing Argus já descobriu 11 vulnerabilidades críticas de solidez e integridade no zkVM líder. Isso indica que, mesmo os sistemas mais bem projetados, podem ter vulnerabilidades que só podem ser descobertas através de testes adversariais rigorosos. A combinação de fuzzing e verificação formal oferece uma segurança mais robusta para os sistemas.
padronização
Para evitar a fragmentação do ecossistema, a comunidade deve adotar uma configuração RISC-V única e padronizada. Isso pode ser a combinação RV64GC com um ABI compatível com Linux, uma vez que essa combinação tem o suporte mais amplo nas linguagens de programação e ferramentas mais populares, maximizando as vantagens do novo ecossistema. A padronização não só aumenta a eficiência dos desenvolvedores, mas também estabelece 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 sim uma reestruturação 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 no domínio da computação geral. Embora essa transformação enfrente enormes desafios técnicos e sociais, os benefícios estratégicos de longo prazo são suficientes para justificar esse esforço audacioso.
Esta transformação foca numa série de compromissos essenciais:
O equilíbrio entre o enorme aumento de desempenho trazido pela arquitetura nativa ZK e a necessidade urgente de compatibilidade retroativa;
O equilíbrio entre as vantagens de segurança trazidas pelos protocolos simplificados e a inércia dos grandes efeitos de rede da EVM;
A escolha entre a poderosa capacidade de um ecossistema universal 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 de computação verificável.
Como disse Vitalik Buterin, "o objetivo é... fornecer ZK-snark para tudo."
Projetos como Ethproofs oferecem dados objetivos e uma plataforma de colaboração para essa transformação, enquanto a equipe da Succinct Labs, através da aplicação prática de seu SP1 zkVM, fornece um plano de ação para esse futuro. Ao abraçar 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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Interpretação do Vitalik: clique para assistir
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