Forbedringer i Ethereum’s Bevis-Effektivitet
Ethereum (ETH) står over for en potentiel 80% reduktion af bevisflaskehalse, da Vitalik Buterin foreslår to tekniske ændringer, der har til formål at forbedre bevis-effektiviteten i blockchain-netværket. Disse ændringer er beskrevet i EIP-7864 og relateret dokumentation.
Kortsigtede Forslag: EIP-7864
Det kortsigtede forslag, EIP-7864, indebærer en erstatning af Ethereums nuværende hexary Keccak Merkle Patricia Tree med en binær træstruktur, der anvender en mere effektiv hash-funktion. Den eksisterende hexary struktur blev designet med prioriteter, der adskiller sig fra den bevis-tunge arkitektur, som Ethereum-udviklere i øjeblikket forfølger.
Den foreslåede binære træstruktur ville producere Merkle-grene, der er fire gange kortere end det nuværende system, da binære operationer kræver 32 gange log(n) sammenlignet med hexary’s 512 gange log(n) delt med 4, ifølge de tekniske specifikationer i forslaget. Denne reduktion ville mindske omkostningerne ved klient-side grenverifikation og reducere datakapacitetskravene for værktøjer som Helios og private informationshentningssystemer med den samme faktor.
Forbedringerne i bevis-effektivitet ville strække sig ud over forbedringer i grenlængde. Forslaget indikerer, at kortere grene ville give en tre til fire gange forbedring, uafhængigt af hash-funktionsoptimering. Implementeringen af Blake3 i stedet for Keccak kunne give en yderligere tre gange forbedring, mens en Poseidon-variant potentielt kunne levere 100 gange forbedring, selvom der kræves yderligere sikkerhedsanalyse før implementeringen af Poseidon.
Langsigtede Forslag: Erstatning af EVM
Det langsigtede forslag involverer at erstatte Ethereum Virtual Machine (EVM) med en mere effektiv virtuel maskine som RISC-V. Forslaget argumenterer for, at EVM’s arkitektur ikke er optimeret til en bevis-tung blockchain, og at en udskiftning ville tackle grundlæggende ineffektiviteter i stedet for at håndtere dem gennem akkumulerede precompiles og løsninger.
Buterins forslag nævner fire fordele ved RISC-V over EVM:
- Rå eksekveringseffektivitet: RISC-V overgår EVM i en grad, der ville eliminere behovet for mange precompiles.
- Prover effektivitet: Zero-knowledge provers er i øjeblikket skrevet i RISC-V, hvilket skaber naturlig tilpasning til eksisterende bevisinfrastruktur.
- Klient-side bevis: En RISC-V VM ville gøre det muligt for brugere at generere zero-knowledge beviser lokalt.
- Enkelhed: En RISC-V fortolker kan implementeres i flere hundrede linjer kode.
Udrulningskøreplan
Udrulningskøreplanen beskrevet i forslaget inkluderer tre faser:
- I den første fase ville en ny virtuel maskine, potentielt RISC-V, kun håndtere precompiles.
- I den anden fase kunne brugere deployere kontrakter direkte i den nye VM.
- I den tredje fase ville EVM blive pensioneret og reimplementeret som en smart kontrakt skrevet i den nye VM.
Buterin karakteriserer begge ændringer som at tackle den samme grundlæggende udfordring fra forskellige vinkler. Tilstandstræet og VM’en står sammen for mere end 80 procent af flaskehalsen i effektiv bevisgivning. At tackle en hvilken som helst komponent uden den anden efterlader det større problem delvist uløst.
“Forslaget anerkender, at VM-udskiftningen i øjeblikket ikke repræsenterer konsensus inden for Ethereum udviklingssamfundet.”
Forslaget præsenterer ændringerne som sekventielle: binære træer først, efterfulgt af VM-udskiftning, når bevisinfrastrukturen modnes omkring den nye tilstandstruktur. EVM har akkumuleret kompleksitet gennem år med inkrementelle tilføjelser, og forslaget angiver, at opfyldelse af Ethereums funktionskrav nødvendiggør at tackle VM’en i stedet for kontinuerligt at implementere løsninger.
