Peralihan Revolusioner Ethereum: Beralih dari Arsitektur EVM ke RISC-V

Perubahan Arsitektur Paling Signifikan dalam Sejarah Ethereum

Ethereum berada di ambang mengalami perubahan arsitektur paling transformatif sejak diciptakannya: menggantikan Ethereum Virtual Machine (EVM) dengan arsitektur RISC-V. Transisi ini merupakan pergeseran dasar dalam cara Ethereum memproses transaksi dan mengeksekusi kontrak pintar, dipicu oleh semakin pentingnya teknologi zero-knowledge (ZK) dalam pengembangan blockchain.

EVM saat ini telah menjadi bottleneck kinerja yang signifikan di era bukti nol-pengetahuan:

• Implementasi zkEVM bergantung pada interpreter, menyebabkan penurunan kinerja 50-800x
• Modul yang telah disusun sebelumnya menambah kompleksitas dan risiko keamanan pada protokol
• Desain tumpukan 256-bit terbukti sangat tidak efisien untuk menghasilkan bukti

Mengapa RISC-V adalah Solusi Optimal

RISC-V menawarkan beberapa keuntungan menarik yang mengatasi keterbatasan EVM:

• Desain minimalis dengan sekitar 47 instruksi dasar, dipadukan dengan ekosistem LLVM yang matang mendukung banyak bahasa (Rust, C++, Go)
• Adopsi di seluruh industri dengan 90% proyek memilih RISC-V sebagai standar untuk implementasi zkVM
• Spesifikasi SAIL formal menggantikan Yellow Paper yang ambigu, memungkinkan verifikasi yang ketat
• Jalur percepatan perangkat keras melalui ASICs/FPGAs saat ini sedang diuji oleh proyek-proyek seperti SP1, Nervos, dan Cartesi

Strategi Migrasi Tiga Fase

Transisi akan berlangsung melalui proses multi-tahap yang direncanakan dengan hati-hati:

1. Integrasi awal: RISC-V diimplementasikan sebagai modul yang sudah dikompilasi untuk pengujian dengan risiko rendah
2. Era mesin virtual ganda: EVM dan RISC-V coexist dengan interoperabilitas penuh
3. Transisi lengkap: Menerapkan kembali fungsionalitas EVM dalam RISC-V (strategi "Rosetta")

Analisis Dampak Seluruh Ekosistem

Perubahan arsitektur ini akan menciptakan efek riak di seluruh ekosistem Ethereum:

• Optimistic Rollups (Arbitrum, Optimism) perlu membangun kembali mekanisme bukti penipuan mereka
• Rollup tanpa pengetahuan (Polygon, zkSync, Scroll) akan mendapatkan keuntungan substansial melalui generasi bukti yang lebih murah, lebih cepat, dan lebih sederhana.
• Pengembang akan mendapatkan manfaat dari akses langsung ke pustaka bahasa arus utama seperti Rust, Go, dan Python di tingkat Layer 1
• Pengguna akan mengalami biaya pembuatan bukti yang sekitar 100x lebih rendah, yang berpotensi memungkinkan throughput Gigagas L1 (~10,000 TPS)

Memahami Faktor Teknis di Balik Perubahan

Masalah Biaya Penerjemah

Implementasi saat ini dari zkEVM tidak secara langsung membuktikan operasi EVM. Sebaliknya, mereka membuktikan interpreter dari EVM, yang itu sendiri dikompilasi menjadi kode RISC-V. Seperti yang disoroti oleh Vitalik Buterin:

"Jika implementasi zkVM adalah untuk mengompilasi eksekusi EVM menjadi kode RISC-V, mengapa tidak mengekspos RISC-V yang mendasarinya langsung kepada para pengembang kontrak pintar? Ini dapat sepenuhnya menghilangkan overhead dari seluruh mesin virtual luar."

Lapisan interpretasi tambahan ini memberlakukan penalti kinerja yang parah, dengan perkiraan menunjukkan perlambatan 50-800x dibandingkan dengan generasi bukti asli.

Akumulasi Utang Teknis

Ethereum telah mengakumulasi utang teknis yang signifikan melalui penggunaan kontrak yang telah dikompilasi - fungsi khusus yang dikodekan ke dalam protokol untuk mengatasi batasan kinerja EVM dalam operasi kriptografi. Menurut Vitalik:

"Kontrak yang telah dikompilasi adalah bencana bagi kami... mereka sangat membengkakkan basis kode terpercaya Ethereum... dan mereka telah menyebabkan masalah serius yang hampir mengakibatkan kegagalan konsensus beberapa kali."

Kompleksitasnya sangat mengagumkan, dengan kode pembungkus untuk satu kontrak yang telah dipra-kompilasi melebihi kompleksitas dari seluruh interpreter RISC-V.

Ketidakefisienan Arsitektur

Arsitektur 256-bit EVM, meskipun dipilih untuk menangani nilai kriptografis, terbukti sangat tidak efisien untuk operasi kontrak pintar yang menggunakan integer 32-bit atau 64-bit. Ketidakefisienan ini menjadi sangat mahal dalam sistem zero-knowledge.

Lebih lanjut, arsitektur tumpukan EVM kurang efisien dibandingkan dengan arsitektur berbasis register yang digunakan oleh RISC-V dan CPU modern, memerlukan lebih banyak instruksi untuk operasi yang sama dan menyulitkan optimasi kompilator.

Keuntungan RISC-V: Membangun Ethereum yang Lebih Dapat Diverifikasi

Standar Terbuka vs. Desain Kustom

Tidak seperti arsitektur set instruksi kustom yang memerlukan ekosistem perangkat lunak yang sepenuhnya baru, RISC-V adalah standar terbuka yang matang yang menawarkan tiga manfaat utama:

• Kematangan ekosistem: Memanfaatkan dekade kemajuan kolektif dalam ilmu komputer dengan akses ke alat kelas dunia dan dukungan untuk semua bahasa tingkat tinggi yang kompatibel dengan LLVM
• Simplicity desain: Basis kode terpercaya yang lebih kecil dan lebih mudah diaudit serta lebih mudah untuk diverifikasi secara formal
• Standarisasi industri: Sembilan dari sepuluh zkVM yang mampu membuktikan blok Ethereum telah memilih RISC-V sebagai arsitektur target mereka

Dirancang untuk Kepercayaan dan Verifikasi

Arsitektur RISC-V sangat cocok untuk membangun sistem yang aman dan dapat diverifikasi:

• Spesifikasi SAIL yang terformalisasi dan dapat dibaca mesin menyediakan "standar emas" untuk bukti kebenaran matematis
• Arsitektur istimewa yang mendefinisikan berbagai tingkat operasional dengan batas keamanan yang ditegakkan oleh perangkat keras

Strategi Mitigasi Risiko

Transisi ke RISC-V memperkenalkan beberapa tantangan yang harus diatasi:

• Kompleksitas pengukuran gas: Menciptakan model gas yang deterministik dan adil untuk himpunan instruksi tujuan umum
• Pertimbangan keamanan rantai alat: Mengelola peralihan ke ketergantungan kompilator off-chain, yang dapat memperkenalkan kerentanan

Tantangan-tantangan ini akan diatasi melalui:

1. Penempatan bertahap dengan pengujian ekstensif di setiap tahap
2. Audit keamanan komprehensif dari komponen inti
3. Upaya standardisasi untuk elemen kritis seperti akuntansi gas

Menuju Masa Depan Komputasi yang Dapat Diverifikasi

Transformasi arsitektur ini bertujuan untuk mengatasi hambatan skalabilitas yang mendasar, mengurangi kompleksitas protokol, dan menyelaraskan Ethereum dengan prinsip-prinsip komputasi umum. Ini akan mengubah Layer 1 Ethereum dari platform kontrak pintar yang khusus menjadi lapisan penyelesaian yang efisien dan aman yang dirancang khusus untuk komputasi yang dapat diverifikasi.

Seperti yang ditekankan oleh Vitalik Buterin, "Tujuan akhirnya adalah untuk menyediakan ZK-snark untuk segalanya" - sebuah visi yang membuat transisi ke RISC-V menjadi jauh lebih dapat dicapai.