Ethereum'ın Devrimsel Değişimi: EVM'den RISC-V Mimarisine Geçiş

Ethereum Tarihindeki En Önemli Mimari Değişiklik

Ethereum, yaratılışından bu yana en dönüşümsel mimari değişikliğe doğru ilerliyor: Ethereum Sanal Makinesi (EVM)'nın RISC-V mimarisi ile değiştirilmesi. Bu geçiş, Ethereum'un işlemleri nasıl işlediği ve akıllı sözleşmeleri nasıl yürüttüğü konusunda temel bir değişimi temsil ediyor ve blockchain geliştirmede sıfır bilgi (ZK) teknolojisinin artan öneminden kaynaklanıyor.

Mevcut EVM, sıfır bilgi kanıtları çağında önemli bir performans darboğazı haline gelmiştir:

• zkEVM uygulamaları yorumlayıcılara dayanır, bu da %50-800 performans düşüşüne neden olur.
• Önceden derlenmiş modüller protokole karmaşıklık ve güvenlik riskleri ekler
• 256 bit'lik yığın tasarımı, kanıt üretimi için son derece verimsiz olduğunu kanıtlıyor.

Neden RISC-V En İyi Çözüm

RISC-V, EVM'nin sınırlamalarını ele alan birkaç çekici avantaj sunmaktadır:

• Minimalist tasarım yaklaşık 47 temel talimatla, çoklu dili destekleyen olgun bir LLVM ekosistemi ile birleştirilmiştir (Rust, C++, Go)
• Sektör genelinde benimseme: projelerin %90'ı zkVM uygulaması için RISC-V'yi standart olarak seçiyor.
• Resmi SAIL spesifikasyonu, belirsiz Sarı Kağıt'ın yerini alarak katı doğrulama sağlıyor.
• Donanım hızlandırma yolları ASIC'ler/FPG'ler aracılığıyla şu anda SP1, Nervos ve Cartesi gibi projeler tarafından test ediliyor

Üç Aşamalı Göç Stratejisi

Geçiş, dikkatlice planlanmış, çok aşamalı bir süreç aracılığıyla gerçekleşecektir:

1. İlk entegrasyon: RISC-V, düşük riskli testler için önceden derlenmiş bir modül olarak uygulanmıştır.
2. Çift sanal makine dönemi: Hem EVM hem de RISC-V tam birlikte çalışabilirlik ile bir arada
3. Tam geçiş: RISC-V içinde EVM işlevselliğinin yeniden uygulanması ( "Rosetta" stratejisi )

Ekosistem Genel Etki Analizi

Bu mimari değişim, tüm Ethereum ekosisteminde dalga etkileri yaratacaktır:

• İyimser Rollups (Arbitrum, Optimism) dolandırıcılık kanıtı mekanizmalarını yeniden inşa etmeleri gerekecek.
• Sıfır Bilgi Rollupları (Polygon, zkSync, Scroll) daha ucuz, daha hızlı ve daha basit kanıt üretimi sayesinde önemli avantajlar elde edecek.
• Geliştiriciler, Layer 1 seviyesinde Rust, Go ve Python gibi ana akım dil kütüphanelerine doğrudan erişimden faydalanacaklar.
• Kullanıcılar, kanıt üretimi için yaklaşık 100 kat daha düşük maliyetler yaşayacak, bu da Gigagas L1 throughput'unu (~10,000 TPS) olmasını potansiyel olarak sağlayabilir.

Değişimin Arkasındaki Teknik Etkenleri Anlamak

Yorumcu Üstü Sorunu

zkEVM'lerin mevcut uygulaması, EVM işlemlerini doğrudan kanıtlamaz. Bunun yerine, EVM'nin yorumlayıcısını kanıtlar, bu da kendisi RISC-V koduna derlenir. Vitalik Buterin'in vurguladığı gibi:

"Eğer zkVM'nin uygulanması EVM'nin çalıştırılmasını nihayetinde RISC-V koduna derlemekse, neden altta yatan RISC-V'yi doğrudan akıllı sözleşme geliştiricilerine sunmuyoruz? Bu, tüm dış sanal makinenin yükünü tamamen ortadan kaldırabilir."

Bu ek yorumlama katmanı ciddi bir performans cezası getiriyor ve tahminler, yerel kanıt üretimine kıyasla %50-800 oranında bir yavaşlama öngörüyor.

Teknik Borç Birikimi

Ethereum, EVM'nin kriptografik işlemlerdeki performans sınırlamalarını aşmak için protokole hardcoded olarak eklenmiş özel fonksiyonlar olan önceden derlenmiş sözleşmelerinin kullanımı aracılığıyla önemli bir teknik borç biriktirmiştir. Vitalik'e göre:

"Önceden derlenmiş sözleşmeler bizim için felaket... Ethereum'un güvenilir kod tabanını büyük ölçüde şişirdi... ve bu, birkaç kez konsensüs başarısızlıklarına yol açabilecek ciddi sorunlara neden oldu."

Karmaşıklık şaşırtıcı, tek bir önceden derlenmiş sözleşme için olan sarmalayıcı kod, bir RISC-V yorumlayıcısının tamamının karmaşıklığını aşıyor.

Mimari Verimsizlikler

EVM'nin 256 bit mimarisi, kriptografik değerleri işlemek için seçilmiş olsa da, 32 bit veya 64 bit tam sayılar kullanan tipik akıllı sözleşme işlemleri için son derece verimsizdir. Bu verimsizlik, sıfır bilgi sistemlerinde özellikle maliyetli hale gelir.

Ayrıca, EVM'nin yığın mimarisi, RISC-V ve modern CPU'lar tarafından kullanılan kayıt tabanlı mimariden daha az verimlidir, aynı işlemler için daha fazla talimat gerektirir ve derleyici optimizasyonlarını karmaşıklaştırır.

RISC-V Avantajı: Daha Doğrulanabilir Ethereum İnşa Etmek

Açık Standartlar vs. Özel Tasarımlar

Özelleşmiş talimat seti mimarileri tamamen yeni bir yazılım ekosistemi gerektirirken, RISC-V olgun bir açık standarttır ve üç ana avantaj sunmaktadır:

• Ecosistem olgunluğu: LLVM ile uyumlu tüm yüksek düzey diller için dünya çapında araçlar ve destekle bilgisayar bilimlerindeki on yıllık kolektif ilerlemelerden yararlanmak
• Tasarım sadeliği: Daha küçük, daha denetlenebilir, resmi olarak doğrulanması daha kolay bir güvenilir kod tabanı
• Endüstri standartlaşması: Ethereum bloklarını kanıtlayabilen on zkVM'den dokuzu hedef mimari olarak RISC-V'yi seçmiştir

Güven ve Doğrulama için Tasarlandı

RISC-V mimarisinin güvenli, doğrulanabilir sistemler inşa etmek için özellikle uygun olduğu.

• Matematiksel doğruluk kanıtları için "altın standart" sağlayan, makine tarafından okunabilir resmi SAIL spesifikasyonu
• Donanım destekli güvenlik sınırları ile farklı operasyonel seviyeleri tanımlayan ayrıcalıklı mimari

Risk Azaltma Stratejileri

RISC-V'ye geçiş, ele alınması gereken birkaç zorluk getiriyor:

• Gaz ölçüm karmaşıklığı: Genel amaçlı talimat setleri için belirleyici ve adil bir gaz modeli oluşturma
• Araç zinciri güvenlik hususları: Off-chain derleyici bağımlılığına geçişin yönetilmesi, bu durumun güvenlik açıkları oluşturabileceği.

Bu zorluklar şu şekilde ele alınacaktır:

1. Her aşamada kapsamlı testlerle aşamalı dağıtım
2. Temel bileşenlerin kapsamlı güvenlik denetimleri
3. Gaz muhasebesi gibi kritik unsurlar için standartlaşma çabaları

Doğrulanabilir Hesaplama Geleceğine Doğru

Bu mimari dönüşüm, temel ölçeklenebilirlik darboğazlarını ele almayı, protokol karmaşıklığını azaltmayı ve Ethereum'u genel amaçlı hesaplama ilkeleriyle uyumlu hale getirmeyi amaçlamaktadır. Ethereum'un Katman 1'ini, doğrulanabilir hesaplama için özel olarak tasarlanmış, verimli ve güvenli bir yerleşim katmanına dönüştürecektir.

Vitalik Buterin'in vurguladığı gibi, "Son hedef her şey için ZK-snark sağlamaktır" - RISC-V'ye geçişin bu vizyonu önemli ölçüde daha ulaşılabilir hale getirdiği.