摘要

以太坊正準備迎來自誕生以來最重要的架構轉型：將 EVM 替換為 RISC-V。

原因很簡單－在一個以零知識（ZK）為核心的未來，EVM 已成為效能瓶頸：

· 當前 zkEVM 依賴解釋器，導致 50–800 倍的效能減慢；預編譯模組讓協定變得複雜且風險增加；

· 256 位元堆疊設計在產生證明時效率極低。

RISC-V 的解決方案：

· 極簡設計（約 47 個基礎指令）+ 成熟的 LLVM 生態系統（支援 Rust、C++、Go 等語言）；的項目採用）；

· 具備正式的 SAIL 規範（相比模糊的黃皮書）→ 實現嚴格驗證；

· 硬體證明路徑（ASICs/FPGAs）已在測試中（SP1、Nervos、Cartesi 等）。

遷移過程分為三個階段：

· 將 RISC-V 以預編譯模組替換（低風險測試）；

· 雙重操作「 RISC-V 內重新實作 EVM（Rosetta 策略）。

生態系影響：

· 樂觀型 Rollup（如 Arbitrum 和 Optimism）需重建詐欺證明機制；

· 零知識型 Rollup（如 Polygon、zkSync、Scroll）將獲得巨大優勢 → 更便宜、更快、更簡單；

· 開發者可直接在 L1 層使用 Rust、Go 和 Pythons 等語言庫；

Vitalik 的願景

這一轉型被設想為一個漸進的、多階段的過程，以確保系統的穩定性和向後相容性。正如以太坊創辦人 Vitalik Buterin 所闡述的，這種方法旨在實現一種「演化式」的發展，而非徹底的「革命性」變革。

第一步：預編譯替代

初始階段採取最保守的方式，引進新虛擬機器（VM）的有限功能。正如 Vitalik Buterin 所建議的：「我們可以從有限的場景開始使用新 VM，例如替代預編譯功能。」具體來說，這將暫停新增 EVM 預編譯功能，取而代之的是透過白名單批准的 RISC-V 程式實現所需功能。這種方法允許新 VM 在主網路中以低風險環境進行實戰測試，同時透過乙太坊用戶端充當兩種執行環境間的中介。

第二步：雙虛擬機器共存

下一階段將「讓新 VM 直接對使用者開放」。智能合約可以透過標記來指示其字節碼是 EVM 還是 RISC-V。關鍵特性是實現無縫的互通性：「兩種類型的合約能夠相互調用。」這項功能將透過系統呼叫（ECALL）實現，使兩種虛擬機器能夠在同一生態系統中協作。

第三步：EVM 作為模擬合約（「Rosetta」策略）

最終目標是實現協議的極簡化。在這一階段，「我們將 EVM 作為新 VM 中的一種實作。」規範化的 EVM 將成為運行在原生 RISC-V L1 上的經過形式驗證的智慧合約。這不僅確保了對舊版應用的永久支持，同時允許客戶端開發者僅維護一個簡化的執行引擎，從而顯著降低複雜性和維護成本。

生態系統的漣漪效應

從 EVM 到 RISC-V 的過渡不僅僅是核心協議的變革，它將對整個以太坊生態系統產生深遠影響。這項轉型不僅會重塑開發者體驗，還將根本性地改變 Layer-2 解決方案的競爭格局，並解鎖新的經濟驗證模式。

Rollup 的重新定位：Optimistic 與 ZK 的對決

在 L1 層採用 RISC-V 執行層將對兩種主要類型的 Rollup 產生截然不同的影響。

Optimistic Rollup（如 Arbitrum、Optimism）面臨架構挑戰。它們的安全模型依賴於透過 L1 EVM 重新執行有爭議的交易來解決詐欺證明。如果 L1 的 EVM 被替換，此模型將徹底瓦解。這些專案將面臨艱難選擇：要麼進行大規模的工程改造，設計一個針對新 L1 VM 的詐欺證明系統，要麼完全脫離以太坊的安全模型。

相較之下，ZK Rollup 將獲得巨大的策略優勢。絕大多數 ZK Rollup 已經將 RISC-V 作為其內部指令集架構（ISA）。一個「講同一種語言」的 L1 將使其能夠實現更緊密、更有效率的整合。 Justin Drake 提出了「原生 Rollup」的未來願景：L2 實際上成為 L1 自身執行環境的專業化實例，利用 L1 的內建 VM 實現無縫結算。這種對齊將帶來以下變化：

· 技術堆疊簡化：L2 團隊將不再需要在內部的 RISC-V 執行環境與 EVM 之間建構複雜的橋接機制。

· 工具與程式碼重複使用：針對 L1 RISC-V 環境開發的編譯器、偵錯器和形式化驗證工具可以直接被 L2 使用，大幅降低開發成本。

· 經濟誘因對齊：L1 的 Gas 費用將更準確地反映出基於 RISC-V 的 ZK 驗證實際成本，從而形成更合理的經濟模型。

開發者與使用者的新紀元

對以太坊開發者而言，這項轉型將是漸進的，而非破壞性的。

對於開發者，他們將能夠接觸到更廣泛、更成熟的軟體開發生態。正如 Vitalik Buterin 所指出，開發者將「能夠用 Rust 編寫合約，同時這些選項可以共存」。同時，他預測「Solidity 和 Vyper 仍會因其在智能合約邏輯上的優雅設計而長期受歡迎」。透過 LLVM 工具鏈使用主流程式語言及其龐大的函式庫資源，這種轉變將是革命性的。 Vitalik 將其比喻為一種「NodeJS 式體驗」，開發者可以用同一種語言編寫鏈上程式碼和鏈下程式碼，實現開發的一體化。

對使用者而言，這項轉型最終將為使用者帶來更低成本、更高效能的網路體驗。預計證明成本將降低約 100 倍，從每筆交易幾美元降至幾分錢甚至更少。這直接轉化為更低的 L1 費用和 L2 結算費用。這種經濟可行性將解鎖「Gigagas L1」的願景，目標實現約 10,000 TPS 的性能，為未來更複雜、更高價值的鏈上應用鋪平道路。

Succinct Labs 與 SP1：在當下建構證明未來

正在蓄勢待以太坊正在蓄勢待以太坊。 「擴展 L1，擴展區塊」是 EF 協定集群內的策略緊迫任務。預計未來 6 至 12 個月將實現顯著的效能提升。

https://blog.ethereum.org/2025/07/31/lean-ethereum

像 Succinct Labs 這樣的團隊已經在實踐中展示了 RISC-V 的驗證理論優勢，他們的工作成為一個提案的強大案例。

Succinct Labs 開發的 SP1 是一款基於 RISC-V 的高效能、開源 zkVM，它驗證了新的架構方法的可行性。 SP1 採用「預編譯中心化」（precompile-centric）的哲學，完美解決了 EVM 的密碼學瓶頸問題。與傳統依賴緩慢、硬編碼的預編譯方式不同，SP1 將諸如 Keccak 雜湊等密集型操作卸載到專門設計、手動優化的 ZK 電路中，並透過標準的 ECALL 指令調用。這種方法結合了客製化硬體的效能與軟體的靈活性，為開發者提供了更有效率且可擴展的解決方案。

Succinct Labs 的實際影響已經顯現。他們的 OP Succinct 產品利用 SP1 為 Optimistic Rollups 賦予零知識證明能力（ZK-ify）。正如 Succinct 聯合創始人 Uma Roy 所解釋的：

“使用 OP Stack 的 Rollup，不再需要等待七天才能完成最終確認和提現……現在只需一小時即可完成確認。這種速度提昇非常棒。”

這一小時即可完成確認。此外，Succinct 的基礎設施——Succinct Prover Network——被設計為去中心化的證明生成市場，展示了未來可驗證計算的可行經濟模式。他們的工作不僅是一個概念驗證，更是一個切實可行的未來藍圖，正如本文所描述的。

以太坊如何降低風險

RISC-V 的一大優勢在於，它使形式化驗證的聖杯－透過數學證明系統的正確性－成為可實現的目標。 EVM 的規範以自然語言編寫於 Yellow Paper 中，難以形式化。而 RISC-V 則擁有官方的、機器可讀的 SAIL 規範，為其行為提供了明確的「黃金參考」。

這為更強的安全性鋪平了道路。正如以太坊基金會的 Alex Hicks 所指出，目前已經在進行將「zkVM RISC-V 電路與官方 RISC-V 規格提取到 Lean 中進行形式化驗證」的工作。這是一個里程碑式的進展，將信任從容易出錯的人類實現轉移到可驗證的數學證明上，為區塊鏈安全性開闢了新的高度。

轉型的主要風險

儘管 RISC-V 架構的 L1 具有許多優勢，但它也帶來了新的複雜挑戰。

Gas 計量問題

為通用指令集架構（ISA）建立一個確定性且公平的 Gas 模型是一個尚未解決的難題。簡單的指令計數方法容易受到拒絕服務攻擊的威脅。例如，攻擊者可以設計一個程式反覆觸發快取未命中，從而以極低的 Gas 費用造成高資源消耗。這種問題對網路穩定性和經濟模型提出了嚴峻挑戰。

工具鏈安全與「可重複建構」議題

這是轉型過程中最重要且常被低估的風險。安全模型從依賴鏈上虛擬機器轉向依賴鏈下編譯器（如 LLVM），而這些編譯器複雜度極高且已知包含漏洞。攻擊者可能利用編譯器漏洞，將看似無害的原始碼轉化為惡意字節碼。此外，確保鏈上的編譯後二進位與公開的原始程式碼完全一致，即「可複現建置」問題，也極為困難。建構環境中的微小差異可能導致產生不同的二進位文件，從而影響透明性與信任。這些問題對開發者和使用者的安全性提出了嚴峻考驗。

緩解策略

前進的道路需要多層次的防禦策略。

分階段推廣

採用逐步、多階段的過渡計畫是應對風險的核心策略。透過先將 RISC-V 引入作為預編譯替代方案，然後在雙虛擬機器環境中運行，社群可以在低風險的環境中累積操作經驗並建立信心，避免任何不可逆的變更。這種漸進式方法為技術轉型提供了穩定的基礎。

全面審計：模糊測試與形式化驗證

儘管形式化驗證是最終目標，但它必須與持續的、高強度測試相結合。正如 Diligence Security 的 Valentine 在 Ethproofs 電話會議中所展示的那樣，他們的 Argus 模糊測試工具已經發現了領先 zkVM 中 11 個關鍵的健全性與完整性漏洞。這表明，即使是設計最完善的系統，也可能存在只有透過嚴格的對抗性測試才能發現的漏洞。模糊測試與形式化驗證的結合為系統安全性提供了更強的保障。

標準化

為避免生態系的片段化，社群需統一採用單一、標準化的 RISC-V 配置。這可能會是 RV64GC 與相容 Linux 的 ABI 組合，因為這個組合在主流程式語言和工具中擁有最廣泛的支持，能夠最大化新生態系統的優勢。標準化不僅能提升開發者的效率，也能為生態系的長期發展奠定堅實基礎。

以太坊的可驗證未來

以 RISC-V 取代以太坊虛擬機（EVM）的提議不僅僅是一次漸進式升級，而是對以太坊執行層的根本性重構。這個雄心勃勃的願景旨在解決深層的擴展性瓶頸、簡化協定複雜性，並將平台與通用運算領域的更廣泛生態對齊。儘管這項轉型面臨巨大的技術和社會挑戰，其長期策略效益足以為這項大膽的努力提供正當性。

此轉型聚焦於一系列核心權衡：

· ZK 原生架構帶來的巨大效能提升與對向後相容性的迫切需求之間的平衡；

· 簡化協定帶來的迫切需求之間的平衡；

· 簡化協定帶來的安全性優勢與權衡 EVM>

通用生態系統的強大能力與依賴複雜第三方工具鏈的風險之間的選擇。

最終，這種架構轉型將是實現「精簡執行」（Lean Execution）承諾的關鍵，也是「精簡以太坊」（Lean Ethereum）願景的重要組成部分。它將以太坊的 L1 從一個簡單的智慧合約平台轉變為一個高效且安全的結算與資料可用性層，專為支援可驗證計算的廣闊宇宙而設計。

正如 Vitalik Buterin 所言，「終點是…為一切提供 ZK-snark。」

像 Ethproofs 這樣的專案為這一轉型提供了客觀數據和協作的實際應用藍圖，則透過其 SP1 zk 團隊透過其 SP1 zkVM 的實際應用操作提供了可操作。透過擁抱 RISC-V，以太坊不僅解決了自身的擴展性瓶頸，還將自身定位為下一代互聯網的基礎信任層——由哈希和簽名之後的第三大密碼學原語 SNARK 驅動。

證明世界的軟體，開啟加密新時代。

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Vitalik 的解讀：

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