Vitalik schlägt tiefgreifende Überarbeitung der Execution-Schicht vor

Vitalik Buterin schlägt grundlegende Änderungen an der Ethereum-Ausführungsebene vor, darunter binäre Zustandsbäume und eine mögliche Umstellung von EVM auf RISC-V.

Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin hat im Rahmen der Skalierungs-Roadmap eine umfassende Überarbeitung der Ausführungsebene des Netzwerks vorgeschlagen.

Der Plan zielt auf Engpässe bei der Beweisführung und Ausführung ab und konzentriert sich auf strukturelle Aktualisierungen. Zu den wichtigsten Vorschlägen gehören die Umstellung auf einen binären Zustandsbaum und die mögliche Ersetzung der EVM durch RISC-V-Architektur.

Vorschlag für binären Zustandsbaum

Die Roadmap umfasst EIP 7864, das den aktuellen hexadezimalen Merkle-Patricia-Baum ersetzt. Das neue Design verwendet einen binären Baum und eine effizientere Hash-Funktion.

Entwickler, darunter Guillaume Ballet, haben an dem Vorschlag gearbeitet. Die binäre Struktur reduziert die Größe der Merkle-Zweige.

Kürzere Zweige senken den Bandbreitenbedarf für die Verifizierung. Dies kann die Kosten für Light Clients und private Informationsabrufsysteme reduzieren.

Buterin erklärte, dass Zweige viermal kürzer werden könnten. Dies würde die clientseitige Verifizierung praktikabler machen. Es würde auch die Effizienz von Zero-Knowledge-Beweisen verbessern.

Der Vorschlag erwägt auch die Änderung der Hash-Funktion. Zu den Optionen gehören Blake3 oder eine Poseidon-Variante.

Blake3 könnte moderate Geschwindigkeitsgewinne bieten, während Poseidon die Prover-Leistung weiter verbessern könnte.

Der Vorschlag gruppiert Speicherslots in Seiten von 64 bis 256 Slots, was die Gaskosten für Verträge reduzieren könnte, die auf benachbarten Speicher zugreifen.

Viele Anwendungen verwenden häufig frühe Speicherslots, und diese Struktur könnte die Ausführungskosten senken.

Der binäre Baum reduziert auch die Varianz der Zugriffstiefe, vereinfacht das Modell und unterstützt zukünftige Metadaten zum Ablauf von Zuständen.

Vorgeschlagene Umstellung der virtuellen Maschine

Der zweite Teil des Vorschlags betrifft die Ethereum Virtual Machine. Buterin diskutierte die Ersetzung der EVM durch eine RISC-V-basierte virtuelle Maschine.

Diese Änderung wird als längerfristig und derzeit nicht konsensfähig beschrieben. Er argumentierte, dass die Protokollkomplexität im Laufe der Zeit zugenommen hat.

Einige Entwickler vermeiden die Verwendung der EVM aufgrund wahrgenommener Einschränkungen. Er erklärte, dass eine neue VM Einfachheit und Allgemeingültigkeit wiederherstellen könnte.

RISC-V ist eine offene Standard-Befehlssatzarchitektur. Prover werden heute oft in RISC-V geschrieben. Die Ausrichtung der Protokoll-VM an Prover-Umgebungen könnte die Effizienz verbessern.

Buterin sagte, ein RISC-V-Interpreter könne kompakt sein. Er beschrieb ihn als nur wenige hundert Zeilen Code. Er erklärte, dass sich eine Blockchain-VM so anfühlen sollte.

Der Vorschlag zielt auch darauf ab, die Abhängigkeit von Precompiles zu verringern. Eine effizientere VM könnte viele Precompiles unnötig machen. Dies könnte Protokollregeln rationalisieren und Sonderfälle reduzieren.

Clientseitige Beweisführung ist ein weiterer Schwerpunkt. Benutzer könnten lokal Beweise über Vertragsaufrufe generieren. Dies steht im Einklang mit umfassenderen Zero-Knowledge-Integrationsplänen.

Weiterführende Literatur: Vitalik skizziert Ethereums Plan zur schnellen L1-Slot-Reduzierung

Gestaffelte Bereitstellungs-Roadmap

Der Vorschlag skizziert einen schrittweisen Übergangspfad. Der erste Schritt würde die neue VM nur für Precompiles zulassen.

Viele bestehende Precompiles könnten zu Code werden, der innerhalb der neuen VM läuft. Die zweite Phase würde es Benutzern ermöglichen, Verträge direkt in der neuen VM bereitzustellen.

Dies würde neben der bestehenden EVM funktionieren. Entwickler könnten ihre bevorzugte Umgebung wählen.

Die letzte Phase würde die EVM außer Betrieb nehmen. Die EVM selbst könnte als Smart Contract innerhalb der neuen VM laufen.

Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Rückwärtskompatibilität zu wahren. Die Gaskosten können sich während der Umstellung ändern.

Die Roadmap deutet jedoch darauf hin, dass umfassendere Skalierungsbemühungen diese Auswirkungen ausgleichen könnten. Der Fokus bleibt auf Effizienz und saubererem Design.

Buterin erklärte, dass Ethereum allein mit inkrementellen Upgrades funktionieren würde. Er präsentierte die Überarbeitung jedoch als strukturelle Verbesserung.

Der Vorschlag rahmt die Ausführungsebene als zentral für die zukünftige Skalierbarkeit. Die Roadmap verbindet die Reform des Zustandsbaums und den Austausch der VM.

Beide zielen auf Beweiseffizienz und clientseitige Anwendungsfälle ab. Der Vorschlag tritt nun in eine breitere Diskussion innerhalb der Ethereum-Community ein.