معماری RISK-V چیست؟ آیا ویتالیک بوترین آن را جایگزین EVM می‌کند؟

درحالی‌که سال‌ها از آغاز به‌کار اتریوم به‌عنوان پیشگام قراردادهای هوشمند می‌گذرد، این شبکه همچنان با معضل قدیمی مقیاس‌پذیری دست‌و‌پنجه نرم می‌کند؛ مشکلی که حتی پس از اجرای به‌روزرسانی‌ بزرگ «مرج» به‌طور کامل حل نشد. ویتالیک بوترین در جدیدترین تلاش‌ خود برای عبور از این گلوگاه، پیشنهاد جسورانه‌ای را مبنی بر جایگزینی بایت کد ماشین مجازی اتریوم با معماری متن‌باز RISC-V مطرح کرده است. بوترین معتقد است معماری RISC-V، به‌دلیل سازگاری بالا با سیستم‌های مبتنی بر اثبات دانش صفر، بار محاسباتی اضافی ماشین مجازی فعلی را کاهش می‌دهد و باعث افزایش چشمگیر کارایی لایه اجرایی اتریوم می‌شود. اگر علاقه‌مند هستید بدانید معماری RISK-V چیست، نسبت به ماشین مجازی اتریوم چه مزایایی دارد و پیشنهاد بوترین برای نحوه پیاده‌سازی معماری ریسک فایو در اتریوم چیست، با این مطلب از میهن بلاکچین همراه باشید. 

RISC-V چیست؟

ریسک فایو (RISC-V) یک مجموعه دستورالعمل‌ (ISA) مدرن و متن باز است که بر پایه اصول طراحی رایانه با مجموعه دستورالعمل‌های کاهش‌یافته (RISC) توسعه یافته است. به عبارت ساده، RISC-V مانند یک طرح اولیه است که مشخص می‌کند یک پردازنده چه دستورالعمل‌هایی را می‌تواند اجرا کند.

این معماری با هدف ایجاد ساختاری ماژولار، کارآمد و منعطف در سال ۲۰۱۰ توسط دانشگاه کالیفرنیا طراحی شد. متن‌باز بودن معماری RISC-V به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد آن را متناسب با نیازهای مختلف سفارشی‌سازی کنند. به‌علاوه، از نظر اقتصادی نیز نسبت به معماری‌های ISA انحصاری شرکت‌ها مانند ARM و x86 مقرون‌به‌صرفه‌تر است. مجموع این ویژگی‌ها باعث شده است تا RISC-V در حوزه‌های متنوعی از ابررایانه‌ها گرفته تا تلفن‌های هوشمند و حتی در بلاکچین‌هایی مانند اتریوم مورد استفاده قرار گیرد.

ویتالیک بوترین، بنیان‌گذار اتریوم در تاریخ ۲۰ آوریل ۲۰۲۵ (۳۱ فروردین ۱۴۰۴) از یک پروپوزال مقیاس‌پذیری جدید «رادیکال» برای جایگزینی ماشین مجازی اتریوم (EVM) با معماری RISC-V رونمایی کرد که هدف اصلی آن افزایش سرعت و کارایی لایه اجرای شبکه است. به گفته بوترین، ریسک فایو بهترین گزینه برای حل محدودیت‌های مقیاس‌پذیری بلاکچین است.

او در این‌باره می‌گوید:

ایده ما این است که زبان ماشین مجازی اتریوم را که قراردادهای هوشمند با آن نوشته می‌شوند با معماری RISC-V جایگزین کنیم. این طرح با هدف بهبود بهره‌وری لایه اجرایی اتریوم انجام می‌شود. درواقع، اجرای تک‌رشته‌ای، طراحی محاسباتی پرهزینه و پیچیدگی مدیریت وضعیت شبکه موجب پردازش ناکارآمد قراردادهای هوشمند و کندی شبکه می‌شود و به‌همین دلیل لایه اجرایی اتریوم به گلوگاه اصلی مقیاس‌پذیری شبکه تبدیل شده است. به‌علاوه، پیاده‌سازی ریسک فایو اجرای قراردادهای هوشمند را به طرز چشمگیری ساده‌تر می‌کند. شاید تنها راه برای رسیدن به چنین سطحی از بهینه‌سازی، همین باشد.

اتریوم همچنان با کارمزدهای بالا و کاهش حجم تراکنش‌ها مواجه است و کاربران برای تراکنش‌های سریع‌تر و ارزان‌تر به راه‌حل‌های لایه ۲ روی آورده‌اند. به‌همین دلیل، ویتالیک پروپوزال جایگزینی EVM با RISK-V را مطرح کرده است که پیشنهادی در راستای استراتژی مقیاس‌پذیرتر کردن اتریوم پس از رویداد مرج (Merge) است. ایده‌ او برای بازطراحی معماری و تغییر شکل زنجیره، فرصتی برای مدرن‌سازی اتریوم و حفظ جایگاه آن به‌عنوان برترین پلتفرم قراردادهای هوشمند است.

RISC-V چطور در اتریوم پیاده‌سازی می‌شود؟

در حال حاضر، افزودن RISC-V به اتریوم تنها در حد یک پیشنهاد است که در میان جامعه توسعه‌دهندگان و حاکمیت شبکه در حال بحث و بررسی است. ویتالیک بوترین چندین رویکرد متفاوت را برای اجرای این طرح ازجمله اجرای هم‌زمان دو ماشین مجازی (VM) و جایگزینی کامل EVM با RISC-V را مطرح کرده است.

در رویکرد اول، ماشین مجازی فعلی اتریوم همچنان فعال باقی می‌ماند و در کنار آن، ماشین مجازی جدیدی مبتنی بر RISC-V راه‌اندازی می‌شود. در نتیجه، توسعه‌دهندگان می‌توانند برای نوشتن و اجرای قراردادهای هوشمند از هر یک از مدل‌ها استفاده کنند. در هر دو حالت، قراردادها به قابلیت‌هایی مانند ذخیره‌سازی دائمی، نگهداری موجودی اتر و توانایی ارسال و دریافت فراخوان‌ها دسترسی خواهند داشت. نکته مهم‌تر این است که قراردادهای نوشته‌شده با EVM و RISK-V می‌توانند یکپارچه شوند و یکدیگر را فراخوانی کنند.

در سناریوی دوم که از آن به‌عنوان «تغییر رادیکال‌تر» یاد می‌شود، خود پروتکل اتریوم تغییر می‌کند تا قراردادهای فعلی مبتنی بر EVM را به زبان سازگار با RISC-V تبدیل کند. در این حالت، قراردادهای موجود باید بازنویسی شوند تا از طریق یک مفسر EVM اجرا شوند، در حالی‌که قراردادهای جدید مستقیما به زبان RISC-V نوشته خواهند شد.

یکی از مهم‌ترین چالش‌ها برای این تغییر بنیادی، جلوگیری از بروز اختلال در عملکرد برنامه‌های غیرمتمرکز (DApp) و قراردادهای هوشمند فعلی است. اتریوم نمی‌تواند ریسک از کار افتادن قراردادهایی را که با EVM نوشته شده‌اند بپذیرد. یک راهکار برای حل این مشکل، استفاده از مفسر است؛ یعنی یک لایه‌ واسط امکان ترجمه میان زبان‌های محاسباتی مختلف را فراهم می‌کند. درصورت اجرای این روش، توسعه‌دهندگان از همین حالا می‌توانند اقدام به ساخت اپلیکیشن با RISC-V کنند و مطمئن باشند که قراردادهای قبلی دچار اختلال نمی‌شوند.

آیا می‌دانستید که اتریوم در سال ۲۰۲۲، با فرآیندی به نام مرج (Merge) گام بزرگی در جهت بهبود بهره‌وری انرژی برداشت؟ در این فرایند، شبکه از الگوریتم اجماع اثبات کار (PoW) به اثبات سهام (PoS) مهاجرت کرد و زنجیره اصلی اتریوم با یک بلاکچین اثبات سهام جداگانه به نام بیکن‌چین (Beacon Chain) ادغام شد. این تحول نه‌تنها مصرف انرژی را به‌شدت کاهش داد؛ بلکه مقیاس‌پذیری، امنیت و پایداری شبکه را نیز بهبود بخشید.

مزایای کلیدی RISC-V در مقایسه با EVM چیست؟

اگر RISC-V تغییرات بنیادینی در معماری اتریوم ایجاد کند، این تغییرات در بلندمدت منجر به بهبود عملکرد و پردازش قراردادهای هوشمند خواهند شد. بر اساس گفته‌های ویتالیک، این معماری جدید از نظر تئوری می‌تواند بهره‌وری را نسبت به ساختار فعلی تا ۱۰۰ برابر افزایش دهد. اگرچه در عمل، رسیدن به چنین عددی دشوار است؛ اما به‌هر حال بهبود قابل توجهی حاصل می‌شود. این افزایش کارایی به دلیل حذف سربارهای EVM است؛ چراکه معماری RISC-V با سیستم‌های اثبات دانش صفر (ZK proofs) و اجرای کلی قراردادهای هوشمند سازگاری بالایی دارد.

پیشنهاد بوترین صرفا روی حذف کامل EVM متمرکز نیست؛ بلکه او بیشتر قصد دارد از RISC-V به‌عنوان یک زیرساخت پردازشی (Backend) برای zkEVMها یا رول‌آپ‌های مبتنی بر دانش صفر (zk Rollup) استفاده کند تا هزینه تولید اثبات‌ها کاهش پیدا کند. در این سناریو، مقیاس‌پذیری عمدتا از طریق انتقال اجرا به رول‌آپ‌های دانش‌صفر حاصل می‌شود و معماری RISC-V فرآیند تولید اثبات‌ها را بهینه می‌کند.

از طرف دیگر، قراردادهای هوشمند مبتنی بر RISC-V با سرعت بالاتری اجرا می‌شوند و از منابع محاسباتی کمتری استفاده می‌کنند. این افزایش بهره‌وری به احتمال زیاد باعث کاهش کارمزد گس (Gas) برای کاربران نهایی می‌شود و در عین حال به شبکه اجازه می‌دهد تعداد بیشتری کاربر و تراکنش را بدون کند شدن، مدیریت کند. این اتفاق، به‌طور مستقیم باعث بهبود مقیاس‌پذیری اتریوم می‌شود و یکی از اصلی‌ترین انتقادهای وارد بر بلاکچین‌ها را برطرف می‌کند.

علاوه‌براین، مجموعه دستورالعمل‌های ساده و منعطف RISC-V برای محاسبات مبتنی بر اثبات دانش صفر بسیار مناسب‌تر از EVM است؛ چراکه ماشین مجازی اتریوم به‌‌خاطر وظایف جانبی و غیرضروری مانند محاسبه گس و مدیریت وضعیت با سربارهای سنگینی مواجه است.

معماری RISC-V به‌جای بازسازی ماشین مجازی اتریوم برای سازگاری با اثبات‌های دانش صفر، گزینه ساده‌تر و بهینه‌تری را برای توسعه لایه‌های اجرایی مبتنی بر دانش صفر فراهم می‌کند. این رویکرد باعث تسریع نقشه راه اتریوم در زمینه ارتقای حریم خصوصی و مقیاس‌پذیری از طریق رول‌آپ‌های دانش صفر می‌شود و RISC-V را به مکمل جذابی برای EVM تبدیل می‌کند.

در جدول زیر مهم‌ترین تفاوت‌ها و مزایای RISC-V در مقابل EVM آورده شده است:

آیا RISC-V در آینده در اتریوم پیاده‌سازی خواهد شد؟

پیشنهاد بوترین برای جایگزینی EVM با RISK-V، بحث داغی را در میان کاربران و توسعه‌دهندگان اتریوم به راه انداخته است. این ایده بلندپروازانه پتانسیل آن را دارد که به نقطه عطفی در مسیر توسعه‌ بزرگ‌ترین بلاکچین قراردادهای هوشمند تبدیل شود.

با این حال، برخی کارشناسان نسبت به این تغییرات بزرگ، هشدارهایی داده‌اند. بن آدامز (Ben Adams) یک برنامه‌نویس است که نگرانی‌های متعددی را درباره پیامدهای این پیشنهاد مطرح کرد. او در این باره گفته است:

اگرچه با پیاده‌سازی RISK-V سیستم‌های اثبات دانش صفر کارآمدتر می‌شوند؛ اما ساخت و اجرای بلاک‌هایی که قراردادهای هوشمند را اجرا می‌کنند، ممکن است به‌شدت کندتر شود.

یک متخصص ناشناس دیگر نیز در تایید صحبت‌های آدامز اینطور گفته است:

با نظر بن آدامز موافق هستم. ساختار کلی EVM مبتنی بر U256 است. بنابراین، محدودکردن آن به سطح دستورالعمل‌های RISC-V ممکن است عملکرد کلی اجرا را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.

از سوی دیگر، برخی کارشناسان نیز با اصل ایده‌ استفاده از RISC-V به‌عنوان راه‌حلی برای کاهش گلوگاه‌های مقیاس‌پذیری موافق هستند؛ اما با توجه به دشواری‌های فنی و هزینه‌بر بودن اجرا، پیاده‌سازی آن را در شرایط فعلی جزء اولویت‌های شبکه نمی‌دانند.

آدام کوکران (Adam Cochran) یکی از موافقان این طرح است و می‌گوید:

موافقم؛ به‌نظر می‌رسد این ایده برای بلاکچین‌های لایه ۱ مفید است و می‌تواند چند مورد از گلوگاه‌های مهم در این لایه را برطرف کند. اما آیا این همان اولویتی است که باید دنبال کنیم؟ به‌ویژه با در نظر گرفتن پیچیدگی‌های فنی و هزینه‌ی بالای آن؟

جمع‌بندی

واقعیت این است که پیشنهاد بوترین برای پیاده‌سازی معماری RISK-V در کنار EVM یا جایگزینی کامل آن هنوز به شفاف‌سازی بیشتر و مباحث فنی در جامعه‌ اتریوم نیاز دارد. در حالی که این طرح، یک ساده‌سازی اساسی را به ارمغان می‌آورد و باعث افزایش کارایی و سرعت عملکرد می‌شود؛ اما مستلزم یک تغییر فنی پیچیده در معماری شبکه است. اجرای چنین تغییری ممکن است به سال‌ها تلاش مستمر برای بازنگری بنیادی در نحوه عملکرد بلاکچین لایه ۱ نیاز داشته باشد. نکته مهم دیگر این است که در پروژه‌های غیرمتمرکزی مانند اتریوم، تصویب نهایی یک پیشنهاد فقط به برنامه‌ریزی فنی محدود نمی‌شود؛ بلکه به اجماع جامعه نیز نیاز دارد. به‌هر حال باید منتظر بمانیم و بینیم آیا بوترین می‌تواند جامعه اتریوم را به جایگزینی EVM با RISK-V متقاعد کند یا خیر. نظر شما در مورد پیشنهاد جدید ویتالیک بوترین چیست؟ آیا پیاده‌سازی RISK-V در اتریوم مشکل دیرینه مقیاس‌پذیری را حل خواهد کرد؟