فيتاليك بوتيرين يقترح ترحيل شجرة الحالة الثنائية وانتقال إلى آلة افتراضية RISC-V لتحسين كفاءة البروتوكول

شارك مؤسس إيثريوم فيتاليك بوتيرين مقترحًا تقنيًا مفصلًا يدعو إلى ترقية بروتوكول رئيسية اثنين: الانتقال من شجرة ميركل باتريشيا سداسية الحالية إلى هيكل شجرة حالة ثنائية، وفي النهاية استبدال آلة افتراضية إيثريوم (EVM) بهيكل يعتمد على RISC-V.

تسعى المقترحات، التي تم توضيحها في منشور مارس 2026، إلى معالجة عنق الزجاجة في كفاءة الإثبات، وتقليل متطلبات عرض النطاق الترددي للبيانات، وتحسين قدرات التحقق من جانب العميل. وصف بوتيرين هجرة الشجرة الثنائية بأنها ترقية “شاملة” تتضمن عشر سنوات من التعلم حول تصميم شجرة الحالة، مع وضع تغييرات VM كعنصر خارجي على جدول زمني طويل الأمد يمكن أن يجعل عمليات التهيئة المسبقة (precompiles) غير ضرورية إلى حد كبير ويبسط بنية البروتوكول.

ترقية شجرة الحالة الثنائية المقترحة لتحقيق كفاءة الإثبات

حدد بوتيرين EIP-7864، الذي لا يزال قيد التطوير، والذي سيستبدل شجرة ميركل باتريشيا keccak سداسية الحالية في إيثريوم بهيكل شجرة ثنائية تستخدم دوال تجزئة أكثر كفاءة. ستؤدي التغييرات المقترحة إلى تقليل طول فرع ميركل بمقدار أربعة أضعاف، من 512*log(n)/4 إلى 32*log(n) بايت.

سيساعد هذا الاختصار على تقليل متطلبات عرض النطاق الترددي للبيانات لأدوات التحقق من جانب العميل، بما في ذلك Helios وأنظمة استرجاع المعلومات الخاصة. ستتحسن كفاءة الإثبات بمقدار ثلاثة إلى أربعة أضعاف من خلال تقصير الفروع فقط، مع مكاسب إضافية من اختيار دالة التجزئة. تشمل المرشحين المحتملين لدوال التجزئة blake3، الذي يوفر تقريبًا ثلاثة أضعاف الكفاءة مقارنة بـ keccak، أو متغيرات Poseidon، التي يمكن أن توفر مكاسب تصل إلى 100 ضعف في الكفاءة مع تحليل أمني إضافي.

تصميم الشجرة الثنائية يتضمن تجميع “صفحات” تجمع بين فتحات التخزين المجاورة إلى صفحات تتراوح بين 64 إلى 256 فتحة، تمثل من 2 إلى 8 كيلوبايت من البيانات. يتيح هذا الهيكل الوصول إلى التخزين لتحقيق فوائد كفاءة مماثلة لتحميل وتحرير الشفرة. ستقع رؤوس الكتل وأول حوالي 1 إلى 4 كيلوبايت من الشفرة والتخزين في نفس الصفحة، مما قد يوفر أكثر من 10,000 غاز لكل معاملة للتطبيقات اللامركزية التي تصل بشكل متكرر إلى فتحات التخزين الأولية.

تشمل الفوائد الإضافية تقليل التباين في عمق الوصول بين العقود الكبيرة والصغيرة، وتنفيذ أبسط مقارنة بالهكساري، وإمكانية دمج بتات البيانات الوصفية اللازمة لتنفيذ انتهاء صلاحية الحالة في المستقبل.

النظر في انتقال الآلة الافتراضية إلى بنية RISC-V

عرض بوتيرين حالة استبدال الآلة الافتراضية لإيثريوم بهيكل يعتمد على RISC-V، موضحًا أن EVM يواجه قيودًا في تلبية احتياجات تصميم إيثريوم العام. يحدد المقترح أهداف كفاءة متعددة لآلة جديدة.

يمكن أن تؤدي تحسينات الكفاءة في التنفيذ الخام إلى القضاء على معظم متطلبات التهيئة المسبقة. ستزيد كفاءة الإثبات، مع معالجة القيود الحالية حيث يتم كتابة الإثباتات لـ RISC-V بدلاً من EVM. ستتيح قدرات الإثبات على جانب العميل للمستخدمين إنشاء إثباتات ZK حول سلوك الحساب تحت ظروف بيانات محددة. ستتمثل البساطة في التنفيذ من خلال مترجم RISC-V يتطلب بضع مئات من الأسطر من التعليمات البرمجية.

تم وضع خارطة طريق ثلاثية المراحل للتنفيذ. المرحلة الأولى ستقتصر على وظائف التهيئة المسبقة الجديدة، مع تنفيذ حوالي 80 بالمئة من التهيئات المسبقة الحالية وتهيئات جديدة كجزء من كود NewVM. المرحلة الثانية ستتيح للمستخدمين نشر عقود NewVM. المرحلة الثالثة ستتقاعد EVM تمامًا، مع إعادة تنفيذه كعقد ذكي مكتوب في الـ VM الجديد.

سيحافظ مستخدمو EVM على التوافق الكامل مع الإصدارات السابقة خلال هذا الانتقال، مع أن تغييرات تكلفة الغاز ستكون الاختلاف الرئيسي، على الرغم من أن بوتيرين أشار إلى أن هذه التغييرات ستتضاءل مع العمل المستمر على التوسع خلال السنوات التالية.

سياق تطور البروتوكول واعتبارات المطورين

وصف بوتيرين كلا المقترحين بأنهما يعالجان أكبر عنق زجاجة في الكفاءة في الإثبات، والتي تمثل معًا أكثر من 80 بالمئة من عبء الإثبات. وتُعتبر التغييرات ضرورية لمختلف حالات استخدام الإثبات من جانب العميل.

تم تأطير ترقية الشجرة الثنائية على أنها تتضمن دروسًا من عشر سنوات من خبرة تصميم شجرة الحالة. أما انتقال الـ VM فتم وضعه كخطوة أكثر تكهنًا وغير توافقية في الوقت الحالي، مع قول بوتيرين إن إيثريوم ستظل وظيفية مع فقط EVM وتحسينات GPU، لكن وجود VM أفضل يمكن أن يجعل البروتوكول “جميلًا وعظيمًا”.

تواجه كلا المقترحين جداول زمنية للتنفيذ تتماشى مع خارطة الطريق طويلة الأمد للحالة في إيثريوم، حيث ستتقدم ترقية الشجرة الثنائية عبر عملية EIP، وسيُنظر في انتقال الـ VM كمبادرة طويلة الأمد تنتظر إكمال تغييرات شجرة الحالة.

الأسئلة الشائعة: مقترحات ترقية بروتوكول إيثريوم

ما الفرق بين شجرة الحالة الحالية في إيثريوم والشجرة الثنائية المقترحة؟

إيثريوم يستخدم حاليًا شجرة ميركل باتريشيا سداسية مع تجزئة keccak. ستستخدم الشجرة الثنائية هيكلًا ثنائيًا مع دوال تجزئة أكثر كفاءة، مما يقلل طول فرع ميركل بحوالي أربعة أضعاف. هذا يقلل من عرض النطاق الترددي للبيانات للتحقق من جانب العميل ويحسن كفاءة الإثبات. كما أن التصميم الثنائي يجمع فتحات التخزين في صفحات للوصول الأكثر كفاءة.

كيف سيؤثر الانتقال من EVM إلى RISC-V على تطبيقات إيثريوم الحالية؟

وفقًا لخارطة الطريق المكونة من ثلاث مراحل، ستظل تطبيقات EVM الحالية محافظة على التوافق الكامل مع الإصدارات السابقة طوال فترة الانتقال. سيتم إعادة تنفيذ EVM لاحقًا كعقد ذكي مكتوب في الـ VM الجديد، مما يسمح باستمرار عمل العقود الحالية. ستتغير تكاليف الغاز، لكن هذه التغييرات ستتم جنبًا إلى جنب مع تحسينات التوسع الأخرى.

ما هي التحسينات في الكفاءة التي يمكن أن يوفرها الـ VM الجديد؟

يمكن أن يوفر VM المعتمد على RISC-V كفاءة تنفيذ خام كافية للقضاء على معظم متطلبات التهيئة المسبقة، وتحسين كفاءة الإثبات مقارنة بتنفيذات EVM الحالية، وتمكين قدرات الإثبات على جانب العميل لإنشاء إثباتات ZK حول سلوك الحساب. سيكون التنفيذ أبسط بكثير، مع مترجم يتطلب مئات الأسطر من التعليمات مقارنة بتعقيد EVM الحالي.