Vitalik Buterin Đề xuất Chuyển đổi Cây Trạng Thái Nhị Phân và Chuyển đổi VM RISC-V để Nâng cao Hiệu quả Giao thức

Người sáng lập Ethereum Vitalik Buterin đã công bố một đề xuất kỹ thuật chi tiết ủng hộ hai nâng cấp chính của giao thức: chuyển đổi từ Cây Merkle Patricia hệ thập lục phân hiện tại sang cấu trúc cây trạng thái nhị phân, và cuối cùng thay thế Máy ảo Ethereum bằng kiến trúc dựa trên RISC-V.

Các đề xuất này, được trình bày trong một bài đăng tháng 3 năm 2026, nhằm giải quyết các nút thắt về hiệu quả chứng minh, giảm yêu cầu băng thông dữ liệu và cải thiện khả năng xác minh phía khách hàng. Buterin mô tả việc chuyển đổi sang cây nhị phân như một nâng cấp “tổng hợp” tích hợp hơn mười năm học hỏi về thiết kế cây trạng thái, trong khi xem các thay đổi VM như một lộ trình dài hạn có thể làm cho các precompile trở nên ít cần thiết hơn và đơn giản hóa kiến trúc giao thức.

Chuyển đổi Cây Trạng Thái Nhị Phân Đề Xuất Để Cải Thiện Hiệu Quả Chứng Minh

Buterin đã trình bày EIP-7864, hiện đang trong quá trình phát triển, sẽ thay thế Cây Merkle Patricia keccak hệ thập lục phân của Ethereum bằng cấu trúc cây nhị phân sử dụng các hàm băm hiệu quả hơn. Thay đổi đề xuất này sẽ giảm chiều dài nhánh Merkle gấp bốn lần, từ 512*log(n)/4 xuống còn 32*log(n) byte.

Sự giảm này sẽ giảm yêu cầu băng thông dữ liệu cho các công cụ xác minh phía khách hàng như Helios và các hệ thống truy xuất thông tin riêng tư. Hiệu quả chứng minh sẽ tăng gấp ba đến bốn lần chỉ từ các nhánh ngắn hơn, cùng với lợi ích bổ sung từ việc lựa chọn hàm băm. Các hàm băm tiềm năng bao gồm blake3, cung cấp khoảng ba lần hiệu quả hơn keccak, hoặc các biến thể Poseidon, có thể mang lại lợi ích 100 lần tùy thuộc vào phân tích an ninh bổ sung.

Thiết kế cây nhị phân tích hợp “trang” nhóm các khe lưu trữ liền kề thành các trang từ 64 đến 256 khe, tương ứng 2 đến 8 kilobyte dữ liệu. Cấu trúc này cho phép truy cập lưu trữ đạt hiệu quả tương tự như tải và chỉnh sửa mã. Các tiêu đề khối và khoảng 1 đến 4 kilobyte đầu tiên của mã và lưu trữ sẽ nằm trong cùng một trang, có thể tiết kiệm hơn 10.000 gas mỗi giao dịch cho các ứng dụng phi tập trung thường xuyên truy cập các khe lưu trữ ban đầu.

Các lợi ích khác được đề cập bao gồm giảm biến thiên độ sâu truy cập giữa các hợp đồng lớn và nhỏ, đơn giản hóa việc triển khai so với cấu trúc thập lục phân, và khả năng tích hợp các bit metadata cần thiết cho các triển khai hết hạn trạng thái trong tương lai.

Xem Xét Chuyển Đổi Máy Ảo Sang Kiến Trúc RISC-V

Buterin trình bày lý do thay thế Máy ảo Ethereum bằng kiến trúc dựa trên RISC-V, mô tả EVM là gặp hạn chế trong việc đáp ứng các nhu cầu của thiết kế đa dụng của Ethereum. Đề xuất xác định nhiều mục tiêu về hiệu quả cho một VM mới.

Hiệu quả thực thi thô có thể loại bỏ hầu hết các yêu cầu precompile. Hiệu quả của prover sẽ tăng, giải quyết các hạn chế hiện tại khi các prover được viết cho RISC-V thay vì EVM. Khả năng chứng minh phía khách hàng sẽ cho phép người dùng tạo ZK-proof về hành vi của tài khoản dưới các điều kiện dữ liệu cụ thể. Đơn giản hóa việc triển khai sẽ đạt được thông qua một trình thông dịch RISC-V chỉ cần vài trăm dòng mã.

Một lộ trình triển khai gồm ba giai đoạn đã được đề ra. Giai đoạn một sẽ giới hạn VM mới chỉ cho các chức năng precompile, với khoảng 80% precompile hiện có và các precompile mới được triển khai dưới dạng mã NewVM. Giai đoạn hai sẽ cho phép người dùng triển khai hợp đồng NewVM. Giai đoạn ba sẽ loại bỏ hoàn toàn EVM, tái triển khai nó như một hợp đồng thông minh viết bằng VM mới.

Người dùng EVM sẽ duy trì khả năng tương thích ngược hoàn toàn trong quá trình này, với thay đổi về chi phí gas là khác biệt chính, mặc dù Buterin lưu ý rằng các thay đổi này sẽ bị lu mờ bởi các công việc mở rộng quy mô liên tục trong các năm tới.

Bối cảnh Phát Triển Giao Thức và Các Yếu Tố Cần Xem Xét Cho Nhà Phát Triển

Buterin mô tả cả hai đề xuất đều nhằm giải quyết các nút thắt lớn nhất trong hiệu quả chứng minh, chiếm hơn 80% chi phí chứng minh. Các thay đổi này được mô tả là bắt buộc cho các trường hợp sử dụng chứng minh phía khách hàng khác nhau.

Chuyển đổi sang cây nhị phân được xem như là kết quả của việc tích lũy kinh nghiệm từ mười năm thiết kế cây trạng thái. Việc chuyển đổi VM được xem là mang tính dự đoán hơn và chưa đạt consensus, với Buterin nói rằng Ethereum vẫn có thể hoạt động chỉ với EVM cộng với các cải tiến GPU, nhưng một VM tốt hơn có thể làm cho giao thức “đẹp và tuyệt vời hơn.”

Cả hai đề xuất đều có thời hạn thực hiện phù hợp với lộ trình trạng thái dài hạn của Ethereum, trong đó chuyển đổi cây nhị phân sẽ tiến hành qua quá trình EIP và việc chuyển đổi VM được xem là sáng kiến dài hạn hơn, chờ hoàn thành các thay đổi về cây trạng thái.

Câu Hỏi Thường Gặp: Các Đề Xuất Nâng Cấp Giao Thức Ethereum

Sự khác biệt giữa cây trạng thái hiện tại của Ethereum và cây nhị phân đề xuất là gì?

Ethereum hiện sử dụng Cây Merkle Patricia hệ thập lục phân keccak. Cây nhị phân đề xuất sẽ dùng cấu trúc nhị phân với các hàm băm hiệu quả hơn, giảm chiều dài nhánh Merkle khoảng bốn lần. Điều này giảm băng thông dữ liệu cho xác minh phía khách hàng và cải thiện hiệu quả chứng minh. Thiết kế nhị phân cũng nhóm các khe lưu trữ thành các trang để truy cập hiệu quả hơn.

Việc chuyển đổi từ EVM sang RISC-V sẽ ảnh hưởng như thế nào đến các ứng dụng Ethereum hiện có?

Theo lộ trình ba giai đoạn đề xuất, các ứng dụng EVM hiện tại sẽ duy trì khả năng tương thích ngược đầy đủ trong suốt quá trình chuyển đổi. EVM cuối cùng sẽ được tái triển khai như một hợp đồng thông minh viết bằng VM mới, cho phép các hợp đồng hiện tại tiếp tục hoạt động. Chi phí gas sẽ thay đổi, nhưng các thay đổi này sẽ đi kèm với các cải tiến mở rộng quy mô khác.

Các cải tiến hiệu quả mà VM mới có thể cung cấp là gì?

Một VM dựa trên RISC-V có thể cung cấp hiệu quả thực thi thô đủ để loại bỏ hầu hết các yêu cầu precompile, cải thiện hiệu quả prover so với các triển khai EVM hiện tại, và khả năng chứng minh phía khách hàng cho phép tạo ZK-proof về hành vi của tài khoản. Việc triển khai sẽ đơn giản hơn nhiều, với trình thông dịch chỉ cần vài trăm dòng mã so với độ phức tạp của EVM hiện tại.