现在，执行层的变更正成为一个热点话题。我们之前已经讨论过 账户抽象 (account abstraction)、多维 Gas (multidimensional gas)、BALs 和 ZK-EVMs。这里，我还想提一个我认为短期内就极具价值的 EVM 升级方向：向量化数学预编译 (vectorized math precompile)。简单来说，它可以让 EVM 同时对一列数字执行 32位（或潜在的64位）操作；理论上，这能够将许多哈希运算、STARK验证、FHE（全同态加密）、基于格的抗量子签名等操作的效率提升 8 到 64 倍。你可以把它想象成“EVM 的 GPU”。
详细讨论见：https://firefly.social/post/x/2027405623189803453…
今天，我将聚焦于两个更重大的议题：状态树变更 和 虚拟机 (VM) 变更。状态树变更已经列在技术路线图中。而 VM 变更（例如，从 EVM 转向 RISC-V 或其他更优方案）则属于更长期的构想，目前也更具争议。但我坚信，一旦状态树变更和长期状态管理路线图（参见 https://ethresear.ch/t/hyper-scaling-state-by-creating-new-forms-of-state/24052…）完成，VM 变更将成为“水到渠成”的事情。因此，我将在下文阐述我的理由。
这两项变更的共同点在于：
- 它们是实现高效证明（Proof）必须克服的巨大瓶颈（状态树和虚拟机这两部分，在证明开销中合计占比超过80%）。
- 对于各类 客户端证明 (client-side proving) 应用场景而言，它们几乎是强制性的前提。
- 它们是“深层次”的变更，许多人因此望而却步，认为渐进式改良更为“务实”。我将为这两项变革的必要性提供论证。
二叉树：新一代状态树
状态树变更（由 @gballet 等多人研究）的核心是 EIP-7864，它旨在将当前基于 Keccak 哈希的十六叉 Merkle Patricia 树 (hexary MPT) 替换为基于更高效哈希函数的 二叉树。
这一转变将带来诸多优势：
- Merkle 分支长度缩短4倍：二叉树的分支长度公式为
32 * log(n)，而十六叉树是 512 * log(n) / 4。这使得 客户端分支验证 (client-side branch verification) 变得更为可行。同时，Helios、PIR（私有信息检索）等应用也能因此节省约4倍的数据带宽成本。
- 证明效率大幅提升：3-4倍的提升来自更短的 Merkle 分支。此外，哈希函数的变更（例如采用可能比 Keccak 快3倍的 blake3，或需要更多安全性验证但能快100倍的 Poseidon 变体）会带来额外的加速。
- 赋能客户端证明 (Client-side proving)：如果你想构建与以太坊状态相结合的 ZK 应用程序（而非像现在这样自己构建独立的状态树），那么以太坊原生状态树就必须对证明者更加友好。
- 降低相邻存储槽的访问成本：新的二叉树设计会将存储槽 (storage slots) 分组为“页面”（例如，每组64-256个槽位，即 2-8 kB）。这使得在一次性加载和编辑大量数据时，无论是原始执行还是证明生成，都能获得与处理合约代码类似的效率优势。区块头以及最初约 1-4 kB 的代码和存储数据都可以位于同一个页面中。如今许多去中心化应用 (dapps) 早已需要从最初的几个存储槽加载大量数据，因此这项优化有望为它们每笔交易节省超过 1 万 gas。
- 降低访问深度差异：从大型合约加载数据与从小型合约加载数据之间的成本差异将变小。
- 结构更简单：二叉树本身的结构比十六叉树更简洁。
- 为未来功能预留空间：有机会为将来可能必需的 状态过期 (state expiry) 机制添加所需的元数据位。
从宏观视角看，向二叉树迁移是一个“综合解决方案”。它使我们能够吸取过去十年在构建高效状态树方面积累的所有经验，并将这些最佳实践真正应用到以太坊核心协议中。
虚拟机变更：超越EVM
另请参阅社区讨论：https://ethereum-magicians.org/t/long-term-l1-execution-layer-proposal-replace-the-evm-with-risc-v/23617…
长期以来，协议因不断增加特殊用例而变得复杂，一个潜在原因是人们对“使用 EVM”存在一种隐形的恐惧。如果某个钱包功能、隐私协议或其他特性能够在无需引入“可怕的 EVM 新特性”的前提下实现，大家通常会明显松一口气。在我看来，这非常令人遗憾。以太坊的核心价值在于其通用性，如果当前的 EVM 不足以充分满足这种通用性需求，我们就应该正面解决这个问题，创造一个更好的虚拟机。这意味着新 VM 应该具备以下特点：
- 原始执行效率更高：其效率应远超当前 EVM，使得大多数 预编译合约 (precompiles) 变得不再必要。
- 证明生成效率更高：鉴于目前许多证明器 (prover) 本身就是用 RISC-V 编写的，我提议直接让新虚拟机基于 RISC-V 指令集，从而从根本上提升证明效率。
- 对客户端证明友好：开发者应该能够通过客户端，对诸如“当你的账户被特定数据调用时会发生什么”这样的逻辑生成 ZK 证明。
- 极致简洁：一个 RISC-V 解释器可能只有几百行代码，这才是一个区块链虚拟机“应有的感觉”——简洁、清晰、可靠。
当然，VM 变更的想法目前仍更具推测性和争议性。即使我们只推进 EVM 的渐进式优化（比如加上“GPU”般的向量化预编译），以太坊也绝对 没问题，能够继续发展。但一个更好的虚拟机有潜力让以太坊从“优秀”走向“卓越”，开启更广阔的可能性。一个可行的部署路线图可能是：
- NewVM（例如 RISC-V）仅用于预编译：将当前 80% 的 预编译合约，以及许多可能需要的新预编译功能，转变为用 NewVM 编写的代码块。
- 开放 NewVM 合约部署能力：允许用户直接部署用 NewVM 指令集编写的智能合约。
- EVM 退役并转化为智能合约：将现有的 EVM 解释器功能，用一个在 NewVM 上运行的 智能合约 (smart contract) 来实现。
对于现有的 EVM 开发者而言，他们将体验到完全的向后兼容性，唯一的变数可能在于 gas 成本的变化（而这很可能被未来几年的扩容进展所抵消）。与此同时，整个生态将获得一个更高效的证明器、一个更简单清晰的底层协议。
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发表于 15 小时前
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