Vitalik Buterin提出EIP-7864：二進制樹結構變革劍指80%證明成本

奔跑財經3月3日消息，以太坊聯合創始人Vitalik Buterin提出兩項技術變革，旨在解決區塊鏈網絡的證明效率挑戰，相關內容已在EIP-7864及相關文檔中概述。

被指定為近期提案的EIP-7864，擬將以太坊當前的十六進制keccak默克爾帕特里夏樹，替換為采用更高效哈希函數的二進制樹結構。提案指出，現有的十六進制結構是為與當前以太坊開發者追求的"證明密集型"架構不同的優先級而設計的。

根據提案中的技術規范，二進制樹結構生成的默克爾分支將比當前系統短四倍，因為二進制操作需要32log(n)，而十六進制需要 (512log(n)) / 4。

提案稱，這一縮減將降低客戶端側分支驗證的成本，并使包括Helios和私有信息檢索系統在內的工具的數據帶寬需求按相同比例減少。

證明效率的提升將不僅限于分支長度的改進。提案指出，不考慮哈希函數優化，更短的分支本身就能帶來三到四倍的效率提升。文件顯示，用blake3替換keccak哈希可額外帶來三倍的改進，而采用Poseidon變體則可能帶來100倍的提升，不過在部署Poseidon前需進行額外的安全性分析。

該二進制樹設計包含一個基于頁面的存儲系統，將相鄰的存儲槽分組到包含64至256個槽的頁面中（約2至8 KB）。區塊頭以及代碼和存儲的前1至4 KB將共享同一頁面，這使得從初始存儲槽讀取數據的合約能夠受益于批量處理的效率，而非承擔單個訪問成本。提案估計，對于從初始存儲槽加載數據的去中心化應用（這占據了已部署活躍合約的相當一部分），此舉每筆交易可節省超過1萬Gas。

提案認為，二進制樹提供了更簡單的實現和審計流程。該結構在不同規模的合約間提供了更可預測的訪問深度，減少了執行成本的差異，并為未來狀態過期功能所需的元數據嵌入創造了空間。

另一項長期提案涉及用以太坊虛擬機之外的更高效虛擬機（如RISC-V）進行替換。該提案指出，EVM的架構并非為"證明密集型"區塊鏈而優化，替換它將從根本上解決低效問題，而不是通過不斷累積預編譯和變通方法來管理這些問題。

Buterin的提案列舉了RISC-V相較于EVM的四個優勢：

• 第一，原始執行效率：RISC-V性能遠超EVM，其程度足以消除對許多預編譯的需求，因為底層計算可以在VM內部高效運行。
• 第二，證明者效率：當前的零知識證明器是用RISC-V編寫的，這與現有的證明基礎設施自然對齊。
• 第三，客戶端側證明：RISC-V VM將使用戶能夠在本地生成關于賬戶與特定數據交互的零知識證明，從而實現目前EVM在沒有外部工具的情況下不支持的隱私和驗證應用。
• 第四，簡潔性：提案稱，RISC-V解釋器可以用幾百行代碼實現。

提案中概述的部署路線圖包括三個階段：

• 第一階段，新的虛擬機（可能是RISC-V）僅處理預編譯，當前和未來的預編譯將成為新VM中的代碼塊。
• 第二階段，用戶可以直接在新VM中部署合約。
• 第三階段，EVM將被停用，并作為用新VM編寫的智能合約重新實現，為現有合約保留向后兼容性，主要變化是Gas成本調整，預計這將被并行的擴展發展所掩蓋。

Buterin認為這兩項變革是從不同角度解決同一個根本性挑戰。提案指出，狀態樹和虛擬機共同造成了高效證明中超過80%的瓶頸。單獨解決其中任何一個組件都會使更大的問題部分懸而未決，而同時解決兩者將產生一個在結構上與以太坊一直在開發的"零知識證明密集型"架構相一致的協議，而非將該架構改造到為不同需求設計的底層基礎設施之上。

提案承認，虛擬機替換目前并不代表以太坊開發社區的共識，并指出這一變化的必要性將在狀態樹修改完成后變得更加明顯。

提案將這些變革描述為循序漸進的：首先是二進制樹，然后隨著證明基礎設施圍繞新的狀態結構成熟起來，再進行虛擬機替換。EVM通過多年的增量添加積累了復雜性，提案指出，滿足以太坊的功能需求需要從根本上處理虛擬機問題，而不是持續實施變通方案。