저자 | GaryMa Wu가 블록체인에 대해 이야기합니다
소개
이더리움의 공동 창립자인 비탈릭 부테린은 최근 이더리움 매지션 커뮤니티에서 장기적인 제안을 했습니다. 현재의 실행 계층 가상 머신(EVM)을 오픈 소스 RISC-V 명령어 집합 아키텍처로 대체하는 것입니다. 그는 이 개념을 합의 계층의 빔 체인에 비유하며, 이것이 실행 계층 성능에서 획기적인 발전을 이루고 프로토콜 논리를 단순화할 수 있는 유일한 잠재적 경로라고 믿었습니다. 특히 제로 지식 증명(ZK Proof) 효율성 측면에서 Vitalik은 EVM을 대체함으로써 최대 100배의 최적화 개선이 가능할 것으로 기대합니다. 이 제안은 ZK 증명 효율성, 블록 구성 복잡성, 데이터 가용성 등의 측면에서 이더리움의 현재 병목 현상을 해결하는 것을 목표로 합니다.
이 글에서는 쉬운 언어를 사용하여 제안의 동기, 기술적 세부 사항, 구현 경로 및 과제를 분석하고, 이더리움의 기존 확장 경로에 미치는 영향을 살펴보고, 커뮤니티의 반응과 유사한 시도를 검토합니다.
1. 현재 EVM의 한계와 RISC-V의 장점
EVM의 문제점:
오래된 아키텍처: EVM은 256비트 스택 구조를 사용하는데, 이는 최신 CPU와 호환되지 않아 ZK-EVM을 실행할 때 효율성이 낮습니다.
ZK 증명 병목 현상: Succinct가 언급했듯이 ZK-EVM 리소스의 약 절반은 EVM 자체를 실행하는 데 사용되어 ZK 증명의 효율성이 제한됩니다.
유지 관리가 어렵습니다. 복잡한 기능이 수년에 걸쳐 누적되어 사양이 혼란스럽습니다. 예를 들어, 자기파괴는 없애기 어렵습니다.
개발이 제한적입니다. 비표준 명령어 세트는 언어 간 지원을 제한하고, 주류 언어는 EVM 바이트코드로 효율적으로 컴파일하기 어렵습니다.
RISC-V의 장점:
높은 성능과 효율성: RISC-V는 실제 CPU의 축소된 명령어 세트로, 하드웨어 친화적이며 JIT 최적화 및 하드웨어 가속에도 사용할 수 있습니다.
ZK 최적화: ZK 증명에서는 RISC-V 명령어에 대한 회로가 직접 생성되므로 EVM 연산을 증명하는 것보다 간단합니다.
성숙한 툴 체인: Rust/C/C++와 같은 주류 언어를 지원하고 개발 임계값이 낮고 생태계가 더 넓습니다.
범용 표준: Nervos CKB와 같은 블록체인에서 채택되었으며 성공 사례가 있습니다.
Vitalik은 ZK-EVM에서 EVM을 RISC-V로 컴파일하는 대신, RISC-V를 계약 실행 아키텍처로 직접 사용하는 것이 실행 효율성과 확장 가능성을 근본적으로 개선하는 데 더 낫다고 지적했습니다.
2. 교체 경로 및 과제: EVM에서 마이그레이션하는 방법?
세 가지 교체 옵션:
이중 VM 공존(가장 보수적): EVM과 RISC-V는 병렬로 실행되며, 새로운 계약은 전환 기간 동안 호환성을 보장하기 위해 RISC-V를 사용할 수 있습니다.
온체인 인터프리터 솔루션(급진적): 모든 EVM 계약은 온체인 RISC-V 계약에 의해 해석되고 실행됩니다.
인터프리터 플러그인 메커니즘(타협): 인터프리터를 프로토콜 요소로 사용하여 나중에 다른 VM(예: Move)을 플러그인할 수 있도록 합니다.
구현 과정에서 직면한 기술적 과제:
성능 저하 위험: RISC-V는 x86 칩에서 시뮬레이션해야 하며, 초기 효율성은 최적화된 EVM보다 낮을 수 있습니다.
가스 가격을 재구축해야 합니다. 공정성과 보안을 보장하기 위해 RISC-V 명령어에 대한 새로운 가스 모델을 정의해야 합니다.
안전한 샌드박스 디자인: 시스템 호출을 제한하고, 코드 자체 수정을 방지하고, 결정론적 실행을 보장합니다.
개발 도구 적용: 컴파일러, 디버거, 보안 감사 도구는 RISC-V 바이트코드를 지원하도록 업데이트해야 합니다.
마이그레이션 호환성 문제: 일부 계약은 EVM 기능에 의존하므로 마이그레이션에는 호환성 계층이나 대체 메커니즘을 신중하게 설계해야 합니다.
비탈릭은 전환 경로로 옵션 1을 선호하며, 기존 계약과 새로운 계약이 상호 운용성을 유지할 것이라고 약속했습니다. 이를 통해 개발자 경험은 변함없이 유지되고 사용자는 업그레이드할 필요가 없다고 확신합니다.
3. 기존 확장 경로에 미치는 영향: RISC-V가 L2, 데이터 분할 등을 대체할까요?
대답은 '아니요'입니다. RISC-V는 인프라 최적화이며 기존 용량 확장 경로를 대체하지 않습니다.
2층:
롤업은 여전히 이더리움 확장의 주요 동력입니다. RISC-V는 처리량을 직접적으로 확장하는 것보다는 L1 및 ZK 검증 성능의 처리 효율성을 향상시킵니다.
더 빠른 L1 검증을 통해 Rollup은 더 낮은 비용으로 더 빠르게 데이터를 제출할 수 있으며, 이를 통해 전반적인 확장성이 향상됩니다.
데이터 분할 및 EIP-4844:
데이터 가용성 병목 현상은 여전히 EIP-4844(blob) 및 Danksharding으로 해결해야 합니다. RISC-V는 체인상 데이터 용량에 영향을 미치지 않습니다.
실행 아키텍처의 변경은 L1의 데이터 저장 요구 사항을 변경하지 않습니다.
FaaS, MEV:
이는 가상 머신 아키텍처와는 아무런 관련이 없으며 RISC-V의 발전으로 인해 무효화되지도 않습니다.
요약하자면, RISC-V는 "엔진을 바꾸는 것"이고, L2/샤딩은 "네트워크를 확장하는 것"입니다. 둘은 크기가 다르며 병렬로 실행될 수 있습니다.
4. 커뮤니티 피드백 및 관련 시도
커뮤니티 구분:
지지자: 이들은 이것이 Solana/Sui와 같은 성능 문제를 해결하기 위한 필수적인 전략적 업그레이드라고 믿고 있으며, 기존 개발자를 유치하는 데 도움이 될 것이라고 말합니다.
보수주의자: 그들은 구현의 어려움, 역사적 부담, 생태적 도구 체인을 업데이트하는 데 드는 높은 비용에 대해 우려하며, 자원의 투입-산출 비율에 의문을 제기합니다.
유사한 프로젝트 참조:
Move VM(Aptos/Sui): 강력한 언어 보안을 갖춘 새로운 리소스 지향 VM이지만 EVM과 호환되지 않습니다.
FuelVM: Sway 언어와 제한된 호환성을 갖춘 병렬 처리를 위해 설계된 새로운 VM입니다.
WASM(Stylus): WASM은 L2에서 계약 언어로 도입되었으며 Arbitrum에서 구현이 가능합니다.
Nervos CKB: 메인넷에서 계약 VM으로 RISC-V를 사용한 선례는 이더리움에 대한 실질적인 참고 자료를 제공합니다.
비탈릭이 RISC-V를 제안했다고 해서 다른 옵션을 거부하는 것은 아닙니다. 그는 인터프리터 메커니즘을 활용해 향후 Move, WASM 등의 VM을 삽입해 다양한 실행 생태계를 구축할 수 있을 것으로 보고 있다.
5. 미래 영향 전망: 이더리움이 RISC-V로 전환하는 경우
개발자 경험:
Solidity/Vyper와 같은 언어는 계속 사용할 수 있으며, 언어 자체가 변경되는 것이 아니라 컴파일러 백엔드가 변경됩니다.
Rust/C와 같은 새로운 언어를 열어서 계약을 작성하는 것은 가능하지만, 마이그레이션은 강제되지 않습니다.
운영 비용 및 성과:
실행 효율성이 향상되면 가스 한도가 높아지고 수수료도 낮아집니다.
RISC-V 계약은 사전 컴파일된 계약에 대한 의존도를 줄일 수 있으며, Gas 모델은 ZK 증명 비용에 더 가깝습니다.
생태적 호환성과 개발:
듀얼 VM 공존 기간 동안 기존 계약은 계속 실행될 수 있으며, 새로운 계약은 점차 RISC-V를 채택하게 됩니다.
인프라는 새로운 바이트코드 형식을 지원해야 하며, 이로 인해 체인 간 호환성(BSC와 Polygon을 유지해야 하는지 여부 문제 등)이 변경될 수 있습니다.
보안 및 안정성:
새로운 아키텍처는 프로토콜의 안정성을 개선하기 위해 광범위한 테스트와 공식적 검증이 필요합니다.
더욱 깔끔한 실행 계층은 감사와 공격 표면 제어를 용이하게 합니다.
결론
비탈릭은 이더리움의 EVM을 RISC-V로 대체할 것을 제안했는데, 이는 이더리움의 미래 성능 한계와 프로토콜 단순성에 대한 심층적인 고민을 나타냅니다. 이 제안은 아직 논의 초기 단계에 있으며, 이를 구현하려면 여러 기술적, 지역적, 생태적 과제를 극복해야 하는 수년이 걸릴 것으로 예상됩니다. 기존 노선을 전복하는 것이 아니라, 기반을 강화하고 미래를 준비하는 것입니다.
비탈릭이 말했듯이, "엄청난 개선을 이루려면 이러한 근본적인 변화가 유일하게 실행 가능한 길일 수 있습니다."
이를 미래에 대한 베팅이자 최하층이 재편될 가치가 있는지에 대한 심층적인 탐구로 간주하는 게 좋을 듯합니다.
참고문헌:
https://ethereum-magicians.org/t/long-term-l1-execution-layer-proposal-replace-the-evm-with-risc-v/23617
