Vitalik Buterin提出EIP-7864：二进制树结构变革剑指80%证明成本

奔跑财经3月3日消息，以太坊联合创始人Vitalik Buterin提出两项技术变革，旨在解决区块链网络的证明效率挑战，相关内容已在EIP-7864及相关文档中概述。

被指定为近期提案的EIP-7864，拟将以太坊当前的十六进制keccak默克尔帕特里夏树，替换为采用更高效哈希函数的二进制树结构。提案指出，现有的十六进制结构是为与当前以太坊开发者追求的"证明密集型"架构不同的优先级而设计的。

根据提案中的技术规范，二进制树结构生成的默克尔分支将比当前系统短四倍，因为二进制操作需要32log(n)，而十六进制需要 (512log(n)) / 4。

提案称，这一缩减将降低客户端侧分支验证的成本，并使包括Helios和私有信息检索系统在内的工具的数据带宽需求按相同比例减少。

证明效率的提升将不仅限于分支长度的改进。提案指出，不考虑哈希函数优化，更短的分支本身就能带来三到四倍的效率提升。文件显示，用blake3替换keccak哈希可额外带来三倍的改进，而采用Poseidon变体则可能带来100倍的提升，不过在部署Poseidon前需进行额外的安全性分析。

该二进制树设计包含一个基于页面的存储系统，将相邻的存储槽分组到包含64至256个槽的页面中（约2至8 KB）。区块头以及代码和存储的前1至4 KB将共享同一页面，这使得从初始存储槽读取数据的合约能够受益于批量处理的效率，而非承担单个访问成本。提案估计，对于从初始存储槽加载数据的去中心化应用（这占据了已部署活跃合约的相当一部分），此举每笔交易可节省超过1万Gas。

提案认为，二进制树提供了更简单的实现和审计流程。该结构在不同规模的合约间提供了更可预测的访问深度，减少了执行成本的差异，并为未来状态过期功能所需的元数据嵌入创造了空间。

另一项长期提案涉及用以太坊虚拟机之外的更高效虚拟机（如RISC-V）进行替换。该提案指出，EVM的架构并非为"证明密集型"区块链而优化，替换它将从根本上解决低效问题，而不是通过不断累积预编译和变通方法来管理这些问题。

Buterin的提案列举了RISC-V相较于EVM的四个优势：

• 第一，原始执行效率：RISC-V性能远超EVM，其程度足以消除对许多预编译的需求，因为底层计算可以在VM内部高效运行。
• 第二，证明者效率：当前的零知识证明器是用RISC-V编写的，这与现有的证明基础设施自然对齐。
• 第三，客户端侧证明：RISC-V VM将使用户能够在本地生成关于账户与特定数据交互的零知识证明，从而实现目前EVM在没有外部工具的情况下不支持的隐私和验证应用。
• 第四，简洁性：提案称，RISC-V解释器可以用几百行代码实现。

提案中概述的部署路线图包括三个阶段：

• 第一阶段，新的虚拟机（可能是RISC-V）仅处理预编译，当前和未来的预编译将成为新VM中的代码块。
• 第二阶段，用户可以直接在新VM中部署合约。
• 第三阶段，EVM将被停用，并作为用新VM编写的智能合约重新实现，为现有合约保留向后兼容性，主要变化是Gas成本调整，预计这将被并行的扩展发展所掩盖。

Buterin认为这两项变革是从不同角度解决同一个根本性挑战。提案指出，状态树和虚拟机共同造成了高效证明中超过80%的瓶颈。单独解决其中任何一个组件都会使更大的问题部分悬而未决，而同时解决两者将产生一个在结构上与以太坊一直在开发的"零知识证明密集型"架构相一致的协议，而非将该架构改造到为不同需求设计的底层基础设施之上。

提案承认，虚拟机替换目前并不代表以太坊开发社区的共识，并指出这一变化的必要性将在状态树修改完成后变得更加明显。

提案将这些变革描述为循序渐进的：首先是二进制树，然后随着证明基础设施围绕新的状态结构成熟起来，再进行虚拟机替换。EVM通过多年的增量添加积累了复杂性，提案指出，满足以太坊的功能需求需要从根本上处理虚拟机问题，而不是持续实施变通方案。