Proposta RISC-V de Vitalik rejeitada! Arbitrum: Ethereum L1 deve escolher WASM

O principal programador da Layer 2 Arbitrum da Ethereum, Offchain Labs, questionou a proposta de Vitalik Buterin de transitar a camada de execução da Ethereum para RISC-V, tendo publicado um artigo técnico detalhado no Ethereum Research a 20 de novembro, onde defende que o WebAssembly (WASM) apresenta vantagens superiores a longo prazo.

Proposta RISC-V de Vitalik: Redução de 100x no custo das provas ZK

(Fonte: Ethereum Magicians)

O cofundador da Ethereum, Buterin, sugeriu num artigo publicado em abril no Ethereum Magicians substituir o bytecode da máquina virtual da Ethereum pelo conjunto de instruções open source RISC-V (pronunciado “risk-five”). Ele acredita que esta mudança pode, em certos cenários, reduzir o custo das provas de conhecimento zero até 100 vezes.

O RISC-V é um conjunto de instruções open source desenvolvido originalmente pela Universidade da Califórnia, Berkeley. Ao contrário de arquiteturas comerciais proprietárias (como ARM ou x86), a natureza open source do RISC-V torna-o uma escolha ideal para sistemas descentralizados. No domínio das provas de conhecimento zero, a simplicidade do RISC-V facilita a construção e otimização dos circuitos de prova, o que é o principal motivo do entusiasmo de Vitalik.

Uma redução de custos de 100 vezes é um número extremamente atrativo. Atualmente, o elevado custo de gas da Ethereum L1 tem sido um dos principais obstáculos à sua adoção em larga escala. Como as provas de conhecimento zero são a tecnologia central das soluções de escalabilidade, o seu custo computacional afeta diretamente a viabilidade económica das Layer 2. Reduzir o custo das provas em 100 vezes pode tornar economicamente viáveis muitos mais casos de uso.

No entanto, os investigadores da Offchain Labs questionam as suposições implícitas desta proposta. Escrevem: “Apoiamos estes objetivos, mas questionamos a suposição implícita de Vitalik de que um ISA pode servir da melhor forma tanto as provas de conhecimento zero como a entrega de contratos inteligentes.” Esta dúvida vai ao cerne da questão: será que otimizar para a eficiência das provas e para a entrega de contratos deve passar pela mesma arquitetura?

ISA de entrega e ISA de prova: Separação é a solução ideal

(Fonte: Ethereum Research)

O argumento central da equipa reside na distinção entre “conjunto de instruções de entrega” (dISA, o formato para carregar contratos para a blockchain) e “conjunto de instruções de prova” (pISA, o formato usado pela máquina virtual ZK). Defendem que estes dois não precisam ser iguais. Esta perspetiva desafia uma das suposições básicas da roadmap técnica da Ethereum.

A Offchain Labs já construiu um protótipo para demonstrar este conceito: os blocos Arbitrum (incluindo contratos inteligentes Stylus baseados em WASM) são processados compilando primeiro WASM para RISC-V, e depois provando a execução em RISC-V para obter provas de conhecimento zero. Esta prática demonstra a viabilidade de uma arquitetura separada. O artigo refere: “Hoje, já é possível numa blockchain com WASM como dISA provar blocos reais usando uma ZK-VM baseada em RISC-V como backend.”

A vantagem desta arquitetura separada reside na flexibilidade. O ISA de entrega deve priorizar a experiência do programador, o ecossistema de ferramentas, a segurança de tipos e a manutenção; o ISA de prova deve priorizar a simplicidade dos circuitos de prova e a eficiência computacional. Estes objetivos nem sempre coincidem, podendo mesmo entrar em conflito. Ao separar ambos, é possível otimizá-los individualmente sem compromissos mútuos.

O protótipo da Offchain Labs demonstra esta arquitetura na prática. Os programadores podem escrever contratos inteligentes em linguagens familiares (como Rust ou C++), compilando-os para WASM para serem carregados na blockchain. Quando é necessário gerar uma prova ZK, o código WASM é compilado just-in-time para RISC-V, executado numa ZK-VM RISC-V, e a prova é gerada. Assim, mantém-se a facilidade de desenvolvimento do WASM, tirando partido da eficiência do RISC-V na geração de provas.

Três grandes vantagens da arquitetura separada

Flexibilidade: é possível mudar o pISA a qualquer momento à medida que a tecnologia de provas evolui, sem impactar os contratos já implementados na blockchain

Otimização: dISA e pISA são otimizados para as suas necessidades específicas, sem compromissos

Adaptação futura: quando surgirem melhores tecnologias de prova, não será necessário um hard fork da Ethereum L1

RISC-V pode não se manter como a melhor solução

A equipa questiona se o RISC-V representa o ponto final da evolução das máquinas virtuais de provas de conhecimento zero (ZK-VM), sublinhando que os mecanismos de prova estão em rápida mutação. A recente transição de implementações RISC-V de 32 para 64 bits evidencia esta incerteza. Esta própria transição revela que o padrão RISC-V não é fixo, estando em constante evolução.

Alertam que fixar o RISC-V na L1 pode prender a Ethereum a uma tecnologia de prova específica, enquanto melhores alternativas podem estar a surgir. ZK-VMs baseadas em WASM, como o Ligetron do Ligero, já demonstram vantagens difíceis de igualar por arquiteturas de instruções orientadas para hardware. O Ligetron aproveita o design estruturado do WASM para atingir maior eficiência que o RISC-V em certos cenários de prova.

Entretanto, o custo das provas ZK caiu para cerca de $0.025 por bloco Ethereum, e continua a baixar. Este dado altera toda a lógica económica da otimização. Os investigadores consideram que otimizar exclusivamente para eficiência de prova já não é tão relevante. Escrevem: “Mesmo que a certificação L1 exija múltiplas provas ZK por bloco, este custo é insignificante quando comparado com as taxas de gas e MEV que os construtores de blocos podem obter.”

Este argumento é estrategicamente relevante. Quando o custo das provas já é praticamente negligenciável, o benefício marginal de mais otimização é pequeno, ao passo que o custo de prejudicar a experiência do programador e a maturidade do ecossistema é elevado. As opções da Ethereum L1 devem privilegiar a saúde a longo prazo do ecossistema, e não apenas indicadores técnicos de curto prazo.

Historicamente, a velocidade de evolução das tecnologias criptográficas é vertiginosa. Soluções de criptografia predominantes há 10 anos podem já ter sido ultrapassadas; o mesmo sucede com as provas ZK, que estão em rápida evolução. SNARKs, STARKs, Bulletproofs, Plonk e outros sistemas de provas têm vantagens e desvantagens; no futuro, poderão surgir soluções ainda melhores. Se a Ethereum L1 se fixar demasiado cedo numa arquitetura específica orientada para provas, arrisca-se a perder oportunidades técnicas superiores no futuro.

Vantagens estruturadas e ecossistema maduro do WASM

A equipa sublinha o design estruturado do WASM, que permite modificar e otimizar código facilmente sem afetar contratos existentes. A estrutura modular do WASM permite atualizar ou otimizar partes específicas do código, enquanto as restantes permanecem inalteradas. Esta característica é valiosa nos contratos inteligentes, pois estes são geralmente imutáveis após o deployment, mas o ambiente de execução e as ferramentas de otimização podem ser continuamente melhorados.

Além disso, o WASM executa-se eficientemente no hardware comum, enquanto a maioria dos nós Ethereum não corre CPUs RISC-V e precisa de simular. Este problema prático é frequentemente ignorado nas discussões teóricas. A descentralização da Ethereum depende da participação de muitos nós, que funcionam em múltiplas plataformas de hardware, de servidores de alto desempenho a computadores pessoais comuns. O WASM executa-se eficientemente em arquiteturas como x86 e ARM, enquanto o RISC-V necessitaria de uma camada adicional de simulação, aumentando o custo computacional e a complexidade.

As funcionalidades de validação do WASM garantem segurança de tipos e prevenção de vulnerabilidades, enquanto o seu ecossistema maduro de ferramentas já foi testado em milhares de milhões de ambientes de execução. O WASM foi inicialmente criado para navegadores Web, e praticamente todos os principais browsers atuais já suportam WASM nativamente. Isto significa que milhares de milhões de dispositivos validam diariamente a segurança e fiabilidade do WASM.

Os investigadores escrevem: “Acreditamos que o WASM pode tornar-se um protocolo de Internet para contratos inteligentes, servindo de camada intermédia ideal entre as várias linguagens fonte utilizadas para escrever contratos inteligentes e os diversos backends de execução e validação.” Esta visão posiciona o WASM como a “linguagem universal” do mundo blockchain, tal como o HTTP o é para a Internet.