によって書かれた jaehaerys.eth
翻訳：グレンダン、Techubニュース
TL; 博士
イーサリアムは創世以来最も重要なアーキテクチャの変革を経験しています：EVM（イーサリアム仮想マシン）をRISC-Vに置き換えています。この変化を促進する根本的な理由は、ゼロ知識証明（ZK）の時代において、EVMが最大のボトルネックとなっているからです。
現在の zkEVM はインタープリタ実行に依存しており、速度が 50〜800 倍低下します；
プレコンパイル契約（Precompiles）は、プロトコルを過度に複雑にし、リスクを増加させます；
256ビットスタック設計は、証明において非常に効率が悪い。
RISC-Vはこれらの問題を解決できます：
ミニマリズム（約47の基本命令）+成熟したLLVMエコシステム（Rust、C++、Goをサポート）;
事実上のzkVM標準となった（90%のプロジェクトが採用）;
形式化SAIL規範（あいまいな黄皮書に対して）は、厳密な検証をサポートできます；
ハードウェア プルーフ パス (ASIC/FPGA) はテスト済みです (SP1、Nervos、Cartesi)。
移行は3つの段階に分かれています：
RISC-V はプリコンパイルされた契約の代替品（低リスクテスト）として
ダブルバーチャルマシン時代：EVM + RISC-Vは完全な相互運用性を持つ；
EVM は RISC-V 内で再インプリメンテーションされます (Rosetta 戦略と同様)。
エコシステムへの影響：
オプティミスティックロールアップは影響を受けない；RISC-V メインネットは詐欺証明を排除せず、既存の証明プログラムは RISC-V にコンパイル適応可能（現在は MIPS に基づいている）；移行パス：現在の防錯インフラをターゲットの RISC-V に拡張し、完全に再構築するのではなく；
ZKロールアップは大幅に恩恵を受けるでしょう（Polygon、zkSync、Scroll → より安く、より速く、より簡単に）；
開発者はL1でRust/Go/Pythonライブラリを直接使用できます；
ユーザーは約100倍の証明コストで、Gigagasレベル（約10k TPS）L1への道を進むことができます。
最終的に、イーサリアムは「スマートコントラクト仮想マシン」から最小限の、検証可能なインターネットの信頼レイヤーへと進化し、その究極の目標は：「すべてがZK-Snark化される」ことです。
イーサリアムは岐路に立っています
究極の目標「すべてをZK-Snark化する」というビジョンを持ち、イーサリアムは創世以来最も重要なアーキテクチャの進化の境界にいます。この議論はもはや漸進的なアップグレードにとどまらず、計算のコアを根本的に再構築すること、すなわちイーサリアム仮想マシン（EVM）の代替についてです。この取り組みは「リーンイーサリアム」（Lean Ethereum）というより大きなビジョンの基盤であり、このビジョンはプロトコル全体を系統的に簡素化し、3つのコアコンポーネントに分解することを目指しています：リーンコンセンサス（Lean Consensus）、リーンデータ（Lean Data）、リーンエグゼキューション（Lean Execution）。そして、リーンエグゼキューションの核心的な問題は、スマートコントラクト革命のエンジンであるEVMが、今やイーサリアムの将来の発展における主要なボトルネックとなっているのかということです。
イーサリアム財団のジャスティン・ドレイクが言うように、イーサリアムの長期目標は「すべてをスナーク化する」ことです。これは、プロトコルの各層を強化するための強力なツールです。しかし長い間、この目標は「空中楼閣」のようなものでした。なぜなら、それを実現するためにはリアルタイムでこの概念を証明する必要があったからです。そして今、リアルタイムでの証明が現実となりつつある中で、EVMの理論的非効率性は、解決を急ぐべき実際の問題に変わりました。
本分析は、イーサリアム L1 が RISC-V 命令セットアーキテクチャ (ISA) に移行する技術的および戦略的な議論を探るものであり、この取り組みは前例のないスケーラビリティを解放し、プロトコル構造を簡素化し、イーサリアムを検証可能な計算の未来と一致させることが期待されています。
一体何が変わったのか？
「なぜ」を深く探求する前に、「何」が変化しているのかをまず理解する必要があります。
EVMはイーサリアムのスマートコントラクトの実行環境であり、取引を処理しブロックチェーンの状態を更新する「世界のコンピュータ」です。長年にわたり、その設計は革命的であり、許可を必要としないプラットフォームを生み出し、DeFiやNFTのエコシステム全体を生み出しました。しかし、約10年前に設計されたこのカスタムアーキテクチャは、現在重い技術的負債を抱えています。
対照的に、RISC-Vは製品ではなく、オープンスタンダード、つまり無料の汎用プロセッサ設計の「アルファベット」です。Jeremy BruestleがEthproofsの電話会議で強調したように、その重要な原則はこの役割に最適な選択肢にしています：
ミニマリズム：基本命令セットは非常にシンプルで、約40〜47の命令のみを含んでいます。Jeremyはこれを「ほぼ私たちが必要とする超スリムな汎用機械の完璧なユースケース」と表現しています。
モジュラー化：オプションの拡張機能を追加して、より複雑な機能を実現します。これは非常に重要で、シンプルなコアを持ち、必要に応じて拡張できることを可能にし、基本的なプロトコルに不必要な複雑さを強いることはありません；
オープンエコシステム：それは、LLVMコンパイラを含む大規模で成熟したツールチェーンサポートを持ち、開発者がRust、C++、Goなどの主流の言語を使用できるようにします。ジャスティン・ドレイクが言ったように、「コンパイラ関連のツールはたくさんあり、コンパイラの構築は非常に困難です……したがって、これらのコンパイラツールを持つことは非常に価値があります。」RISC-Vは、イーサリアムがこれらの既存のツールを無料で継承できるようにします。
インタープリタのオーバーヘッド問題
EVMを置き換える必要性は、単一の欠陥から生じたものではなく、一連の根本的な制限に起因しており、これはゼロ知識証明（ZK）のネイティブな未来の文脈において、無視できないものとなっています。これらの問題は、ZK証明システムにおける深刻なパフォーマンスのボトルネックや、プロトコル内部に蓄積されつつある複雑性がもたらすリスクを含んでいます。
インタプリタのオーバーヘッド問題
この転換の最も緊急な推進力は、EVMのゼロ知識証明システムにおける固有の非効率性です。イーサリアムが徐々にZK証明を通じてL1の状態を検証するモデルに移行するにつれて、証明器の性能が最終的なボトルネックとなるでしょう。
問題は現在のzkEVMの動作原理にあります。それはEVMに対して直接的なゼロ知識証明を行うのではなく、EVMのインタープリターに対して証明を行い、そのインタープリター自体がRISC-Vにコンパイルされています。Vitalik Buterinはこの核心的な問題を鋭く指摘しました：
「もし zkVM の実装方法が EVM の実行を最終的に RISC-V コードにコンパイルすることであるなら、なぜスマートコントラクト開発者に直接底層の RISC-V を開放しないのでしょうか？そうすれば、外側の仮想マシンのオーバーヘッドを完全に削減できます。」
この追加の説明レイヤーは、巨大な性能損失をもたらします。推定によると、ネイティブプログラムの証明と比較して、このレイヤーは50倍から800倍の性能低下を引き起こす可能性があります。Poseidonハッシュアルゴリズムへの切り替えなど、他のボトルネックを最適化した後でも、この「ブロック実行」部分は証明時間の80〜90％を消費し、EVMはL1の拡張における最終的かつ最も頑固な障害となるでしょう。このレイヤーを取り除くと、Vitalikは実行効率が100倍向上する可能性があると予測しています。
プリコンパイル契約の債務トラップ
EVMの特定の暗号操作におけるパフォーマンス不足の問題を解決するために、Ethereumは事前コンパイル契約を導入しました。この契約は、プロトコルに専用関数を直接ハードコーディングするものです。当時は実用的な解決策でしたが、現在ではVitalik Buterinが「破滅的」と称する状況を引き起こしています：
「プリコンパイルは私たちにとって壊滅的です……それらはイーサリアムの信頼できるコードベースを大幅に膨張させました……そして、合意が失敗する寸前に、私たちは何度も危うく転落しそうになりました。」
その複雑さは驚くべきものです。Vitalikは、単一のプリコンパイルコントラクト（modexp）のラッピングコードと完全なRISC-Vインタープリタを比較することで、プリコンパイルのロジックが実際にはより複雑であることを指摘しました。新たなプリコンパイルは、遅く政治的な駆け引きに満ちたハードフォークプロセスを経る必要があり、これは新しい暗号学的原則に依存するアプリケーションの革新を著しく妨げています。
したがって、Vitalikは確固たる結論を下しました。「実際、我々は即座に新しいプレコンパイル契約を追加するのをやめるべきだと考えています。」
イーサリアムのアーキテクチャ技術の負債
EVMのコア設計は時代遅れのニーズを反映していますが、現代の計算に適応できなくなっています。EVMは暗号値を処理するために256ビットアーキテクチャを選択しましたが、スマートコントラクトで一般的に使用される32ビットまたは64ビット整数に対して、このアーキテクチャの効率は非常に低いです。この低効率のコストは、ゼロ知識証明システムにおいて特に高額です。
ヴィタリックが説明したように：「小さな数字を使用すると、各数字は実際にリソースを節約せず、複雑さは2倍から4倍に増加します。」
それに加えて、EVMのスタックアーキテクチャはRISC-Vや現代のCPUのレジスタアーキテクチャよりも効率が低いです。同じ操作を実行するためにより多くの命令が必要となり、コンパイラの最適化もより複雑になります。
これらの包括的な要因には、ZKプルーフのパフォーマンスのボトルネック、プリコンパイルの複雑性、および時代遅れのアーキテクチャの選択が含まれ、EthereumがEVMを超えるための説得力のある緊急の理由を形成しています。
RISC-V ブループリント：より堅固な基盤を築く
RISC-Vの利点はEVMの不足から来ているだけでなく、その設計哲学と生まれつきの内在的な利点にもあります。これにより、そのアーキテクチャは堅牢でシンプルかつ検証可能な基盤を提供し、イーサリアムのような高リスクの環境に非常に適しています。
オープンスタンダードはカスタムデザインよりもなぜ優れているのか
ゼロからソフトウェアエコシステム全体を構築する必要があるカスタマイズされた命令セットアーキテクチャ（ISA）とは異なり、RISC-Vは成熟したオープンスタンダードであり、3つの重要な利点を提供します：
成熟したエコシステム
RISC-Vを採用することで、Ethereumは数十年にわたる計算機科学の分野における集団的な進歩を十分に活用しました。Justin Drakeが説明しているように、これはEthereumに世界クラスのツールを直接使用するための道を提供します。「LLVMというインフラストラクチャコンポーネントがあり、これは開発者が高級プログラミング言語をさまざまなバックエンドにコンパイルすることを可能にするコンパイラツールチェーンです。RISC-Vはそのサポートされているバックエンドの1つです。したがって、RISC-Vをサポートすれば、すべてのLLVMがサポートする高級言語を自動的にサポートできるのです。」
これにより、Rust、C、Goなどの言語に精通した数百万の開発者の参入障壁が大幅に下がりました。
ミニマリズムのデザイン哲学
RISC-Vのミニマリズムは意図的な特徴であり、制約ではありません。その基本命令セットは約47の命令のみを含んでおり、仮想マシンのコアを非常にシンプルにします。このシンプルさは安全性にとって大きな利点であり、より小さな信頼できるコードベースは監査や形式的検証が容易になります。
ZKの分野におけるデファクトスタンダード
より重要なのは、zkVM エコシステムが自主的な選択を行ったことです。Justin Drake が強調したように、Ethproofs データからは明確なトレンドが見て取れます。「RISC-V は zkVM バックエンドの主要な ISA です。」
10のzkVMの中で、Ethereumブロックを証明できるものは9つがRISC-Vをターゲットアーキテクチャとして選んでいる。この市場の収束は強力な信号を発信している：EthereumがRISC-Vを採用することは投機的な試みではなく、市場に検証された標準に従っているということだ。
信頼のために設計された、実行を超えて
エコシステムに加えて、RISC-V の内部アーキテクチャは、安全で検証可能なシステムを構築するのに特に適しています。
まず、RISC-VにはSAILと呼ばれる正式で機械可読の仕様があります。これは、主に文書（黄皮書）の形で存在し、あいまいさがある以太坊仮想マシン（EVM）の仕様に比べて大きな改善です。SAIL仕様は「ゴールドスタンダード」を提供し、プロトコルの正当性にとって重要な数学的証明を提供できるため、価値のあるプロトコルを保護する上で非常に重要です。イーサリアム財団（EF）のアレックス・ヒックスがEthproofs電話会議で指摘したように、これによりzkVM回路は「公式のRISC-V仕様」に基づいて直接検証できるようになります。
次に、RISC-V には特権アーキテクチャが含まれており、この特性はしばしば見落とされがちですが、安全性にとって非常に重要です。これは、主にユーザーモード（信頼できないアプリケーション、例えばスマートコントラクト用）と監査モード（信頼できる「実行カーネル」用）の異なる操作レベルを定義しています。
RISC-Vのモデルでは、ユーザーモードで実行されるスマートコントラクトはブロックチェーンの状態に直接アクセスできません。代わりに、特別なECALL（環境呼び出し）命令を介して、監視モードで実行される信頼できるカーネルにリクエストを送信する必要があります。このメカニズムは、ハードウェアによって強制される安全な境界を構築し、純粋にソフトウェアベースのEVMサンドボックスモデルよりもはるかに堅牢で検証が容易です。
ヴィタリックのビジョン
この転換は、システムの安定性と後方互換性を確保するために、段階的かつ徐々に進行するプロセスとして想定されています。Vitalik Buterinが概説したこのアプローチは、革命的な変革ではなく、段階的な発展を実現することを目的としています。
第一歩：プリコンパイル置換
初期段階では最も保守的な方法を取り、新しい仮想マシン（VM）の限られた機能を導入します。Vitalikが提案したように、「新しい仮想マシンを限られたシナリオから使用し始めることができます。例えば、プリコンパイル機能を置き換えることです。」これは、新しいEVMプリコンパイル機能を一時停止し、ホワイトリストで承認されたRISC-Vプログラムを通じて必要な機能を実現することを含みます。このアプローチにより、新しい仮想マシンは低リスクの環境でメインネット上で実戦テストを行うことができ、Ethereumクライアントが二つの実行環境の間の仲介役を果たします。
第二ステップ：二つの仮想マシンの共存
次の段階では「ユーザーに新しい仮想マシンを直接開放します」。スマートコントラクトのデプロイ時に、バイトコードがEVMかRISC-Vかを示すフラグを追加できます。重要な特徴はシームレスな相互運用性を確保することです：「2種類のコントラクトは相互に呼び出すことができるようになります」。これはシステムコール（ECALL）を通じて実現され、イーサリアムクライアントが実行環境の仲介者として機能します。
ステップ3：EVMをシミュレーションコントラクト（「Rosetta」戦略）として使用する
最終目標は、プロトコルの究極的な簡素化を実現することです。この段階では、「私たちはEVMを新しい仮想マシンの一つの実装として実現します」。規範のEVMは、ネイティブRISC-V L1上で動作する形式的に検証されたスマートコントラクトとなります。これは、旧版アプリケーションへの永久的なサポートを保証するだけでなく、クライアント開発者が単一の簡素化された実行エンジンのみを維持できるようにします。
エコシステム全体の連鎖反応
EVM から RISC-V への移行計画は、コアプロトコルにとどまらず、Ethereum エコシステム全体に深遠な影響を与えることが期待されており、開発者体験を再構築し、Layer-2 ソリューションの競争環境を根本的に変え、新しい証明経済モデルを開くことが期待されています。
ロールアップの構造再構築：オプティミスティックとZKのパスの分岐
L1上のRISC-V実行レイヤーへの移行は、2つの主要なタイプのロールアップに対して全く異なる影響を与える。
Optimistic Rollups（例えば Arbitrum、Optimism）の安全モデルは、詐欺証明を解決するためにLayer-1上で論争のある取引を再実行することに依存しています。たとえEthereum Layer-1がRISC-Vに移行しても、これらのシステムに根本的な変化は起こりません。Optimismの共同創設者の一人が説明したように、「もしEthereumをRISC-Vに移行させたとしても、Optimisticチェーンは中断されません。RISC-V仮想マシンを証明プログラムにコンパイルするだけです。Asteriscを使用する必要もありません。既存のMIPSベースの証明システムも同様に中断されません——MIPSにRISC-V仮想マシンをコンパイルするだけです。」
これは、詐欺防止モデルが依然として無傷であることを意味します。調整は技術的なものであり、既存のインフラに新しいRISC-V仮想マシンをコンパイルすることを含み、システムをゼロから再設計することはありません。残る課題は、ガス計測、効率、コストなどのエンジニアリングの詳細です。
対照的に、ZKロールアップは巨大な戦略的優位性を得るでしょう。ほとんどのZKロールアップは、内部ISAとしてRISC-Vを採用しています。同じネイティブ言語を使用するL1は、より緊密で効率的な統合を実現できます。ジャスティン・ドレイクは「ネイティブロールアップ」の未来のビジョンを描いており、L2は本質的にL1自体の実行環境の特化されたインスタンスであり、内蔵されたL1 VMを使用してシームレスな決済を実現します。この統合は以下の変化をもたらすでしょう：
技術スタックの簡素化：L2内部のRISC-V実行とEVM間の複雑なブリッジを排除する；
ツールとコードの再利用を実現：L1 RISC-V 環境向けに開発されたコンパイラ、デバッガ、および形式的検証ツールは、L2 で直接使用でき、開発コストを削減します。
経済的インセンティブの調整：L1のガス料金は、ZK証明RISC-Vの実行にかかる実際のコストをより正確に反映し、より合理的な経済モデルを作成します。
開発者とユーザーのための新時代
イーサリアムエコシステムの開発者にとって、この変化は漸進的であり、破壊的ではありません。
開発者にとっての主な利点は、より広範で成熟したソフトウェア開発の世界にアクセスできることです。Vitalik Buterinが指摘したように、開発者は「Rustを使用して契約を記述でき、この2つの言語は共存し始めるでしょう」と述べています。同時に、彼は「SolidityとVyperは長い間人気を保ち続ける」と予測しています。なぜなら、これらは優れたスマートコントラクトロジックを持っているからです。LLVMツールチェーンを通じて主要な言語とその豊富なライブラリを使用できるようになるこの変化は、革命的なものとなるでしょう。Vitalikはこれを「Node.JSのような体験」と表現し、この体験では、開発者は基本的に同じ言語を使用してオンチェーンコードとオフチェーンコードを記述できるのです。
ユーザーにとって、最終的なリターンはより経済的で、より強力なネットワークです。証明コストは約100倍削減されると予測されており、取引ごとのコストは数ドルから数セントに減少します。これにより、Layer-1およびLayer-2の決済手数料が直接的に低下します。この経済的実現可能性は「Gigagas L1」のビジョンを開き、L1上で約10000 TPSの性能を達成することを目指し、将来のより複雑で高価値なオンチェーンアプリケーションをサポートします。
Succinct Labs と SP1：未来は今ここにあることを証明する
RISC-Vの理論的な利点は、Succinct Labsなどのチームによって実践に移されており、彼らの成果は全体的な提案に強力なケーススタディを提供しています。
Succinct Labsが開発したSP1は、RISC-Vを基にした高性能かつオープンソースのzkVMであり、新しいアーキテクチャ手法の実現可能性を検証しています。これは「プリコンパイル集中化」設計理念を採用し、EVMの暗号学的ボトルネック問題を完璧に解決しました。従来の遅くてハードコーディングされたプリコンパイル方式とは異なり、SP1はKeccakハッシュなどの集約的な操作を標準のECALL命令を介してオフロードし、特別に設計され手動で最適化されたZK回路に移行します。これにより、カスタムハードウェアの性能を提供するだけでなく、ソフトウェアの柔軟性も兼ね備えています。
そのチームの実践的な影響は明確に現れており、彼らの OP Succinct 製品は SP1 を利用して Optimistic Rollup の「ZK 化」（ZK-ify）を実現しています。Succinct の共同創設者であるウマ・ロイが説明するように：
「あなたの OP Stack Rollup は、最終確認と引き出しに7日間待つ必要はありません……今ではわずか1時間で完了します。最終確認速度が大幅に向上し、素晴らしいです。」
これにより、OP Stackエコシステム全体の重要な痛点が解決されました。さらに、Succinctのインフラ「Succinct Prover Network」は、分散型の証明生成市場として設計されており、検証可能な計算の未来に対して実行可能な経済モデルを示しています。彼らの取り組みは、単なる概念実証ではなく、本稿で説明されている実行可能な未来の青写真でもあります。
イーサリアムはどのようにリスクを低減しますか
RISC-V の重要な利点の一つは、形式的検証の最終的な目標である数学的な証明によってシステムの正確性を実現可能な目標にすることです。EVM の仕様は黄皮書に自然言語で記述されており、形式的な難易度は非常に高いです。一方、RISC-V は公式の機械可読の SAIL 仕様を持っており、その動作に対して明確な「ゴールドリファレンス」を提供しています。
これは、より強力なセキュリティのための明確な道を切り開きます。イーサリアム財団のアレックス・ヒックスが指摘したように、現在「zkVM RISC-V回路を公式のRISC-V仕様からLeanに抽出して形式的検証を行う」作業が進行中です。これは、信頼をエラーの起こりやすい人間の実装から検証可能な数学的証明に移行するという画期的な進展であり、セキュリティの突破を実現します。
転換の主なリスク
RISC-VアーキテクチャのL1には多くの利点がありますが、新しい複雑な課題にも直面することになります。
Gas計測問題：汎用ISAのために決定的かつ公平なGasモデルを作成することは、最も解決が難しい課題の一つです。単純な命令カウント方式は、サービス拒否攻撃の脅威にさらされやすいです。例えば、攻撃者はキャッシュされたプログラムを繰り返しトリガーするプログラムを設計することで、非常に低いGas費用で高いリソース消費を実現できます。
ツールチェーンのセキュリティと「再現可能なビルド」の問題：これはおそらく、移行プロセスで最も重要かつ過小評価されているリスクです。セキュリティモデルは、信頼チェーン上の仮想マシンから、各開発者が使用するオフチェーンコンパイラ（例えばLLVM）を信頼する方向に移行しており、これらのコンパイラは非常に複雑で、既知の脆弱性を含んでいます。攻撃者はコンパイラの脆弱性を利用して、一見無害なソースコードを悪意のあるバイトコードに変換する可能性があります。さらに、チェーン上のコンパイル後のバイナリファイルが特定の公開ソースコードと完全に一致すること、すなわち「再現可能なビルド」の問題を実現することは非常に困難であり、ビルド環境の微細な違いが異なるバイナリファイルを生む可能性があるからです。
緩和戦略
前進するための道には多層的な防御戦略が必要です。
段階的に導入：段階的で多段階の移行計画は主なリスク軽減戦略です。まずRISC-Vをプリコンパイルされた代替案として導入し、次にデュアル仮想マシン環境で展開することで、コミュニティは不可逆的な変更が発生する前に、低リスクの環境で運用経験を積み、信頼を築くことができます。
全面監査：ファジーテストと形式的検証。形式的検証は最終的な目標ですが、継続的かつ高強度のテストが必要です。Diligence SecurityのValentineがEthproofsの電話会議で示したように、彼らのArgusファジーテスターは先進的なzkVMで11の重要な健全性と完全性の脆弱性を発見しました。これは、最も設計が優れたシステムでも脆弱性が存在し、厳格な対抗テストによってのみ発見されることを証明しています。
標準化：エコシステムの断片化を避けるために、コミュニティは単一で標準化された RISC-V プロファイルを統一して採用する必要があります。これはおそらく RV64 GC と Linux 互換の ABI の組み合わせであり、この組み合わせは主流の言語やツールから最も広範なサポートを提供し、新しいエコシステムの利点を最大限に引き出すことができます。
14k 人気度
21k 人気度
18k 人気度
13k 人気度
技術的負債が蓄積され、イーサリアムはRISC-Vを用いて技術アーキテクチャを再構築し、打開策を見つけるには？
によって書かれた jaehaerys.eth
翻訳：グレンダン、Techubニュース
TL; 博士
イーサリアムは創世以来最も重要なアーキテクチャの変革を経験しています：EVM（イーサリアム仮想マシン）をRISC-Vに置き換えています。この変化を促進する根本的な理由は、ゼロ知識証明（ZK）の時代において、EVMが最大のボトルネックとなっているからです。
現在の zkEVM はインタープリタ実行に依存しており、速度が 50〜800 倍低下します；
プレコンパイル契約（Precompiles）は、プロトコルを過度に複雑にし、リスクを増加させます；
256ビットスタック設計は、証明において非常に効率が悪い。
RISC-Vはこれらの問題を解決できます：
ミニマリズム（約47の基本命令）+成熟したLLVMエコシステム（Rust、C++、Goをサポート）;
事実上のzkVM標準となった（90%のプロジェクトが採用）;
形式化SAIL規範（あいまいな黄皮書に対して）は、厳密な検証をサポートできます；
ハードウェア プルーフ パス (ASIC/FPGA) はテスト済みです (SP1、Nervos、Cartesi)。
移行は3つの段階に分かれています：
RISC-V はプリコンパイルされた契約の代替品（低リスクテスト）として
ダブルバーチャルマシン時代：EVM + RISC-Vは完全な相互運用性を持つ；
EVM は RISC-V 内で再インプリメンテーションされます (Rosetta 戦略と同様)。
エコシステムへの影響：
オプティミスティックロールアップは影響を受けない；RISC-V メインネットは詐欺証明を排除せず、既存の証明プログラムは RISC-V にコンパイル適応可能（現在は MIPS に基づいている）；移行パス：現在の防錯インフラをターゲットの RISC-V に拡張し、完全に再構築するのではなく；
ZKロールアップは大幅に恩恵を受けるでしょう（Polygon、zkSync、Scroll → より安く、より速く、より簡単に）；
開発者はL1でRust/Go/Pythonライブラリを直接使用できます；
ユーザーは約100倍の証明コストで、Gigagasレベル（約10k TPS）L1への道を進むことができます。
最終的に、イーサリアムは「スマートコントラクト仮想マシン」から最小限の、検証可能なインターネットの信頼レイヤーへと進化し、その究極の目標は：「すべてがZK-Snark化される」ことです。
イーサリアムは岐路に立っています
究極の目標「すべてをZK-Snark化する」というビジョンを持ち、イーサリアムは創世以来最も重要なアーキテクチャの進化の境界にいます。この議論はもはや漸進的なアップグレードにとどまらず、計算のコアを根本的に再構築すること、すなわちイーサリアム仮想マシン（EVM）の代替についてです。この取り組みは「リーンイーサリアム」（Lean Ethereum）というより大きなビジョンの基盤であり、このビジョンはプロトコル全体を系統的に簡素化し、3つのコアコンポーネントに分解することを目指しています：リーンコンセンサス（Lean Consensus）、リーンデータ（Lean Data）、リーンエグゼキューション（Lean Execution）。そして、リーンエグゼキューションの核心的な問題は、スマートコントラクト革命のエンジンであるEVMが、今やイーサリアムの将来の発展における主要なボトルネックとなっているのかということです。
イーサリアム財団のジャスティン・ドレイクが言うように、イーサリアムの長期目標は「すべてをスナーク化する」ことです。これは、プロトコルの各層を強化するための強力なツールです。しかし長い間、この目標は「空中楼閣」のようなものでした。なぜなら、それを実現するためにはリアルタイムでこの概念を証明する必要があったからです。そして今、リアルタイムでの証明が現実となりつつある中で、EVMの理論的非効率性は、解決を急ぐべき実際の問題に変わりました。
本分析は、イーサリアム L1 が RISC-V 命令セットアーキテクチャ (ISA) に移行する技術的および戦略的な議論を探るものであり、この取り組みは前例のないスケーラビリティを解放し、プロトコル構造を簡素化し、イーサリアムを検証可能な計算の未来と一致させることが期待されています。
一体何が変わったのか？
「なぜ」を深く探求する前に、「何」が変化しているのかをまず理解する必要があります。
EVMはイーサリアムのスマートコントラクトの実行環境であり、取引を処理しブロックチェーンの状態を更新する「世界のコンピュータ」です。長年にわたり、その設計は革命的であり、許可を必要としないプラットフォームを生み出し、DeFiやNFTのエコシステム全体を生み出しました。しかし、約10年前に設計されたこのカスタムアーキテクチャは、現在重い技術的負債を抱えています。
対照的に、RISC-Vは製品ではなく、オープンスタンダード、つまり無料の汎用プロセッサ設計の「アルファベット」です。Jeremy BruestleがEthproofsの電話会議で強調したように、その重要な原則はこの役割に最適な選択肢にしています：
ミニマリズム：基本命令セットは非常にシンプルで、約40〜47の命令のみを含んでいます。Jeremyはこれを「ほぼ私たちが必要とする超スリムな汎用機械の完璧なユースケース」と表現しています。
モジュラー化：オプションの拡張機能を追加して、より複雑な機能を実現します。これは非常に重要で、シンプルなコアを持ち、必要に応じて拡張できることを可能にし、基本的なプロトコルに不必要な複雑さを強いることはありません；
オープンエコシステム：それは、LLVMコンパイラを含む大規模で成熟したツールチェーンサポートを持ち、開発者がRust、C++、Goなどの主流の言語を使用できるようにします。ジャスティン・ドレイクが言ったように、「コンパイラ関連のツールはたくさんあり、コンパイラの構築は非常に困難です……したがって、これらのコンパイラツールを持つことは非常に価値があります。」RISC-Vは、イーサリアムがこれらの既存のツールを無料で継承できるようにします。
インタープリタのオーバーヘッド問題
EVMを置き換える必要性は、単一の欠陥から生じたものではなく、一連の根本的な制限に起因しており、これはゼロ知識証明（ZK）のネイティブな未来の文脈において、無視できないものとなっています。これらの問題は、ZK証明システムにおける深刻なパフォーマンスのボトルネックや、プロトコル内部に蓄積されつつある複雑性がもたらすリスクを含んでいます。
インタプリタのオーバーヘッド問題
この転換の最も緊急な推進力は、EVMのゼロ知識証明システムにおける固有の非効率性です。イーサリアムが徐々にZK証明を通じてL1の状態を検証するモデルに移行するにつれて、証明器の性能が最終的なボトルネックとなるでしょう。
問題は現在のzkEVMの動作原理にあります。それはEVMに対して直接的なゼロ知識証明を行うのではなく、EVMのインタープリターに対して証明を行い、そのインタープリター自体がRISC-Vにコンパイルされています。Vitalik Buterinはこの核心的な問題を鋭く指摘しました：
「もし zkVM の実装方法が EVM の実行を最終的に RISC-V コードにコンパイルすることであるなら、なぜスマートコントラクト開発者に直接底層の RISC-V を開放しないのでしょうか？そうすれば、外側の仮想マシンのオーバーヘッドを完全に削減できます。」
この追加の説明レイヤーは、巨大な性能損失をもたらします。推定によると、ネイティブプログラムの証明と比較して、このレイヤーは50倍から800倍の性能低下を引き起こす可能性があります。Poseidonハッシュアルゴリズムへの切り替えなど、他のボトルネックを最適化した後でも、この「ブロック実行」部分は証明時間の80〜90％を消費し、EVMはL1の拡張における最終的かつ最も頑固な障害となるでしょう。このレイヤーを取り除くと、Vitalikは実行効率が100倍向上する可能性があると予測しています。
プリコンパイル契約の債務トラップ
EVMの特定の暗号操作におけるパフォーマンス不足の問題を解決するために、Ethereumは事前コンパイル契約を導入しました。この契約は、プロトコルに専用関数を直接ハードコーディングするものです。当時は実用的な解決策でしたが、現在ではVitalik Buterinが「破滅的」と称する状況を引き起こしています：
「プリコンパイルは私たちにとって壊滅的です……それらはイーサリアムの信頼できるコードベースを大幅に膨張させました……そして、合意が失敗する寸前に、私たちは何度も危うく転落しそうになりました。」
その複雑さは驚くべきものです。Vitalikは、単一のプリコンパイルコントラクト（modexp）のラッピングコードと完全なRISC-Vインタープリタを比較することで、プリコンパイルのロジックが実際にはより複雑であることを指摘しました。新たなプリコンパイルは、遅く政治的な駆け引きに満ちたハードフォークプロセスを経る必要があり、これは新しい暗号学的原則に依存するアプリケーションの革新を著しく妨げています。
したがって、Vitalikは確固たる結論を下しました。「実際、我々は即座に新しいプレコンパイル契約を追加するのをやめるべきだと考えています。」
イーサリアムのアーキテクチャ技術の負債
EVMのコア設計は時代遅れのニーズを反映していますが、現代の計算に適応できなくなっています。EVMは暗号値を処理するために256ビットアーキテクチャを選択しましたが、スマートコントラクトで一般的に使用される32ビットまたは64ビット整数に対して、このアーキテクチャの効率は非常に低いです。この低効率のコストは、ゼロ知識証明システムにおいて特に高額です。
ヴィタリックが説明したように：「小さな数字を使用すると、各数字は実際にリソースを節約せず、複雑さは2倍から4倍に増加します。」
それに加えて、EVMのスタックアーキテクチャはRISC-Vや現代のCPUのレジスタアーキテクチャよりも効率が低いです。同じ操作を実行するためにより多くの命令が必要となり、コンパイラの最適化もより複雑になります。
これらの包括的な要因には、ZKプルーフのパフォーマンスのボトルネック、プリコンパイルの複雑性、および時代遅れのアーキテクチャの選択が含まれ、EthereumがEVMを超えるための説得力のある緊急の理由を形成しています。
RISC-V ブループリント：より堅固な基盤を築く
RISC-Vの利点はEVMの不足から来ているだけでなく、その設計哲学と生まれつきの内在的な利点にもあります。これにより、そのアーキテクチャは堅牢でシンプルかつ検証可能な基盤を提供し、イーサリアムのような高リスクの環境に非常に適しています。
オープンスタンダードはカスタムデザインよりもなぜ優れているのか
ゼロからソフトウェアエコシステム全体を構築する必要があるカスタマイズされた命令セットアーキテクチャ（ISA）とは異なり、RISC-Vは成熟したオープンスタンダードであり、3つの重要な利点を提供します：
成熟したエコシステム
RISC-Vを採用することで、Ethereumは数十年にわたる計算機科学の分野における集団的な進歩を十分に活用しました。Justin Drakeが説明しているように、これはEthereumに世界クラスのツールを直接使用するための道を提供します。「LLVMというインフラストラクチャコンポーネントがあり、これは開発者が高級プログラミング言語をさまざまなバックエンドにコンパイルすることを可能にするコンパイラツールチェーンです。RISC-Vはそのサポートされているバックエンドの1つです。したがって、RISC-Vをサポートすれば、すべてのLLVMがサポートする高級言語を自動的にサポートできるのです。」
これにより、Rust、C、Goなどの言語に精通した数百万の開発者の参入障壁が大幅に下がりました。
ミニマリズムのデザイン哲学
RISC-Vのミニマリズムは意図的な特徴であり、制約ではありません。その基本命令セットは約47の命令のみを含んでおり、仮想マシンのコアを非常にシンプルにします。このシンプルさは安全性にとって大きな利点であり、より小さな信頼できるコードベースは監査や形式的検証が容易になります。
ZKの分野におけるデファクトスタンダード
より重要なのは、zkVM エコシステムが自主的な選択を行ったことです。Justin Drake が強調したように、Ethproofs データからは明確なトレンドが見て取れます。「RISC-V は zkVM バックエンドの主要な ISA です。」
10のzkVMの中で、Ethereumブロックを証明できるものは9つがRISC-Vをターゲットアーキテクチャとして選んでいる。この市場の収束は強力な信号を発信している：EthereumがRISC-Vを採用することは投機的な試みではなく、市場に検証された標準に従っているということだ。
信頼のために設計された、実行を超えて
エコシステムに加えて、RISC-V の内部アーキテクチャは、安全で検証可能なシステムを構築するのに特に適しています。
まず、RISC-VにはSAILと呼ばれる正式で機械可読の仕様があります。これは、主に文書（黄皮書）の形で存在し、あいまいさがある以太坊仮想マシン（EVM）の仕様に比べて大きな改善です。SAIL仕様は「ゴールドスタンダード」を提供し、プロトコルの正当性にとって重要な数学的証明を提供できるため、価値のあるプロトコルを保護する上で非常に重要です。イーサリアム財団（EF）のアレックス・ヒックスがEthproofs電話会議で指摘したように、これによりzkVM回路は「公式のRISC-V仕様」に基づいて直接検証できるようになります。
次に、RISC-V には特権アーキテクチャが含まれており、この特性はしばしば見落とされがちですが、安全性にとって非常に重要です。これは、主にユーザーモード（信頼できないアプリケーション、例えばスマートコントラクト用）と監査モード（信頼できる「実行カーネル」用）の異なる操作レベルを定義しています。
RISC-Vのモデルでは、ユーザーモードで実行されるスマートコントラクトはブロックチェーンの状態に直接アクセスできません。代わりに、特別なECALL（環境呼び出し）命令を介して、監視モードで実行される信頼できるカーネルにリクエストを送信する必要があります。このメカニズムは、ハードウェアによって強制される安全な境界を構築し、純粋にソフトウェアベースのEVMサンドボックスモデルよりもはるかに堅牢で検証が容易です。
ヴィタリックのビジョン
この転換は、システムの安定性と後方互換性を確保するために、段階的かつ徐々に進行するプロセスとして想定されています。Vitalik Buterinが概説したこのアプローチは、革命的な変革ではなく、段階的な発展を実現することを目的としています。
第一歩：プリコンパイル置換
初期段階では最も保守的な方法を取り、新しい仮想マシン（VM）の限られた機能を導入します。Vitalikが提案したように、「新しい仮想マシンを限られたシナリオから使用し始めることができます。例えば、プリコンパイル機能を置き換えることです。」これは、新しいEVMプリコンパイル機能を一時停止し、ホワイトリストで承認されたRISC-Vプログラムを通じて必要な機能を実現することを含みます。このアプローチにより、新しい仮想マシンは低リスクの環境でメインネット上で実戦テストを行うことができ、Ethereumクライアントが二つの実行環境の間の仲介役を果たします。
第二ステップ：二つの仮想マシンの共存
次の段階では「ユーザーに新しい仮想マシンを直接開放します」。スマートコントラクトのデプロイ時に、バイトコードがEVMかRISC-Vかを示すフラグを追加できます。重要な特徴はシームレスな相互運用性を確保することです：「2種類のコントラクトは相互に呼び出すことができるようになります」。これはシステムコール（ECALL）を通じて実現され、イーサリアムクライアントが実行環境の仲介者として機能します。
ステップ3：EVMをシミュレーションコントラクト（「Rosetta」戦略）として使用する
最終目標は、プロトコルの究極的な簡素化を実現することです。この段階では、「私たちはEVMを新しい仮想マシンの一つの実装として実現します」。規範のEVMは、ネイティブRISC-V L1上で動作する形式的に検証されたスマートコントラクトとなります。これは、旧版アプリケーションへの永久的なサポートを保証するだけでなく、クライアント開発者が単一の簡素化された実行エンジンのみを維持できるようにします。
エコシステム全体の連鎖反応
EVM から RISC-V への移行計画は、コアプロトコルにとどまらず、Ethereum エコシステム全体に深遠な影響を与えることが期待されており、開発者体験を再構築し、Layer-2 ソリューションの競争環境を根本的に変え、新しい証明経済モデルを開くことが期待されています。
ロールアップの構造再構築：オプティミスティックとZKのパスの分岐
L1上のRISC-V実行レイヤーへの移行は、2つの主要なタイプのロールアップに対して全く異なる影響を与える。
Optimistic Rollups（例えば Arbitrum、Optimism）の安全モデルは、詐欺証明を解決するためにLayer-1上で論争のある取引を再実行することに依存しています。たとえEthereum Layer-1がRISC-Vに移行しても、これらのシステムに根本的な変化は起こりません。Optimismの共同創設者の一人が説明したように、「もしEthereumをRISC-Vに移行させたとしても、Optimisticチェーンは中断されません。RISC-V仮想マシンを証明プログラムにコンパイルするだけです。Asteriscを使用する必要もありません。既存のMIPSベースの証明システムも同様に中断されません——MIPSにRISC-V仮想マシンをコンパイルするだけです。」
これは、詐欺防止モデルが依然として無傷であることを意味します。調整は技術的なものであり、既存のインフラに新しいRISC-V仮想マシンをコンパイルすることを含み、システムをゼロから再設計することはありません。残る課題は、ガス計測、効率、コストなどのエンジニアリングの詳細です。
対照的に、ZKロールアップは巨大な戦略的優位性を得るでしょう。ほとんどのZKロールアップは、内部ISAとしてRISC-Vを採用しています。同じネイティブ言語を使用するL1は、より緊密で効率的な統合を実現できます。ジャスティン・ドレイクは「ネイティブロールアップ」の未来のビジョンを描いており、L2は本質的にL1自体の実行環境の特化されたインスタンスであり、内蔵されたL1 VMを使用してシームレスな決済を実現します。この統合は以下の変化をもたらすでしょう：
技術スタックの簡素化：L2内部のRISC-V実行とEVM間の複雑なブリッジを排除する；
ツールとコードの再利用を実現：L1 RISC-V 環境向けに開発されたコンパイラ、デバッガ、および形式的検証ツールは、L2 で直接使用でき、開発コストを削減します。
経済的インセンティブの調整：L1のガス料金は、ZK証明RISC-Vの実行にかかる実際のコストをより正確に反映し、より合理的な経済モデルを作成します。
開発者とユーザーのための新時代
イーサリアムエコシステムの開発者にとって、この変化は漸進的であり、破壊的ではありません。
開発者にとっての主な利点は、より広範で成熟したソフトウェア開発の世界にアクセスできることです。Vitalik Buterinが指摘したように、開発者は「Rustを使用して契約を記述でき、この2つの言語は共存し始めるでしょう」と述べています。同時に、彼は「SolidityとVyperは長い間人気を保ち続ける」と予測しています。なぜなら、これらは優れたスマートコントラクトロジックを持っているからです。LLVMツールチェーンを通じて主要な言語とその豊富なライブラリを使用できるようになるこの変化は、革命的なものとなるでしょう。Vitalikはこれを「Node.JSのような体験」と表現し、この体験では、開発者は基本的に同じ言語を使用してオンチェーンコードとオフチェーンコードを記述できるのです。
ユーザーにとって、最終的なリターンはより経済的で、より強力なネットワークです。証明コストは約100倍削減されると予測されており、取引ごとのコストは数ドルから数セントに減少します。これにより、Layer-1およびLayer-2の決済手数料が直接的に低下します。この経済的実現可能性は「Gigagas L1」のビジョンを開き、L1上で約10000 TPSの性能を達成することを目指し、将来のより複雑で高価値なオンチェーンアプリケーションをサポートします。
Succinct Labs と SP1：未来は今ここにあることを証明する
RISC-Vの理論的な利点は、Succinct Labsなどのチームによって実践に移されており、彼らの成果は全体的な提案に強力なケーススタディを提供しています。
Succinct Labsが開発したSP1は、RISC-Vを基にした高性能かつオープンソースのzkVMであり、新しいアーキテクチャ手法の実現可能性を検証しています。これは「プリコンパイル集中化」設計理念を採用し、EVMの暗号学的ボトルネック問題を完璧に解決しました。従来の遅くてハードコーディングされたプリコンパイル方式とは異なり、SP1はKeccakハッシュなどの集約的な操作を標準のECALL命令を介してオフロードし、特別に設計され手動で最適化されたZK回路に移行します。これにより、カスタムハードウェアの性能を提供するだけでなく、ソフトウェアの柔軟性も兼ね備えています。
そのチームの実践的な影響は明確に現れており、彼らの OP Succinct 製品は SP1 を利用して Optimistic Rollup の「ZK 化」（ZK-ify）を実現しています。Succinct の共同創設者であるウマ・ロイが説明するように：
「あなたの OP Stack Rollup は、最終確認と引き出しに7日間待つ必要はありません……今ではわずか1時間で完了します。最終確認速度が大幅に向上し、素晴らしいです。」
これにより、OP Stackエコシステム全体の重要な痛点が解決されました。さらに、Succinctのインフラ「Succinct Prover Network」は、分散型の証明生成市場として設計されており、検証可能な計算の未来に対して実行可能な経済モデルを示しています。彼らの取り組みは、単なる概念実証ではなく、本稿で説明されている実行可能な未来の青写真でもあります。
イーサリアムはどのようにリスクを低減しますか
RISC-V の重要な利点の一つは、形式的検証の最終的な目標である数学的な証明によってシステムの正確性を実現可能な目標にすることです。EVM の仕様は黄皮書に自然言語で記述されており、形式的な難易度は非常に高いです。一方、RISC-V は公式の機械可読の SAIL 仕様を持っており、その動作に対して明確な「ゴールドリファレンス」を提供しています。
これは、より強力なセキュリティのための明確な道を切り開きます。イーサリアム財団のアレックス・ヒックスが指摘したように、現在「zkVM RISC-V回路を公式のRISC-V仕様からLeanに抽出して形式的検証を行う」作業が進行中です。これは、信頼をエラーの起こりやすい人間の実装から検証可能な数学的証明に移行するという画期的な進展であり、セキュリティの突破を実現します。
転換の主なリスク
RISC-VアーキテクチャのL1には多くの利点がありますが、新しい複雑な課題にも直面することになります。
Gas計測問題：汎用ISAのために決定的かつ公平なGasモデルを作成することは、最も解決が難しい課題の一つです。単純な命令カウント方式は、サービス拒否攻撃の脅威にさらされやすいです。例えば、攻撃者はキャッシュされたプログラムを繰り返しトリガーするプログラムを設計することで、非常に低いGas費用で高いリソース消費を実現できます。
ツールチェーンのセキュリティと「再現可能なビルド」の問題：これはおそらく、移行プロセスで最も重要かつ過小評価されているリスクです。セキュリティモデルは、信頼チェーン上の仮想マシンから、各開発者が使用するオフチェーンコンパイラ（例えばLLVM）を信頼する方向に移行しており、これらのコンパイラは非常に複雑で、既知の脆弱性を含んでいます。攻撃者はコンパイラの脆弱性を利用して、一見無害なソースコードを悪意のあるバイトコードに変換する可能性があります。さらに、チェーン上のコンパイル後のバイナリファイルが特定の公開ソースコードと完全に一致すること、すなわち「再現可能なビルド」の問題を実現することは非常に困難であり、ビルド環境の微細な違いが異なるバイナリファイルを生む可能性があるからです。
緩和戦略
前進するための道には多層的な防御戦略が必要です。
段階的に導入：段階的で多段階の移行計画は主なリスク軽減戦略です。まずRISC-Vをプリコンパイルされた代替案として導入し、次にデュアル仮想マシン環境で展開することで、コミュニティは不可逆的な変更が発生する前に、低リスクの環境で運用経験を積み、信頼を築くことができます。
全面監査：ファジーテストと形式的検証。形式的検証は最終的な目標ですが、継続的かつ高強度のテストが必要です。Diligence SecurityのValentineがEthproofsの電話会議で示したように、彼らのArgusファジーテスターは先進的なzkVMで11の重要な健全性と完全性の脆弱性を発見しました。これは、最も設計が優れたシステムでも脆弱性が存在し、厳格な対抗テストによってのみ発見されることを証明しています。
標準化：エコシステムの断片化を避けるために、コミュニティは単一で標準化された RISC-V プロファイルを統一して採用する必要があります。これはおそらく RV64 GC と Linux 互換の ABI の組み合わせであり、この組み合わせは主流の言語やツールから最も広範なサポートを提供し、新しいエコシステムの利点を最大限に引き出すことができます。