維塔利克拋重磅改造：以太坊(ETH)將以 EIP-7864 與 RISC-V 重塑執行層、迎戰 ZK 與量子風險

以下為依指引改寫的繁體中文新聞內文（不含標題）：

維塔利克·布特林（Vitalik Buterin）拋出一項將「以太幣(ETH)」*執行層（Execution Layer）* 從根本重新設計的構想。他指出，如果不徹底調整當前的「*狀態樹（State Tree）*」與「*虛擬機（VM）*」結構，要在大規模「*零知識(ZK) 證明*」及用戶端證明環境中消除核心瓶頸將十分困難。

根據布特林近日在 X（前身為 Twitter）發表的長文，他估算目前以太坊的「狀態樹」與「虛擬機」兩部分，合計占了整體證明效能限制的「*超過 80%*」。他將這兩個組件形容為「事實上必須優先處理的 *targets*」，並強調若以太坊希望同時兼顧「*擴容*」與「*隱私保護*」，就必須進行核心架構層級的改造。

根據布特林的構想，本次調整將圍繞兩條主線展開：一是以「*EIP-7864*」為中心的狀態樹變革，二是中長期將「*以太坊虛擬機(EVM)*」替換為「*RISC-V*」架構虛擬機的路線圖。

來源說明：本文內容根據布特林在 X 上發表的技術長文與相關開發者討論整理，時間為近期（當地時間）平台公開貼文。

狀態樹替換：EIP-7864 讓「默克爾分支」縮短約四分之三

布特林提出的核心技術依據之一，是由開發者吉約姆·巴萊（Guillaume Ballet）等人主導的「*EIP-7864*」。目前以太坊採用的是「*十六進位 + Keccak 雜湊*」組合的「*默克爾 Patricia 樹(MPT)*」結構，EIP-7864 則主張改用更高效雜湊函數驅動的「*二元樹（Binary Tree）*」設計。

在現行 MPT 中，每一層節點最多有 16 個分支，導致「*默克爾分支（Merkle Branch）*」——也就是驗證某筆狀態所需的路徑——相對冗長。布特林指出，若改為二元樹，分支長度理論上可縮短「約 4 倍」。路徑變短後，不僅節點之間同步所需的「*網路頻寬*」負擔明顯降低，*用戶端* 驗證這些分支的計算成本也會大幅下降。他預估，單就這一項調整，就足以讓整體「*證明效率*」獲得「約 3～4 倍」的改善。

在此基礎上，若同步替換「*雜湊函數*」，效益將進一步放大。布特林以「*BLAKE3*」作為代表性例子，認為相較於目前廣泛使用的「*Keccak*」，BLAKE3 在效能上大致可「快約 3 倍」。他同時提及，若採用「*Poseidon*」家族的特殊雜湊函數並進行針對性調整，在「零知識證明」場景中甚至有「*最高可達約 100 倍*」的效率提升空間。

「評論」：不過，Poseidon 類雜湊尚需更長期、嚴格的「*密碼學安全審查*」，布特林也特別提醒，任何此類激進優化都必須以安全性驗證為前提。

在布特林看來，這類 *狀態樹* 改造不只是為了「更快的證明」。新的「*二元狀態樹*」設計同時將資料組織方式重新規劃為「*頁面（Pages）*」——也就是將多個「*儲存槽（Storage Slots）*」以 64～256 個為一組進行歸類，使彼此相鄰的資料能被一次性載入與修改。

他指出，對於頻繁修改「*初始儲存槽*」的去中心化應用（dApps），這種設計能有效減少重複存取與無謂的 I/O 開銷，有機會讓「*單筆交易*」節省「*超過 1 萬 gas*」的成本。對開發者而言，這等於在協議層面原生提供了一種「更貼近實際使用模式」的儲存佈局。

進一步來看，若以太坊能成功導入「*對證明者（Prover）友善的狀態樹*」，許多「*零知識應用（ZK dApps）*」就不必再額外維護一套「獨立狀態樹」，而是可以直接與「以太坊主網狀態」深度結合。這不僅減少基礎設施維運成本，也有望縮短 ZK 應用部署與升級的周期。

同時，狀態樹結構簡化後，未來若要在協議層加入「*狀態到期（State Expiry）*」等機制，用以控制「狀態膨脹」與長期儲存成本，也會更容易透過「*額外中繼資料（Metadata）*」進行擴充與調整。

「評論」：從路線設計來看，EIP-7864 不只是單一效能優化 EIP，而是為後續「*資料可用性*」、「*長期儲存成本管理*」與「*隱私擴容*」等議題預先清出架構空間。

EVM 指向 RISC-V？布特林提出多階段遷移藍圖

在「*狀態樹*」改造之外，布特林同時拋出另一項中長期構想：將現行「*以太坊虛擬機(EVM)*」逐步替換為「*RISC-V*」架構的虛擬機。他將這個方向稱作「長期、且不直接屬於共識層的」構想，但也表示，一旦前述「*狀態路線圖*」完成後，「*轉向 RISC-V 將是一個幾乎顯而易見的選擇（obvious thing to do）*」。

布特林給出的理由主要有三點：

1. 「*執行效能*」更佳，能在相同硬體資源下處理更多運算；

2. 相較現行 EVM，RISC-V 架構對「*零知識證明*」與「*形式化驗證*」更為友善；

3. 「*指令集結構更簡單*」，方便開發、審計與長期維護。

他指出，如今市面上已經存在不少以「*RISC-V*」為基礎的「*證明器（Prover）*」實作，相關「*直譯器（Interpreter）*」甚至可以透過僅數百行程式碼完成，這使得在「*客製 VM*」與「*多客戶端實作*」之間取得平衡變得更加容易。

針對具體「*遷移路線圖*」，布特林提出三階段規劃：

第一階段，以「*預編譯合約（Precompiles）*」形式，將新 VM 能力引入以太坊，使開發者能在不改變主體執行環境的前提下調用新架構；

第二階段，開放開發者能「*直接在新 VM 上部署智能合約*」，讓新舊 VM 於一段時間內共存；

第三階段，將現行 EVM 降級為一個「*相容層（Compatibility Layer）*」，以「*在新系統中的智能合約*」形式運行，實際執行環境則全面轉移至 RISC-V 系統之上。

在這樣的設計下，未來交易的「*Gas 成本結構*」可能會有所改變，但布特林認為，中長期來看，多年累積的「*擴容與效能提升*」足以抵消短期的 gas 價格變化，整體上對「*以太坊生態系統*」仍是正向利多。

「評論」：若 RISC-V 路線最終落地，將意味著 EVM 生態需要面對一場長期且複雜的「*兼容性與工具鏈遷移戰*」，但同時也為以太坊引入一個更貼近硬體與 ZK 的底層執行環境。

與「量子抗性」路線圖相呼應：主網風險前置管理

值得注意的是，本次關於「狀態樹」與「虛擬機」的提案，出現在布特林近期公開「*量子抗性（Quantum Resistance）* 路線圖」之後不久。當時，他在討論中曾提及，未來可能需要將共識層所使用的「*BLS 簽名*」改為「*雜湊基簽名（例如 Winternitz 變體等）*」，以降低在量子計算出現突破後對主網安全構成的潛在威脅。

從脈絡來看，布特林一系列發言，正在把重點放在「*以太坊(ETH) 協議層長期風險管理*」上：一方面透過「*狀態樹*」與「*VM 架構*」改造，應對「*擴展性*」、「*隱私*」與「*資料持久化成本*」的結構性瓶頸；另一方面則以「*量子抗性*」為主題，提前為可能出現的「*密碼學基礎衰減風險*」預作準備。

「評論」：若將「EIP-7864」、「RISC-V VM」與「量子抗性簽名方案」放在同一條時間軸觀察，可以發現以太坊正嘗試把「*證明效率*」、「*安全邊界*」、「*長期可持續性*」一併納入核心設計考量，這也意味著未來數年主網的技術升級，將不再只是「TPS 提升」或者「手續費下降」的單一維度，而是一場涉及整個協議結構的深層次重組。