维塔利克·布特林提出从根本上改变以太坊执行层架构的方案

维塔利克·布特林提出了从根本上改变以太坊执行层架构的方案。他认为，若不改进状态树和虚拟机，将难以解决在扩展性零知识证明和客户端证明环境中面临的最大瓶颈。

布特林近期在社交平台发表的长文中指出，以太坊的状态树和虚拟机占据了整体证明效率制约的80%以上。他将这两个要素指定为“事实上必须触及的目标领域”，并强调以太坊若要同时实现扩展性和隐私性，就需要对其核心架构进行改革。

核心提议：转向更高效的二进制状态树

布特林引用的核心依据是一项由吉约姆·巴莱等人提出的改进提案。当前以太坊使用的是基于十六进制和Keccak哈希的默克尔帕特里夏树，而该提案主张将其改为基于更高效哈希函数的“二进制树”。

据布特林分析，若结构改为二进制树，默克尔分支的验证路径可缩短约4倍。分支缩短将减轻网络带宽负担，同时大幅降低客户端验证分支的成本。他认为仅此变化就能将证明效率提升3到4倍。

如果再更换哈希函数，收益会更大。布特林以BLAKE3等哈希函数为例，指出其效率可能比Keccak高出约3倍。他还提及，若采用“波塞冬”系列的变体，甚至可能实现高达100倍的改进，但同时也附加说明，此情况需要额外的安全验证。

更深远的优势与虚拟机变革展望

布特林认为，新的二进制设计不仅限于降低证明成本。所提出的结构能够将存储槽以64至256个为单位捆绑成“页”，从而更高效地读取和修改相邻数据。他特别说明，对于频繁访问初始存储槽的应用程序，每笔交易有望节省超过一万单位的燃料费用。

此外，一旦实现“证明友好型状态树”，零知识应用程序便可直接与以太坊的状态结合运作，从而减轻了另行构建独立树状结构的负担。同时，结构简化后，未来为诸如“状态过期”等机制扩展元数据也会变得更加容易。

除了状态树改革，布特林还将“将以太坊虚拟机本身替换为基于RISC-V架构的虚拟机”列为中长期任务。尽管他将此归类为一项“长期且非共识性质”的构想，但他也强烈表示，在状态升级路线图完成后，向RISC-V的转变将成为一个“显而易见的选择”。

布特林提出了三点理由：执行效率更高、对证明更友好、以及架构更简洁。他解释称，许多证明器已基于RISC-V编写，其解释器也可用数百行代码实现。

分阶段实施的过渡路径

过渡方式设计为分阶段进行。首先将新的虚拟机应用于预编译合约，随后允许开发者直接在新虚拟机上部署合约。最后阶段，提议将以太坊虚拟机降级为“兼容层”，使其本身以智能合约的形式运行在新系统之上。这种情况下燃料费用可能发生变化，但布特林预计，未来数年的扩展性改进效果将足以抵消这些变化。

此项提议是在布特林近期公布“抗量子路线图”后不久提出的。此前他曾提及将共识层使用的BLS签名改为基于哈希的方案，并传递出应对以太坊协议未来风险的前瞻性信息。

理解执行层变革的本质

维塔利克·布特林提及状态树和虚拟机替换可能性的原因很明确：在以太坊扩展性零知识证明和客户端证明环境中，最大的瓶颈在于执行层，而理解其架构的人将能主导下一个周期的叙事。

然而，这类变化并非简单的价格波动问题，而是考验人们解读技术架构如何与资产价值及生态成长相连接的能力。在协议升级日益复杂的阶段，真正需要的不是片段的新闻，而是将状态树更换、哈希函数变化、RISC-V转换等结构性变革转化为自身投资判断标准的能力。