以太坊的技术变更提案
以太坊（ETH）联合创始人Vitalik Buterin提出了两项技术变更，旨在解决区块链网络中的证明效率挑战。这些变更在EIP-7864提案及相关文档中进行了详细说明。
短期提案EIP-7864计划将以太坊当前的六元Keccak Merkle Patricia树替换为一种使用更高效哈希函数的二元树结构。现有的六元结构是为与以太坊开发者当前追求的以证明为重的架构不同的优先级而设计的。
二元树结构的优势
二元树结构将生成比当前系统短四倍的Merkle分支，因为二元操作的复杂度为32倍log(n)，而六元的复杂度为512倍log(n)除以4，具体技术规格在提案中有说明。这一减少将降低客户端分支验证的成本，并减少包括Helios和私密信息检索系统在内的工具的数据带宽需求，降低幅度相同。
证明效率的提升不仅限于分支长度的改善。提案指出，较短的分支将带来三到四倍的提升，独立于哈希函数的优化。采用Blake3替代Keccak可能提供额外的三倍提升，而Poseidon变体则可能实现100倍的提升，但在Poseidon部署之前需要进行额外的安全分析。
存储系统的改进
二元树设计包括一个基于页面的存储系统，将相邻的存储槽分组为64到256个槽的页面，约为2到8千字节。区块头和前1到4千字节的代码及存储将共享同一页面，使得从初始存储槽读取的合约能够受益于批量效率，而不是单独访问的成本。提案估计，这可能为从初始存储槽加载数据的去中心化应用节省超过10,000 gas的交易费用，这代表了活跃部署合约的一个重要部分。
根据提案，二元树提供了更简单的实现和审计过程。该结构在不同大小的合约中提供了更可预测的访问深度，减少了执行成本的差异，并为嵌入未来状态过期开发所需的元数据创造了空间。
长期提案：虚拟机的替换
长期提案涉及用更高效的虚拟机（如RISC-V）替换以太坊虚拟机（EVM）。提案认为，EVM的架构并未针对以证明为重的区块链进行优化，替换它将解决根本性低效问题，而不是通过累积的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：
1. 原始执行效率：RISC-V的性能优于EVM，能够消除许多预编译的需求，因为底层计算可以在虚拟机内部高效运行。
2. 证明效率：当前的零知识证明器是用RISC-V编写的，与现有的证明基础设施自然对接。
3. 客户端证明：RISC-V虚拟机将使用户能够在本地生成关于特定数据的账户交互的零知识证明，从而实现隐私和验证应用，而这些在EVM中无法通过外部工具支持。
4. 简单性：根据提案，RISC-V解释器可以用几百行代码实现。
部署路线图
提案中概述的部署路线图包括三个阶段。在第一阶段，新的虚拟机（可能是RISC-V）将仅处理预编译，当前和新的预编译将成为新虚拟机中的代码块。在第二阶段，用户可以直接在新虚拟机中部署合约。在第三阶段，EVM将被退役，并作为用新虚拟机编写的智能合约重新实现，保留对现有合约的向后兼容性，主要变化是gas费用的调整，预计这些调整将被并行的扩展开发所掩盖。
Buterin将这两项变更视为从不同角度解决同一根本挑战。根据提案，状态树和虚拟机共同占据了高效证明瓶颈的80%以上。单独解决其中一个组件而不考虑另一个，将使更大的问题部分未得到解决，而同时解决这两个组件将产生一个与以零知识证明为重的架构结构上对齐的协议，而不是将该架构强行适配到为不同需求设计的基础设施上。提案承认，虚拟机的替换目前在以太坊开发社区中并未达成共识，描述这是一个在状态树修改完成后将变得更加明显的变更。提案将这些变更视为顺序进行：首先是二元树，然后在证明基础设施围绕新状态结构成熟后进行虚拟机替换。EVM经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解决虚拟机问题，而不是不断实施变通方案。
