Vitalik Buterin 提議進行二元狀態樹遷移與 RISC-V 虛擬機轉換，以提升協議效率

以太坊聯合創始人Vitalik Buterin發布了一份詳細的技術提案，倡導兩個主要的協議升級：將目前的六邊形Merkle Patricia樹轉換為二元狀態樹結構，以及最終用基於RISC-V的架構取代以太坊虛擬機（EVM）。

這些提案在2026年3月的文章中提出，旨在解決證明效率瓶頸、降低數據帶寬需求，以及改善客戶端驗證能力。Buterin將二元樹的遷移描述為一個“綜合性”升級，融合了十年來對狀態樹設計的經驗，同時將VM的變革定位為一個長期的路線圖項目，這可能使預編譯（precompiles）在很大程度上變得不必要，並簡化協議架構。

提議的二元狀態樹遷移以提升證明效率

Buterin概述了正在開發中的EIP-7864，該提案將用更高效的哈希函數取代以太坊現有的六邊形keccak Merkle Patricia樹，改用二元結構。此變更將Merkle分支長度縮短四倍，從512*log(n)/4縮減到32*log(n)字節。

此縮減將降低客戶端驗證工具（如Helios和私有信息檢索系統）的數據帶寬需求。證明效率將僅靠較短的分支就提升三到四倍，並可通過選擇不同的哈希函數進一步提升。潛在的哈希函數候選包括blake3，較keccak約提升三倍的效率，或Poseidon變體，這些在進行額外安全性分析後可能提供100倍的效率提升。

二元樹設計引入“頁面”分組，將相鄰的存儲槽合併為64到256槽的頁面，代表2到8千字節的數據。這種結構允許存儲存取達到與代碼加載和編輯類似的效率。區塊頭和前約1到4千字節的代碼與存儲將位於同一頁面，可能為經常存取初始存儲槽的去中心化應用節省超過10,000 gas。

其他好處包括降低大合同和小合同之間存取深度的變異性、比六邊形結構更簡單的實現，以及能夠加入未來狀態過期所需的元數據位。

虛擬機轉向RISC-V架構的考量

Buterin提出用基於RISC-V的架構取代以太坊虛擬機（EVM），描述EVM在滿足以太坊通用設計需求方面存在限制。該提案確定了新VM的多個效率目標。

原始執行效率的提升可能消除大部分預編譯需求。證明者的效率也將提高，解決目前證明者多為為RISC-V而非EVM編寫的限制。客戶端的證明能力將使用戶能夠生成關於特定數據條件下帳戶行為的零知證明（ZK-proof）。實現的簡單性則通過一個只需幾百行代碼的RISC-V解釋器來實現。

提出了三階段的部署路線圖。第一階段將限制新VM僅用於預編譯功能，約80%的現有預編譯和新預編譯將作為NewVM代碼實現。第二階段將允許用戶部署NewVM合約。第三階段則完全淘汰EVM，將其重寫為在新VM中的智能合約。

在此過渡期間，EVM用戶將保持完全向後兼容，主要差異在於gas成本，Buterin指出這些變化將被隨後幾年的擴展工作所掩蓋。

協議演進背景與開發者考量

Buterin將這兩個提案描述為解決證明效率最大瓶頸的措施，這些瓶頸合計佔證明開銷的80%以上。這些變革被視為滿足各種客戶端證明用例的必要條件。

二元樹的遷移被定位為融合十年狀態樹設計經驗的成果。VM的轉變則被視為較為投機且目前尚未達成共識的方案，Buterin表示，僅靠EVM加GPU的改進，Ethereum仍能正常運作，但一個更好的VM能讓協議“變得更美好、更偉大”。

這兩個提案的實施時間表與Ethereum的長期狀態路線圖保持一致，二元樹的遷移將通過EIP流程推進，而VM的轉變則作為一個較長期的計劃，待狀態樹變革完成後再行推進。

常見問題：以太坊協議升級提案

目前的以太坊狀態樹與提議的二元樹有何不同？

以太坊目前使用帶有keccak哈希的六邊形Merkle Patricia樹。提議的二元樹將採用二元結構，並使用更高效的哈希函數，將Merkle分支長度約縮短四倍。這降低了客戶端驗證的數據帶寬，並提升證明效率。二元設計還將存儲槽分組為頁面，以實現更高效的存取。

從EVM轉向RISC-V會如何影響現有的以太坊應用？

根據三階段的路線圖，現有的EVM應用將在整個過渡期間保持完全向後兼容。EVM最終將被重寫為在新VM中的智能合約，允許現有合約繼續運行。gas成本將會變化，但這些變化將與其他擴展措施同步實施。

新VM能帶來哪些效率提升？

基於RISC-V的VM能提供足夠的原始執行效率，消除大部分預編譯需求，並改善證明者的效率，支持客戶端生成關於帳戶行為的ZK證明。實現上也將大幅簡化，解釋器僅需數百行代碼，遠少於目前EVM的複雜度。