La proposition RISC-V de Vitalik rejetée ! Arbitrum : l’Ethereum L1 devrait choisir WASM

Les développeurs principaux d’Offchain Labs, à l’origine d’Arbitrum, un Layer 2 d’Ethereum, ont remis en question la proposition de Vitalik Buterin de faire migrer la couche d’exécution d’Ethereum vers RISC-V. Ils ont publié le 20 novembre un article technique détaillé sur Ethereum Research, estimant que WebAssembly (WASM) possède des avantages à long terme supérieurs.

Proposition RISC-V de Vitalik : réduire les coûts des preuves ZK par 100

(Source : Ethereum Magicians)

Vitalik Buterin, cofondateur d’Ethereum, avait proposé dans un article publié en avril sur Ethereum Magicians de remplacer le bytecode de la machine virtuelle Ethereum par l’architecture de jeu d’instructions (ISA) open source RISC-V (prononcé « risk-five »). Il estime qu’un tel changement permettrait, dans certains cas, de réduire jusqu’à 100 fois le coût des preuves à connaissance nulle (ZK proofs).

RISC-V est une architecture de jeu d’instructions simplifiée et open source, développée initialement par l’Université de Californie à Berkeley. À la différence d’architectures propriétaires comme ARM ou x86, l’open source de RISC-V en fait un choix idéal pour les systèmes décentralisés. Dans le domaine des preuves à connaissance nulle, la simplicité de RISC-V facilite la construction et l’optimisation des circuits de preuve, ce qui constitue la principale raison de l’intérêt de Vitalik.

Une réduction de coût par 100 est un chiffre très attractif. Les frais de gas élevés sur Ethereum L1 constituent aujourd’hui un goulet d’étranglement à l’adoption à grande échelle, et le coût de calcul des preuves ZK, élément central des solutions de scalabilité, impacte directement l’économie des Layer 2. Si l’on parvient à réduire ce coût par 100, de nombreux cas d’usage deviendront économiquement viables.

Cependant, les chercheurs d’Offchain Labs remettent en cause les hypothèses implicites de cette proposition. Ils écrivent : « Nous soutenons ces objectifs, mais nous remettons en question l’hypothèse implicite de Vitalik selon laquelle une seule ISA peut servir au mieux à la fois la génération de preuves à connaissance nulle et la livraison de contrats intelligents. » Cette interrogation touche le cœur du problème : doit-on utiliser la même architecture pour optimiser l’efficacité des preuves et l’exécution des contrats, ou faut-il séparer ces deux objectifs ?

ISA de livraison et ISA de preuve : la séparation comme solution optimale

(Source : Ethereum Research)

L’argument central de l’équipe est de distinguer l’« ISA de livraison » (dISA, le format utilisé pour télécharger les contrats sur la chaîne) de l’« ISA de preuve » (pISA, le format utilisé par la ZK VM). Ils estiment que ces deux architectures n’ont pas besoin d’être identiques. Ce point de vue remet en cause une hypothèse de base de la feuille de route technologique d’Ethereum.

Offchain Labs a déjà construit un prototype pour démontrer ce concept : les blocs Arbitrum (y compris les contrats intelligents Stylus basés sur WASM) sont compilés depuis WASM vers RISC-V, puis la preuve de l’exécution RISC-V est générée. Cette pratique démontre la faisabilité de l’architecture séparée. Le post indique : « Aujourd’hui, nous pouvons prouver des blocs réels sur une blockchain où WASM est la dISA, en utilisant une ZK-VM basée sur RISC-V en back-end. »

L’avantage de cette séparation réside dans la flexibilité. L’ISA de livraison doit privilégier l’expérience développeur, l’écosystème d’outils, la sûreté des types et la maintenabilité, tandis que l’ISA de preuve doit prioriser la simplicité des circuits de preuve et l’efficacité du calcul. Ces deux objectifs ne sont pas toujours alignés, et peuvent même parfois entrer en conflit. En séparant les deux, on peut optimiser chacun sans compromis.

Le prototype d’Offchain Labs montre le fonctionnement concret de cette architecture. Les développeurs peuvent écrire des contrats intelligents dans des langages familiers (Rust, C++), les compiler en WASM et les déployer sur la chaîne. Lorsqu’il faut générer une preuve à connaissance nulle, le code WASM est compilé à la volée en RISC-V, puis exécuté dans une ZK-VM RISC-V pour générer la preuve. Cette approche préserve la convivialité de WASM pour les développeurs tout en tirant parti de l’efficacité de RISC-V pour la génération des preuves.

Trois grands avantages de l’architecture séparée

Flexibilité : possibilité de changer le pISA à tout moment selon l’évolution des technologies de preuve, sans impacter les contrats déjà déployés

Optimisation : dISA et pISA sont optimisées indépendamment pour leurs propres besoins, sans compromis

Adaptabilité future : l’arrivée de nouvelles technologies de preuve n’impose pas de hard fork d’Ethereum L1

RISC-V pourrait ne pas rester la solution optimale

L’équipe s’interroge sur le fait que RISC-V soit l’aboutissement de l’évolution des machines virtuelles à preuves à connaissance nulle (ZK-VM), soulignant que les mécanismes de preuve évoluent rapidement. Le récent passage d’implémentations RISC-V 32 bits à 64 bits illustre cette incertitude. Ce changement en lui-même montre que le standard RISC-V n’est pas figé, mais en constante évolution.

Ils avertissent qu’ancrer RISC-V dans la couche 1 d’Ethereum pourrait enfermer le protocole dans une technologie de preuve spécifique, alors que de meilleures alternatives pourraient émerger. Des ZK-VM basées sur WASM, comme Ligetron de Ligero, montrent déjà des avantages que les ISA orientées matériel ne peuvent égaler. Ligetron exploite la structure de WASM pour atteindre, dans certains cas, une efficacité supérieure à RISC-V.

Parallèlement, le coût des preuves ZK a chuté à environ 0,025 $ par bloc Ethereum, et continue de baisser. Cette donnée modifie l’équation économique de l’optimisation. Les chercheurs estiment qu’optimiser la chaîne uniquement pour la génération de preuves n’est plus aussi crucial. Ils écrivent : « Même si la L1 nécessite plusieurs preuves ZK par bloc, comparé aux frais de gas et au MEV générés par les constructeurs de blocs, ce coût est négligeable. »

Cet argument est stratégiquement important. Lorsque le coût des preuves devient négligeable, les gains marginaux d’optimisation sur ce point sont limités, alors que sacrifier l’expérience développeur et la maturité de l’écosystème représente un coût bien plus élevé. Les choix pour Ethereum L1 doivent privilégier la santé de l’écosystème à long terme, au-delà des indicateurs techniques de court terme.

Historiquement, l’évolution des technologies cryptographiques est très rapide. Les solutions cryptographiques majoritaires il y a dix ans sont aujourd’hui obsolètes, et les technologies de preuves ZK évoluent au même rythme. Les systèmes de preuve SNARKs, STARKs, Bulletproofs, Plonk ont chacun leurs avantages, et de nouveaux modèles pourraient émerger. Si Ethereum L1 se fige trop tôt sur une architecture optimisée pour les preuves d’aujourd’hui, elle pourrait rater de meilleures options à l’avenir.

Avantages structurels de WASM et écosystème mature

L’équipe met en avant la conception structurée de WASM, qui facilite la modification et l’optimisation du code sans casser les contrats existants. Sa modularité permet d’améliorer ou de mettre à jour certaines parties du code, tout en laissant les autres intactes. Cette caractéristique est précieuse pour les smart contracts, généralement immuables une fois déployés, mais dont l’environnement d’exécution et les outils périphériques peuvent continuellement s’améliorer.

En outre, WASM s’exécute efficacement sur le matériel courant, alors que la plupart des nœuds Ethereum n’utilisent pas de CPU RISC-V et doivent donc recourir à l’émulation. Ce problème pratique est souvent négligé dans les débats théoriques. La décentralisation d’Ethereum dépend d’un grand nombre de nœuds fonctionnant sur des architectures matérielles variées, des serveurs hautes performances aux PC domestiques. WASM fonctionne efficacement sur x86, ARM, etc., tandis que RISC-V exige une couche d’émulation supplémentaire, augmentant ainsi les coûts et la complexité.

La vérification de WASM garantit la sûreté des types et prévient les failles, et son écosystème d’outils mature a été éprouvé dans des milliards d’environnements d’exécution. Conçu à l’origine pour les navigateurs web, WASM est aujourd’hui intégré à la quasi-totalité des principaux navigateurs, ce qui signifie que des milliards d’appareils testent quotidiennement sa sécurité et sa fiabilité.

Les chercheurs écrivent : « Nous pensons que WASM peut devenir un protocole d’Internet pour les smart contracts, servant de couche intermédiaire idéale entre la variété des langages source utilisés pour écrire des contrats et la diversité des backends d’exécution et de validation. » Cette vision érige WASM en « langage universel » du monde blockchain, analogue au statut du protocole HTTP sur Internet.