イーサリアムは史上最大のアップグレードを迎えるかもしれない：EVMがオフラインになり、RISC-Vが引き継ぐ
原題: EVM よ、さようなら、RISC-V よ、こんにちは
原著作者: jaehaerys.eth、暗号研究者
原訳者: TechFlow
要約
Ethereum は、創業以来最も重要なアーキテクチャ変革、つまり EVM を RISC-V に置き換える準備をしています。
理由は簡単です。ゼロ知識 (ZK) を中心とした将来において、EVM がパフォーマンスのボトルネックになっているからです。
· 現在の zkEVM はインタープリターに依存しているため、パフォーマンスが 50～800 倍低下します。
· プリコンパイルされたモジュールはプロトコルを複雑にし、リスクを高めます。
· 256 ビット スタック設計は、証明を生成する際に非常に非効率的です。
RISC-V ソリューション:
· 最小限の設計 (約 47 の基本命令) + 成熟した LLVM エコシステム (Rust、C++、Go などの言語をサポート);
· 事実上の zkVM 標準となっています (プロジェクトの 90% で採用されています);
· 正式な SAIL 仕様があります (漠然としたイエロー ペーパーと比較して) → 厳密な検証を可能にします;
· ハードウェア証明パス (ASIC/FPGA) はすでにテスト中です (SP1、Nervos、Cartesi など)。
移行プロセスは 3 つのフェーズに分かれています。
· RISC-V をプリコンパイルされたモジュールとして置き換える (低リスクのテスト)。
· デュアル仮想マシンの時代: EVM と RISC-V は共存し、完全に相互運用可能です。
· RISC-V 内で EVM を再実装する (Rosetta 戦略)。
エコシステムへの影響:
· Optimistic Rollups (Arbitrum や Optimism など) は、不正防止メカニズムを再構築する必要があります。
· ゼロ知識ロールアップ（Polygon、zkSync、Scroll など）は大きなメリットを得られます → より安価、より高速、よりシンプルになります。
· 開発者は、Rust、Go、Python などの言語ライブラリを L1 レイヤーで直接使用できます。
· ユーザーは約 100 倍低い証明コストを享受できます → ギガガス L1（約 10,000 TPS）を実現します。
最終的に、Ethereum は「スマート コントラクト仮想マシン」から、インターネットのための最小限かつ検証可能な信頼レイヤーへと進化し、「すべてを ZK 対応にすること」を究極の目標とします。岐路に立つ Ethereum Vitalik Buterin 氏はかつて、「最終目標は...すべてを ZK 対応にすることだ」と述べました。ゼロ知識証明（ZK）の終焉は避けられません。そして、その核となるテーゼはシンプルです。イーサリアムはゼロ知識証明を基盤として、ゼロから自らを改革しようとしているのです。これはプロトコルの技術的終着点であり、Succinctのようなコア開発者の支援を受けた高性能zkVMを搭載したレイヤー1のリファクタリングを通じて最終形態に到達します。このビジョンを念頭に置き、イーサリアムは創設以来最も重要なアーキテクチャ変革の岐路に立っています。この議論はもはや段階的なアップグレードではなく、コンピューティングコアの完全な再構築、つまりイーサリアム仮想マシン（EVM）の置き換えに関するものです。この取り組みは、「Lean Ethereum」というより広範なビジョンの礎となるものです。Lean Ethereumビジョンは、プロトコル全体を体系的に簡素化し、Lean Consensus、Lean Data、Lean Executionという3つのコアコンポーネントに分解することを目指しています。 Lean Executionに関する重要な問題は、スマートコントラクト革命の原動力であるEVMが、イーサリアムの将来の発展における大きなボトルネックとなっているかどうかです。イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏が述べたように、イーサリアムの長期的な目標は常に「すべてをスナーク化すること」、つまりプロトコルのあらゆるレイヤーを強化する強力なツールでした。しかし、この目標は長い間、実現にはリアルタイム証明の概念が必要であるため、遠い未来の青写真のようなものでした。そして今、リアルタイム証明が現実のものとなりつつある中で、EVMの理論的な非効率性は差し迫った現実的な問題となっています。この記事では、イーサリアムのレイヤー1（L1）をRISC-V命令セットアーキテクチャ（ISA）に移行する技術的および戦略的な論点を深く掘り下げます。この移行は、前例のないスケーラビリティを実現するだけでなく、プロトコル構造を簡素化し、イーサリアムを検証可能なコンピューティングの未来へと導きます。何が変わるのでしょうか？「なぜ」変わるのかを探る前に、まず「何が」変わるのかを理解することが大切です。イーサリアムのスマートコントラクトのランタイムであるEVM（イーサリアム仮想マシン）は、トランザクションを処理し、ブロックチェーンの状態を更新する「ワールドコンピュータ」と呼ばれています。長年にわたり、その設計は革新的であり、分散型金融（DeFi）とNFTエコシステムの出現の基盤を築きました。しかし、この10年近くも前のカスタムアーキテクチャは、大きな技術的負債を蓄積してきました。一方、RISC-Vは製品ではなく、オープンスタンダード、つまりプロセッサ設計の自由で普遍的な「アルファベット」です。ジェレミー・ブルーストル氏がEthproofsカンファレンスで強調したように、RISC-Vは次のような主要な原則を備えており、この役割に最適な選択肢となっています。・ミニマリズム：RISC-Vの基本命令セットは非常にシンプルで、わずか40～47個の命令で構成されています。ジェレミー氏の言葉を借りれば、「超ミニマリストの汎用マシンに必要なユースケースにほぼ完璧」です。・モジュール設計：より複雑な機能は、オプションの拡張機能によって追加されます。この機能は、コアをシンプルに保ちながら、必要に応じて機能を拡張し、ベースプロトコルに不必要な複雑さを強制することなく、非常に重要なものです。・オープンエコシステム：RISC-Vは、LLVMコンパイラを含む大規模で成熟したツールチェーンサポートを備えており、開発者はRust、C++、Goなどの主流のプログラミング言語を使用できます。ジャスティン・ドレイク氏が指摘したように、「コンパイラに関するツールは豊富にあり、コンパイラの構築は非常に困難です…そのため、これらのコンパイラツールチェーンを持つことは非常に価値があります。」RISC-Vにより、Ethereumはこれらの既存のツールを無料で継承できます。
インタープリタのオーバーヘッド問題
EVMの置き換えの動きは、単一の欠陥によるものではなく、ゼロ知識証明を中心とした未来において無視できない根本的な限界が重なり合った結果です。これらの限界は、ゼロ知識証明システムにおけるパフォーマンスのボトルネックから、プロトコル内で蓄積される複雑さの増加によって生じるリスクまで多岐にわたります。
この移行の最も切迫した要因は、ゼロ知識証明システムにおけるEVMの本質的な非効率性です。EthereumがL1状態をZK証明によって検証するモデルに移行するにつれて、証明器のパフォーマンスが主要なボトルネックになります。問題は、現在のzkEVMの動作方法にあります。EVM上で直接ゼロ知識証明を実行するのではなく、EVMのインタープリタ上で証明を実行します。インタープリタ自体はRISC-Vにコンパイルされています。Vitalik Buterin氏は、この核心的な問題について率直に次のように述べています。「…zkVM実装がEVM実行を最終的にRISC-Vコードにコンパイルするのであれば、なぜ基盤となるRISC-Vをスマートコントラクト開発者に公開しないのでしょうか？そうすれば、外側のVM全体のオーバーヘッドが完全に排除されます。」
この追加の解釈レイヤーは、パフォーマンスに大きなペナルティをもたらします。推定によると、このレイヤーはネイティブコードの証明と比較して50倍から800倍のパフォーマンス低下をもたらす可能性があります。他のボトルネックを最適化した後でも（Poseidonハッシュアルゴリズムへの切り替えなど）、この「ブロック実行」部分は依然として全証明時間の80～90%を占めており、EVMはL1のスケーリングにおける最終かつ最も困難な障害となっています。Vitalikは、このレイヤーを削除することで実行効率が100倍向上する可能性があると見積もっています。特定の暗号演算におけるEVMのパフォーマンス不足に対処するため、Ethereumはプリコンパイルされたコントラクト、つまりプロトコルに直接ハードコードされた特殊な関数を導入しました。この解決策は当時は実用的に思えましたが、現在ではVitalik Buterinが「悪い」状況と呼ぶ状況につながっています。「プリコンパイルは私たちにとって壊滅的なものでした…Ethereumの信頼できるコードベースを大幅に肥大化させ…そして、深刻なニアコンセンサス障害を何度も引き起こしました。」その複雑さは驚くべきものです。 Vitalikは、modexpのような単一のプリコンパイル済みコントラクトのラッパーコードはRISC-Vインタープリタ全体よりも複雑であり、プリコンパイル済みロジック自体はさらに複雑であることを示しています。新しいプリコンパイル済みコントラクトを追加するには、時間がかかり、政治的に議論の多いハードフォークプロセスが必要であり、新しい暗号プリミティブを必要とするアプリケーションのイノベーションを著しく阻害します。この点に関して、Vitalikは明確な結論に達しました。
「今日から、新しいプリコンパイル済みコントラクトの追加は停止すべきだと思います。」
Ethereumのアーキテクチャ上の技術的負債 EVMのコア設計は過ぎ去った時代の優先順位を反映していますが、現代のコンピューティングニーズにはもはや適していません。EVMは暗号値を処理するために256ビットアーキテクチャを選択しましたが、このアーキテクチャはスマートコントラクトで一般的に使用される32ビットまたは64ビットの整数に対して非常に非効率的です。この非効率性は、ZKシステムでは特に大きな負担となります。Vitalik氏は、「より小さな数値を使用する場合、実際には桁あたりのリソースを節約することはなく、複雑さが2倍から4倍に増加します」と説明しています。さらに、EVMのスタックアーキテクチャは、RISC-Vや最新のCPUのレジスタアーキテクチャよりも効率が低く、同じ操作を完了するのにより多くの命令が必要になり、コンパイラの最適化も複雑になります。これらの問題（ZK 証明のパフォーマンスのボトルネック、プリコンパイルの複雑さ、時代遅れのアーキテクチャの選択など）は、Ethereum が EVM を超えて、より将来を見据えたテクノロジー アーキテクチャを採用する必要があるという説得力のある緊急の理由を構築しています。
RISC-V ブループリント: より強力な基盤で Ethereum の未来を再構築
RISC-V の強みは、EVM の欠点に対処しているだけでなく、その設計哲学が本質的に強力であることにもあります。そのアーキテクチャは、Ethereum のようなハイステークスの環境に最適な、堅牢でシンプル、かつ検証可能な基盤を提供します。
オープン スタンダードはカスタム設計よりも優れているのはなぜですか?ソフトウェア エコシステム全体をゼロから構築する必要があるカスタム命令セット アーキテクチャ (ISA) とは異なり、RISC-V は成熟したオープン スタンダードであり、3 つの主な利点があります。成熟したエコシステム RISC-V を採用することで、Ethereum はコンピュータ サイエンスの数十年にわたる集合的な進歩を活用できます。Justin Drake が説明しているように、これにより Ethereum は世界クラスのツールに直接アクセスできます。「LLVM と呼ばれるインフラストラクチャ コンポーネントがあります。これは、高水準プログラミング言語をさまざまなバックエンド ターゲットの 1 つにコンパイルできるコンパイラ ツールチェーンです。そのバックエンドの 1 つが RISC-V です。したがって、RISC-V をサポートすれば、LLVM がサポートするすべての高水準言語を自動的にサポートすることになります。」これにより、開発者の参入障壁が大幅に下がり、Rust、C++、Go などの言語に精通している何百万人もの開発者が簡単に使い始めることができます。
ミニマリスト設計哲学 RISC-V のミニマリズムは意図的な特徴であり、制限ではありません。基本命令セットは約 47 個の命令のみで構成されているため、仮想マシンの中核は非常にシンプルです。このシンプルさは、信頼できるコードベースが小さいほど監査や形式検証が容易になるため、セキュリティ上の大きな利点となります。
ゼロ知識証明のデファクトスタンダード さらに重要なのは、zkVM エコシステムがすでにその選択を行っていることです。Justin Drake 氏が指摘するように、Ethproofs のデータには明確な傾向が見られます。
「RISC-V は、zkVM バックエンドの主要な命令セットアーキテクチャ (ISA) です。」
Ethereum ブロックを証明できる 10 個の zkVM のうち 9 個が、ターゲットアーキテクチャとして RISC-V を選択しています。この市場の収束は強いシグナルを発しています。イーサリアムによるRISC-Vの採用は、単なる投機的な実験ではなく、ゼロ知識の未来を築くプロジェクトによって認められた実績のある標準規格に沿ったものです。
実行だけでなく、信頼のために生まれる
…RISC-Vは、主にユーザーモード（スマートコントラクトのような信頼されていないアプリケーション用）とスーパーバイザーモード（信頼できる「実行カーネル」用）という異なるレベルの操作を定義します。CartesiのDiego氏は、この点について詳しく説明し、「オペレーティングシステム自体は、他のコードによる影響を受けないように保護する必要があります。異なるプログラム実行を互いに分離する必要があり、これらのメカニズムはすべてRISC-V標準の一部です。」
RISC-Vアーキテクチャでは、ユーザーモードで実行されるスマートコントラクトはブロックチェーンの状態に直接アクセスできません。代わりに、特別なECALL（環境呼び出し）命令を介して、スーパーバイザーモードで実行される信頼できるカーネルへのアクセスを要求する必要があります。このメカニズムは、EVM がソフトウェア サンドボックスに完全に依存する場合よりも堅牢で検証が容易な、ハードウェアで強制されるセキュリティ境界を確立します。Vitalikのビジョン
この移行は、システムの安定性と後方互換性を確保するための段階的な多段階プロセスとして構想されています。Ethereum創設者のVitalik Buterin氏が述べたように、このアプローチは、急進的な「革命的」な変化ではなく、「進化的」な開発を目指しています。
第一段階：プリコンパイルの置き換え
初期段階では、新しい仮想マシン（VM）に限定的な機能を導入する保守的なアプローチを採用します。Vitalik Buterin氏が示唆するように、「プリコンパイル機能の置き換えなど、新しいVMの限定的なユースケースから始めることができます。」具体的には、新しいEVMプリコンパイル機能の追加を一時停止し、代わりにホワイトリストに登録された承認済みのRISC-Vプログラムを通じて必要な機能を実装します。このアプローチにより、新しいVMはメインネット上の低リスク環境でフィールドテストを実施でき、Ethereumクライアントは2つの実行環境間の仲介役として機能します。次のフェーズでは、新しいVMをユーザーが直接アクセスできるようにします。スマートコントラクトには、バイトコードがEVMかRISC-Vかを示すタグを付けることができます。重要な機能はシームレスな相互運用性、「つまり、両方のタイプのコントラクトが相互に呼び出すことができる」ことです。この機能はシステムコール（ECALL）を通じて実現され、両方のVMが同じエコシステム内で連携できるようになります。最終的な目標は、最小限のプロトコルを実現することです。このフェーズでは、EVMは新しいVM内の実装として実装されます。標準化されたEVMは、ネイティブRISC-V L1上で実行される形式検証済みのスマートコントラクトになります。これにより、レガシーアプリケーションの永続的なサポートが確保されると同時に、クライアント開発者は簡素化された実行エンジンを維持できるため、複雑さとメンテナンスコストが大幅に削減されます。
エコシステムへの波及効果
EVMからRISC-Vへの移行は、単なるコアプロトコルの変更にとどまりません。Ethereumエコシステム全体に大きな影響を与えます。この変革は、開発者エクスペリエンスを再構築するだけでなく、レイヤー2ソリューションの競争環境を根本的に変え、新たな経済検証モデルを生み出すでしょう。
ロールアップの再配置：楽観的 vs. ZK
L1でのRISC-V実行層の採用は、2つの主要なロールアップに明確な影響を与えます。
Optimistic Rollups（ArbitrumやOptimismなど）は、アーキテクチャ上の課題に直面しています。これらのセキュリティモデルは、不正行為の証明を解決するために、L1 EVMを介して紛争中のトランザクションを再実行することに依存しています。このモデルは、L1 EVMが置き換えられた場合、完全に崩壊します。これらのプロジェクトは、新しいL1 VMに特化した不正行為の証明システムを設計するために大規模なエンジニアリングの見直しを行うか、Ethereumのセキュリティモデルから完全に切り離すかという難しい選択に直面しています。対照的に、ZK Rollupsは大きな戦略的優位性を持つでしょう。ZK Rollupsの大部分は、既に内部命令セットアーキテクチャ（ISA）としてRISC-Vを使用しています。「同じ言語を話す」L1は、より緊密で効率的な統合を可能にします。Justin Drakeは、「ネイティブロールアップ」という将来ビジョンを提案しました。これは、L2が実質的にL1独自の実行環境の特殊なインスタンスとなり、L1の組み込みVMを活用してシームレスな決済を実現するというものです。この連携により、以下の変化がもたらされます。
· テクノロジースタックの簡素化：L2チームは、社内のRISC-V実行環境とEVMの間に複雑なブリッジを構築する必要がなくなります。 · ツールとコードの再利用：L1 RISC-V環境用に開発されたコンパイラ、デバッガ、形式検証ツールをL2で直接使用できるため、開発コストが大幅に削減されます。 · 経済的インセンティブの連携：L1のガス料金は、RISC-VベースのZK検証の実際のコストをより正確に反映し、より合理的な経済モデルを実現します。開発者とユーザーのための新時代 Ethereum開発者にとって、この移行は混乱を招くものではなく、段階的に進むでしょう。開発者は、より広範で成熟したソフトウェア開発エコシステムにアクセスできるようになります。Vitalik Buterin氏が指摘したように、開発者は「Rustでコントラクトを記述でき、これらのオプションは共存可能」になります。同時に、彼は「スマートコントラクトロジックの洗練された設計により、SolidityとVyperは引き続き人気を博すだろう」と予測しています。 LLVMツールチェーンを通じて主流のプログラミング言語とその膨大なライブラリリソースを利用するという移行は、革命的な出来事となるでしょう。Vitalik氏はこれを「Node.jsのような体験」に例え、開発者がオンチェーンとオフチェーンのコードを同じ言語で記述し、統合開発を実現できると述べました。ユーザーにとって、この変革は最終的に低コストで高性能なネットワーク体験をもたらします。プルーフコストは、取引あたり数ドルから数セント以下へと、約100分の1に削減されると予想されています。これは、L1手数料とL2決済手数料の削減に直結します。この経済的実現可能性により、「ギガガスL1」というビジョンが実現し、約10,000TPSを目標とすることで、将来的にはより複雑で高価値なオンチェーンアプリケーションへの道が開かれます。Succinct LabsとSP1：プルーフの未来を今日構築 
Ethereumは成長に向けて準備が整っています。「L1のスケーリング、ブロックチェーンのスケーリング」は、EFプロトコルクラスターにおける戦略的課題です。今後6～12ヶ月で大幅なパフォーマンス向上が期待されます。 https://blog.ethereum.org/2025/07/31/lean-ethereum
Succinct Labsのようなチームは、RISC-Vの理論的な利点を実際に実証しており、彼らの研究成果はこの提案の妥当性を立証する強力な事例となっています。
Succinct LabsのSP1は、RISC-Vをベースにした高性能なオープンソースzkVMであり、この新しいアーキテクチャアプローチの実現可能性を実証しています。SP1は「プリコンパイル中心」の哲学を採用し、EVMの暗号化ボトルネックをシームレスに解決します。低速でハードコードされたプリコンパイルに依存する従来のアプローチとは異なり、SP1はKeccakハッシュなどの高負荷な演算を、標準のECALL命令を介して呼び出される、特別に設計され、手動で最適化されたZK回路にオフロードします。このアプローチは、カスタムハードウェアのパフォーマンスとソフトウェアの柔軟性を組み合わせ、開発者により効率的でスケーラブルなソリューションを提供します。 Succinct Labsは既に実世界に影響を与えています。同社のOP Succinct製品はSP1を活用し、Optimistic Rollupsのゼロ知識証明（ZK-ify）を可能にしています。Succinctの共同創設者であるUma Roy氏は、「OP StackのRollupsを使えば、ファイナリティと引き出しに7日間待つ必要がなくなり、わずか1時間で承認を得られるようになりました。これは驚異的な速度向上です」と説明しています。この画期的な進歩は、OP Stackエコシステム全体の重要な問題点を解消するものです。さらに、SuccinctのインフラストラクチャであるSuccinct Prover Networkは、分散型証明生成市場として設計されており、検証可能な計算の未来に向けた現実的な経済モデルを実証しています。彼らの取り組みは単なる概念実証ではなく、この記事で説明されているように、未来に向けた実用的な青写真です。
イーサリアムがリスクを軽減する方法
RISC-Vの大きな利点は、形式検証の聖杯、つまり数学を通してシステムの正しさを証明するという目標を実現可能なものにしていることです。EVMの仕様はイエローペーパーに自然言語で記述されており、形式化が困難です。一方、RISC-Vには機械可読な公式SAIL仕様があり、その動作に関する明確な「ゴールデンリファレンス」を提供しています。
これにより、さらに強力なセキュリティへの道が開かれます。イーサリアム財団のアレックス・ヒックス氏が指摘したように、「zkVM RISC-V回路と公式RISC-V仕様をLean言語に抽出し、形式検証を行う」作業がすでに進行中です。これは画期的な開発であり、誤りのある人間による実装から検証可能な数学的証明へと信頼を移行させ、ブロックチェーンセキュリティの新たな高みを切り開きます。
移行の主なリスク
RISC-VアーキテクチャのL1には多くの利点がある一方で、新たな複雑な課題も生じています。
ガスメータリング
汎用命令セットアーキテクチャ（ISA）向けに決定論的で公平なガスモデルを作成することは、未解決の課題です。単純な命令カウント方法は、サービス拒否攻撃に対して脆弱です。たとえば、攻撃者はキャッシュミスを繰り返しトリガーするプログラムを作成し、非常に低いガス料金で大量のリソースを消費させる可能性があります。これは、ネットワークの安定性と経済モデルに重大な課題をもたらします。
ツールチェーンのセキュリティと「再現可能なビルド」
これは、移行における最も重大でありながら、しばしば過小評価されているリスクです。セキュリティモデルは、オンチェーン仮想マシンへの依存から、非常に複雑で脆弱性が存在することが知られているオフチェーンコンパイラ（LLVMなど）への依存へと移行しています。攻撃者はコンパイラの脆弱性を悪用し、一見無害なソースコードを悪意のあるバイトコードに変換する可能性があります。さらに、チェーン上のコンパイル済みバイナリが公開されているソースコードと完全に一致していることを保証すること、つまり「再現可能なビルド」の問題も非常に困難です。ビルド環境のわずかな違いによって異なるバイナリが生成され、透明性と信頼性に影響を与える可能性があります。これらの問題は、開発者とユーザーのセキュリティにとって厳しい試練となります。
緩和戦略
今後の課題としては、多層的な防御戦略が挙げられます。
段階的なプロモーション
この変革は、一連のコアトレードオフに焦点を当てています。
· ZK ネイティブ アーキテクチャによる大幅なパフォーマンス向上と、下位互換性の差し迫った必要性とのバランス。
· 簡素化されたプロトコルのセキュリティ上の利点と、EVM の大規模なネットワーク効果の慣性。
· 汎用エコシステムのパワーと、複雑なサードパーティ ツールチェーンに依存するリスク。
最終的に、このアーキテクチャ変革は、Lean Execution の約束を実現するための鍵となり、Lean Ethereum ビジョンの重要な要素となります。これにより、Ethereum の L1 は、単純なスマート コントラクト プラットフォームから、検証可能な計算の広大な世界をサポートするように設計された、効率的で安全な決済およびデータ可用性レイヤーへと変革されます。
ヴィタリック・ブテリン氏が述べたように、「最終目標は…あらゆるものにZK-snarksを提供することです。」Ethproofsのようなプロジェクトは、この変革のための客観的なデータと共同プラットフォームを提供し、Succinct LabsチームはSP1 zkVMの実用化を通じて、この未来に向けた実用的な青写真を提供しています。RISC-Vを採用することで、Ethereumは自身のスケーラビリティのボトルネックを解決するだけでなく、ハッシュと署名に次ぐ3番目に重要な暗号プリミティブであるSNARKを搭載した次世代インターネットの基盤となる信頼層としての地位を確立しています。世界を証明するソフトウェアは、暗号化の新時代を切り開きます。詳細はこちら:
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