Peta Panorama Lintasan Komputasi Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Skalabilitas Asli?

"Segitiga Ketidakmungkinan" dari blockchain "keamanan", "desentralisasi", "skalabilitas" mengungkapkan trade-off mendasar dalam desain sistem blockchain, yaitu proyek blockchain sulit untuk mencapai "keamanan ekstrem, partisipasi universal, pemrosesan cepat" secara bersamaan. Mengenai topik "skalabilitas" yang abadi ini, solusi peningkatan kapasitas blockchain utama di pasar saat ini dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

• Melaksanakan peningkatan kapasitas eksekusi: Meningkatkan kemampuan eksekusi secara langsung, seperti paralel, GPU, multi-core
• Isolasi Status Ekspansi: Pemecahan Status Horizontal / Shard, seperti Sharding, UTXO, Multi-subnet
• Ekspansi tipe outsourcing off-chain: menempatkan eksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
• Ekspansi berbasis dekomposisi struktur: modularitas arsitektur, operasi kolaboratif, seperti rantai modul, penyusun bersama, Rollup Mesh
• Ekspansi koncurrent asinkron: Model Actor, isolasi proses, berbasis pesan, seperti agen, rantai asinkron multi-thread

Solusi skalabilitas blockchain meliputi: komputasi paralel dalam jaringan, Rollup, pemecahan, modul DA, struktur modular, sistem Actor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lain-lain, mencakup berbagai tingkat eksekusi, status, data, dan struktur, merupakan sistem skalabilitas lengkap "kolaborasi multilevel, kombinasi modular". Artikel ini fokus pada metode skalabilitas yang berorientasi pada komputasi paralel.

Kalkulasi paralel dalam rantai (intra-chain parallelism), fokus pada eksekusi paralel transaksi / instruksi di dalam blok. Berdasarkan mekanisme paralel, metode skalabilitas dapat dibagi menjadi lima kategori, masing-masing mewakili pencarian kinerja, model pengembangan, dan filosofi arsitektur yang berbeda, dengan granularitas paralel yang semakin halus, intensitas paralel yang semakin tinggi, kompleksitas penjadwalan yang juga semakin tinggi, serta kompleksitas pemrograman dan kesulitan implementasi yang semakin meningkat.

• Paralel tingkat akun(Tingkat akun): Mewakili proyek Solana
• Paralel tingkat objek (Object-level): Mewakili proyek Sui
• Paralel tingkat transaksi (: Mewakili proyek Monad, Aptos
• Tingkat panggilan / Micro VM paralel ) Tingkat panggilan / MicroVM (: Mewakili proyek MegaETH
• Paralelisme tingkat instruksi )Instruction-level(: Mewakili proyek GatlingX

Model konkuren asinkron di luar rantai, yang diwakili oleh sistem aktor )Agent / Actor Model(, termasuk dalam paradigma komputasi paralel lainnya, sebagai sistem pesan lintas rantai / asinkron )model non-blok sinkron (, setiap Agen berfungsi sebagai "proses pintar" yang berjalan secara independen, dengan cara paralel pesan asinkron, berbasis peristiwa, tanpa penjadwalan sinkron, proyek yang diwakili termasuk AO, ICP, Cartesi, dan lain-lain.

Dan solusi skalabilitas yang kita kenal, seperti Rollup atau sharding, termasuk dalam mekanisme konkruensi tingkat sistem, dan bukan dalam perhitungan paralel di dalam rantai. Mereka mencapai skalabilitas dengan "menjalankan beberapa rantai / domain eksekusi secara paralel", bukan dengan meningkatkan derajat paralel di dalam blok / mesin virtual tunggal. Solusi skalabilitas semacam ini bukanlah fokus pembahasan dalam artikel ini, tetapi kami tetap akan menggunakannya untuk perbandingan perbedaan dalam filosofi arsitektur.

![Peta Panorama Jalur Perhitungan Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2340d8a61251ba55c370d74178eec53e.webp(

Dua, EVM Sistem Rantai Pararel yang Ditingkatkan: Menerobos Batas Kinerja dalam Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga kini, melalui beberapa upaya skalabilitas seperti sharding, Rollup, dan arsitektur modular, tetapi hambatan throughput di lapisan eksekusi masih belum terobati secara fundamental. Namun, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar yang paling memiliki basis pengembang dan potensi ekosistem saat ini. Oleh karena itu, rantai peningkatan paralel EVM sebagai jalur kunci yang memperhatikan kompatibilitas ekosistem dan peningkatan kinerja eksekusi, sedang menjadi arah penting dalam evolusi skalabilitas baru. Monad dan MegaETH adalah proyek paling representatif dalam arah ini, masing-masing membangun arsitektur pemrosesan paralel EVM yang ditujukan untuk skenario dengan tingkat konkuren tinggi dan throughput tinggi, dari sudut pandang eksekusi tertunda dan pemecahan status.

) Analisis Mekanisme Perhitungan Paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer1 berkinerja tinggi yang dirancang ulang untuk Ethereum Virtual Machine ###EVM(, yang didasarkan pada pemrosesan pipa )Pipelining( sebagai konsep paralel dasar, dengan eksekusi asinkron di lapisan konsensus )Asynchronous Execution( dan eksekusi paralel optimis di lapisan eksekusi )Optimistic Parallel Execution(. Selain itu, di lapisan konsensus dan penyimpanan, Monad memperkenalkan protokol BFT berkinerja tinggi )MonadBFT( dan sistem basis data khusus )MonadDB( untuk mencapai optimisasi end-to-end.

Pipelining: Mekanisme eksekusi paralel multi-tahap

Pipelining adalah konsep dasar dari eksekusi paralel Monad, yang intinya adalah membagi proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur pipeline tiga dimensi, di mana setiap tahap berjalan di thread atau inti yang terpisah, untuk mencapai pemrosesan konkuren lintas blok, dan pada akhirnya meningkatkan throughput dan mengurangi latensi. Tahap-tahap ini termasuk: Proposisi Transaksi )Propose( Pencapaian Konsensus )Consensus( Eksekusi Transaksi )Execution( dan Pengajuan Blok )Commit(.

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Eksekusi Decoupled Asinkron

Dalam blockchain tradisional, konsensus dan eksekusi transaksi biasanya merupakan proses sinkron, dan model serial ini sangat membatasi skalabilitas kinerja. Monad mencapai konsensus lapisan asinkron, eksekusi lapisan asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron". Ini secara signifikan mengurangi waktu blok ) waktu blok ( dan latensi konfirmasi, membuat sistem lebih tangguh, proses lebih terperinci, dan pemanfaatan sumber daya lebih tinggi.

Desain Inti:

• Proses konsensus ) lapisan konsensus ( hanya bertanggung jawab untuk mengurutkan transaksi, tidak menjalankan logika kontrak.
• Proses eksekusi ) lapisan eksekusi ( dipicu secara asinkron setelah konsensus selesai.
• Setelah konsensus selesai, segera masuk ke proses konsensus blok berikutnya, tanpa perlu menunggu eksekusi selesai.

Eksekusi Paralel Optimis: Eksekusi Paralel yang Optimis

Ethereum tradisional menggunakan model serial yang ketat untuk eksekusi transaksi, untuk menghindari konflik status. Sementara itu, Monad mengadopsi strategi "eksekusi paralel optimis", yang secara signifikan meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi.

Mekanisme Eksekusi:

• Monad akan secara optimis menjalankan semua transaksi secara paralel, dengan asumsi sebagian besar transaksi tidak memiliki konflik status.
• Menjalankan "Detektor Konflik )Conflict Detector(" secara bersamaan untuk memantau apakah transaksi mengakses status yang sama ) seperti konflik baca/tulis (.
• Jika terdeteksi konflik, transaksi konflik akan diserialisasi dan dieksekusi ulang untuk memastikan kebenaran status.

Monad memilih jalur kompatibilitas: sesedikit mungkin mengubah aturan EVM, dalam proses eksekusi dengan menunda penulisan status, mendeteksi konflik secara dinamis untuk mencapai paralelisme, lebih mirip dengan Ethereum versi performa, kedewasaan yang baik memudahkan migrasi ekosistem EVM, adalah akselerator paralel untuk dunia EVM.

![Peta panorama jalur komputasi paralel Web3: Solusi terbaik untuk perluasan asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-dc016502755a30d5a95a8134f7586162.webp(

) Analisis Mekanisme Komputasi Paralel MegaETH

Berbeda dengan penentuan L1 dari Monad, MegaETH ditetapkan sebagai lapisan pelaksanaan paralel berkinerja tinggi yang kompatibel dengan EVM yang modular, dapat berfungsi sebagai blockchain publik L1 yang independen, maupun sebagai lapisan peningkatan eksekusi di Ethereum ###Execution Layer( atau komponen modular. Tujuan desain inti adalah untuk memisahkan logika akun, lingkungan eksekusi, dan status menjadi unit terkecil yang dapat dijadwalkan secara independen, untuk mencapai eksekusi paralel dengan tingkat konversi tinggi dan kemampuan respons yang rendah. Inovasi kunci yang diusulkan oleh MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + State Dependency DAG)Graf ketergantungan status terarah dan tidak melingkar( serta mekanisme sinkronisasi modular, bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang berfokus pada "threading dalam rantai".

Micro-VM) mesin virtual mikro( arsitektur: akun sama dengan utas

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mikro virtual machine per akun )Micro-VM(", yang "threading" lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron )Asynchronous Messaging(, bukan panggilan sinkron, sehingga banyak VM dapat dieksekusi secara independen dan disimpan secara independen, secara alami paralel.

State Dependency DAG: Mekanisme Penjadwalan yang Didorong oleh Grafik Ketergantungan

MegaETH membangun sistem penjadwalan DAG yang berbasis pada hubungan akses status akun, sistem ini secara real-time memelihara grafik ketergantungan global )Dependency Graph(, setiap transaksi memodifikasi akun mana yang dibaca, semua dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi yang tidak bertentangan dapat dieksekusi secara paralel, transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan secara serial atau ditunda sesuai urutan topologi. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan non-ulang selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi Asinkron dan Mekanisme Callback

B

Secara keseluruhan, MegaETH memecahkan model mesin status satu utas EVM tradisional, dengan mewujudkan pengemasan mikro mesin virtual berdasarkan akun, melakukan penjadwalan transaksi melalui grafik ketergantungan status, dan menggantikan tumpukan panggilan sinkron dengan mekanisme pesan asinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang dirancang ulang dari "struktur akun → arsitektur penjadwalan → alur eksekusi" secara menyeluruh, memberikan ide baru yang tingkat paradigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

MegaETH memilih jalur rekonstruksi: sepenuhnya mengabstraksi akun dan kontrak menjadi VM independen, melalui penjadwalan eksekusi asinkron untuk melepaskan potensi paralel yang ekstrem. Secara teoritis, batas paralel MegaETH lebih tinggi, tetapi juga lebih sulit mengontrol kompleksitas, lebih mirip dengan sistem operasi terdistribusi super di bawah konsep Ethereum.

![Web3 Paralleling Kompetisi Lanskap: Solusi Terbaik untuk Perluasan Asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp(

Monad dan MegaETH memiliki filosofi desain yang berbeda dengan sharding ) Sharding (: sharding membagi blockchain secara horizontal menjadi beberapa sub-rantai independen ) shards (, di mana setiap sub-rantai bertanggung jawab untuk sebagian transaksi dan status, memecahkan batasan rantai tunggal dalam perluasan lapisan jaringan; sementara Monad dan MegaETH mempertahankan integritas rantai tunggal, hanya melakukan perluasan horizontal di lapisan eksekusi, yang memungkinkan eksekusi paralel yang ekstrem dalam rantai tunggal untuk meningkatkan kinerja. Keduanya mewakili dua arah dalam jalur perluasan blockchain: penguatan vertikal dan perluasan horizontal.

![Peta Panorama Jalur Komputasi Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-562daa8ae6acba834ef937bf88a742f0.webp(

Proyek komputasi paralel seperti Monad dan MegaETH terutama berfokus pada jalur optimisasi throughput, dengan tujuan utama meningkatkan TPS dalam rantai, melalui eksekusi tertunda )Deferred Execution( dan arsitektur mikro-vm )Micro-VM( untuk mencapai pemrosesan paralel tingkat transaksi atau akun. Sementara itu, Pharos Network merupakan jaringan blockchain L1 yang modular dan paralel sepenuhnya, dengan mekanisme komputasi paralel inti yang disebut "Rollup Mesh". Arsitektur ini mendukung lingkungan multi-VM )EVM dan Wasm( melalui kerja sama antara mainnet dan jaringan pemrosesan khusus )SPNs(, dan mengintegrasikan teknologi canggih seperti bukti nol pengetahuan )ZK( dan lingkungan eksekusi tepercaya )TEE(.

Analisis Mekanisme Perhitungan Paralel Rollup Mesh:

1. Pemrosesan Pipa Asinkron Sepanjang Siklus Hidup ): Pharos memisahkan setiap tahap transaksi ( seperti konsensus, eksekusi, penyimpanan ), dan menggunakan metode pemrosesan asinkron, sehingga setiap tahap dapat dilakukan secara independen dan paralel, yang meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.
2. Eksekusi Paralel Dual VM (: Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual, EVM dan WASM, yang memungkinkan pengembang memilih lingkungan eksekusi yang sesuai sesuai kebutuhan. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem, tetapi juga meningkatkan kemampuan pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.
3. Penanganan Khusus Jaringan ) SPNs (: SPNs adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan jaringan modular yang dirancang untuk menangani jenis tugas atau aplikasi tertentu. Melalui SPNs, Pharos dapat mencapai alokasi sumber daya yang dinamis dan pemrosesan tugas secara paralel, lebih lanjut meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.
4. Konsensus Modular dan Mekanisme Restaking )Modular Consensus & Restaking(: Phar