# Web3並行計算トラック全景図：ネイティブスケーリングの最適な解決策は？ブロックチェーンの「不可能な三角形」「セキュリティ」「非中央集権」「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにしており、ブロックチェーンプロジェクトが「極端なセキュリティ、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場で主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムによって区別され、以下が含まれます:* 実行強化拡張: 原地で実行能力を向上させる、例えば並列処理、GPU、マルチコア* ステートアイソレーション型スケーリング: 水平分割ステート / シャード、例えばシャーディング、UTXO、多サブネット* オフチェーンアウトソーシング型スケーリング: 実行をチェーン外に置く、例えば Rollup、コプロセッサ、DA* 構造デカップリング型拡張: アーキテクチャのモジュール化、協調運用、例えばモジュールチェーン、共有ソート、Rollup Mesh* 非同期並行型スケーリング: Actorモデル、プロセスの分離、メッセージ駆動、例えばエージェント、マルチスレッド非同期チェーンブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内の並列計算、Rollup、シャーディング、DA モジュール、モジュール化構造、アクターシステム、zk 証明圧縮、Stateless アーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーし、「多層協調、モジュールの組み合わせ」の完全なスケーリングシステムです。本稿では、並列計算を主流としたスケーリング方式について重点的に紹介します。チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)は、ブロック内部のトランザクション / 命令の並列実行に注目しています。並列メカニズムによって分類すると、そのスケーラビリティの方法は5つの大きなカテゴリーに分けられます。それぞれは異なる性能追求、開発モデル、アーキテクチャ哲学を代表しており、並列粒度は徐々に細かく、並列強度は高まり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑性と実装の難易度も高まります。* アカウントレベル(Account-level): プロジェクトSolanaを代表* オブジェクトレベル(Object-level): プロジェクトSuiを代表する* Transaction-level(: 代表プロジェクト Monad, Aptos* コールレベル / マイクロVM並列)コールレベル / マイクロVM(: プロジェクト MegaETHを代表*指導レベル)指導レベル(:代表的なプロジェクトGatlingXチェーン外非同期並行モデルは、Actorエージェント/Actorモデル)を代表としており、これは別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステム(の非ブロック同期モデル)として、各エージェントは独立して動作する「エージェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としない並列方式で動作します。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。私たちがよく知るRollupやシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行メカニズムに属し、チェーン内の並行計算には該当しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現し、単一のブロック/仮想マシン内部の並行度を向上させるものではありません。このようなスケーリングソリューションは本稿の主な議論の焦点ではありませんが、私たちはそれをアーキテクチャ理念の比較に使用します。## 二、EVMシステムの並行強化チェーン:互換性の中で性能の限界を突破するイーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、これまでにシャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなどの多くの拡張の試みを経てきましたが、実行層のスループットのボトルネックは依然として根本的な突破を見ていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も開発者基盤とエコシステムの潜在能力を持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系の並列強化チェーンはエコシステムの互換性と実行性能の向上を兼ね備えた重要な道筋として、新たな拡張の進化の重要な方向性となっています。MonadとMegaETHはこの方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発して、高い同時実行性と高スループットのシナリオを目指したEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。( Monadの並列計算メカニズムの解析Monadは、Ethereum仮想マシン)EVM###を再設計した高性能Layer1ブロックチェーンで、パイプライン処理(Pipelining)という基本的な並行性の概念に基づいています。合意層では非同期実行(Asynchronous Execution)を行い、実行層では楽観的並行実行(Optimistic Parallel Execution)を実現しています。さらに、合意層とストレージ層では、それぞれ高性能BFTプロトコル(MonadBFT)と専用データベースシステム(MonadDB)を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。**パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム**パイプライニングはモナドの並行実行の基本的な概念であり、その核心的な考え方はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立した段階に分割し、これらの段階を並行して処理することで立体的なパイプラインアーキテクチャを形成し、各段階が独立したスレッドまたはコアで実行されることによって、ブロックをまたいだ同時処理を実現し、最終的にはスループットの向上と遅延の低減を達成することです。これらの段階には以下が含まれます: 取引提案(提案)合意形成(合意)取引実行(実行)およびブロック提出(コミット)。**非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング**従来のブロックチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルはパフォーマンスの拡張を著しく制限しています。Monadは「非同期実行」により、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間(ブロック時間)と確認遅延を大幅に減少させ、システムの弾力性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用率を向上させます。コアデザイン:* コンセンサスプロセス(コンセンサス層)は取引の順序付けのみを担当し、契約ロジックを実行しません。* 実行プロセス(実行レイヤ)は、コンセンサスが完了した後に非同期でトリガーされます。* コンセンサスが完了した後、すぐに次のブロックのコンセンサスプロセスに入ります。実行が完了するのを待つ必要はありません。**オプティミスティック並列実行**従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを取っています。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。実行メカニズム:* Monadはすべてのトランザクションを楽観的に並行して実行し、大部分のトランザクション間に状態の競合がないと仮定します。* 同時に「衝突検出器(Conflict Detector)」を実行して、取引間で同じ状態(にアクセスしているかどうかを監視します)、例えば読み取り/書き込みの衝突(。* コンフリクトが検出された場合、コンフリクトトランザクションは直列化されて再実行され、状態の正確性が確保されます。Monadは互換性のあるパスを選択しました: EVMのルールをできるだけ変更せず、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に競合を検出することで並行性を実現します。これはパフォーマンス版のイーサリアムに似ており、高い成熟度を持ち、EVMエコシステムの移行が容易です。EVMの世界の並行加速器です。![Web3パラレルコンピューティングトラックの全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-dc016502755a30d5a95a8134f7586162() MegaETH の並列計算メカニズムの解析Monadとは異なるL1の定位において、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並行実行層として位置づけられ、独立したL1パブリックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層###Execution Layer(またはモジュール化コンポーネントとしても機能します。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を隔離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内での高並行実行と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG)有向無環状態依存グラフ(およびモジュール化同期メカニズムであり、これらが共同で「チェーン内スレッド化」に基づく並行実行システムを構築します。**マイクロVM)マイクロ仮想マシン(アーキテクチャ:アカウントはスレッドです**MegaETHは「各アカウントに1つのマイクロ仮想マシン)Micro-VM(」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」し、並行スケジューリングのための最小隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信)Asynchronous Messaging(を介して接続されており、同期呼び出しではなく、多くのVMが独立して実行および独立してストレージを持つことができ、自然に並行しています。**状態依存DAG:依存グラフに基づくスケジューリングメカニズム**MegaETHは、アカウント状態アクセス関係に基づくDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、)依存関係グラフ(のグローバル依存関係グラフをリアルタイムで維持します。各取引は、どのアカウントが変更され、どのアカウントが読み取られるかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引はトポロジカル順序に従って直列または遅延してスケジュールされます。依存関係グラフは、並行実行プロセス中の状態の一貫性と非重複書き込みを保証します。**非同期実行とコールバックメカニズム**MegaETHは、非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを用いて、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクトの呼び出しは非同期であり)再帰的な実行ではありません(、コントラクトAからB、BからCへの呼び出しの際、各呼び出しは非同期化され、ブロッキング待機は不要です; 呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ)Call Graph(に展開されます; 取引処理=非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並行スケジューリング。要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位で微小仮想機械のカプセル化を実現し、状態依存グラフを通じて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムで同期呼び出しスタックを置き換えます。それは「アカウント構造 → スケジューリング構造 → 実行プロセス」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアイデアを提供します。MegaETHは、アカウントとコントラクトを独立したVMに完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて究極の並列処理の可能性を解き放つというリファクタリングの道を選択しました。 理論的には、MegaETHは並列上限が高くなっていますが、複雑さを制御するのも難しく、イーサリアムの概念に基づく超分散型オペレーティングシステムのようなものです。![Web3パラレルコンピューティングトラックの全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューション？])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16(MonadとMegaETHのデザイン理念は、分片)Sharding(とは大きく異なる。分片はブロックチェーンを横方向に複数の独立したサブチェーン)分片Shards(に切り分け、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一のチェーンの制限を打破してネットワーク層の拡張を図る。一方、MonadとMegaETHは両方とも単一チェーンの完全性を保持し、実行層でのみ横方向に拡張し、単一チェーン内部での限界の並行実行最適化を通じて性能を突破する。両者はブロックチェーンの拡張パスにおける縦の強化と横の拡張の二つの方向を代表している。![Web3パラレルコンピューティングトラック全景図：ネイティブスケーリングのベストソリューション？])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-562daa8ae6acba834ef937bf88a742f0(MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、スループット最適化パスに主に集中し、チェーン内のTPSを向上させることを核心目標としています。)Deferred Execution(および)Micro-VM(アーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール化された全栈並列L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク)SPNs(の協調作業を通じて、複数の仮想マシン環境)EVMおよびWasm(をサポートし、ゼロ知識証明)ZK(、信頼実行環境)TEE(などの先進技術を統合しています。ロールアップ メッシュ並列計算解析:1. フルライフサイクル非同期パイプライン処理)Full Lifecycle Asynchronous Pipelining(: Pharosは取引の各段階)、例えばコンセンサス、実行、ストレージ(をデカップリングし、非同期処理方式を採用することで、各段階が独立して並行に行うことができ、全体の処理効率を向上させます。2. ダブル仮想マシンの並行実行)Dual VM Parallel Execution(: PharosはEVMとWASMの2つの仮想マシン環境をサポートし、開発者が必要に応じて適切な実行環境を選択できるようにしています。このダブルVMアーキテクチャは、システムの柔軟性を向上させるだけでなく、並行実行を通じてトランザクション処理能力を向上させます。3. 特殊処理ネットワーク)SPNs(: SPNsはPharosアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、特定のタイプのタスクやアプリケーションを処理するために特化したモジュール式のサブネットワークに似ています。SPNsを通じて、Pharosはリソースの動的配分とタスクの並列処理を実現し、システムのスケーラビリティと性能をさらに強化しました。4. モジュラーコンセンサスとリステーキング)Modular Consensus & Restaking(: Phar
Web3の並列計算の全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションの探求
Web3並行計算トラック全景図：ネイティブスケーリングの最適な解決策は？
ブロックチェーンの「不可能な三角形」「セキュリティ」「非中央集権」「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにしており、ブロックチェーンプロジェクトが「極端なセキュリティ、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場で主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムによって区別され、以下が含まれます:
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内の並列計算、Rollup、シャーディング、DA モジュール、モジュール化構造、アクターシステム、zk 証明圧縮、Stateless アーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーし、「多層協調、モジュールの組み合わせ」の完全なスケーリングシステムです。本稿では、並列計算を主流としたスケーリング方式について重点的に紹介します。
チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)は、ブロック内部のトランザクション / 命令の並列実行に注目しています。並列メカニズムによって分類すると、そのスケーラビリティの方法は5つの大きなカテゴリーに分けられます。それぞれは異なる性能追求、開発モデル、アーキテクチャ哲学を代表しており、並列粒度は徐々に細かく、並列強度は高まり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑性と実装の難易度も高まります。
チェーン外非同期並行モデルは、Actorエージェント/Actorモデル)を代表としており、これは別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステム(の非ブロック同期モデル)として、各エージェントは独立して動作する「エージェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としない並列方式で動作します。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知るRollupやシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行メカニズムに属し、チェーン内の並行計算には該当しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現し、単一のブロック/仮想マシン内部の並行度を向上させるものではありません。このようなスケーリングソリューションは本稿の主な議論の焦点ではありませんが、私たちはそれをアーキテクチャ理念の比較に使用します。
二、EVMシステムの並行強化チェーン:互換性の中で性能の限界を突破する
イーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、これまでにシャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなどの多くの拡張の試みを経てきましたが、実行層のスループットのボトルネックは依然として根本的な突破を見ていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も開発者基盤とエコシステムの潜在能力を持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系の並列強化チェーンはエコシステムの互換性と実行性能の向上を兼ね備えた重要な道筋として、新たな拡張の進化の重要な方向性となっています。MonadとMegaETHはこの方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発して、高い同時実行性と高スループットのシナリオを目指したEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。
( Monadの並列計算メカニズムの解析
Monadは、Ethereum仮想マシン)EVM###を再設計した高性能Layer1ブロックチェーンで、パイプライン処理(Pipelining)という基本的な並行性の概念に基づいています。合意層では非同期実行(Asynchronous Execution)を行い、実行層では楽観的並行実行(Optimistic Parallel Execution)を実現しています。さらに、合意層とストレージ層では、それぞれ高性能BFTプロトコル(MonadBFT)と専用データベースシステム(MonadDB)を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。
パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプライニングはモナドの並行実行の基本的な概念であり、その核心的な考え方はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立した段階に分割し、これらの段階を並行して処理することで立体的なパイプラインアーキテクチャを形成し、各段階が独立したスレッドまたはコアで実行されることによって、ブロックをまたいだ同時処理を実現し、最終的にはスループットの向上と遅延の低減を達成することです。これらの段階には以下が含まれます: 取引提案(提案)合意形成(合意)取引実行(実行)およびブロック提出(コミット)。
非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング
従来のブロックチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルはパフォーマンスの拡張を著しく制限しています。Monadは「非同期実行」により、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間(ブロック時間)と確認遅延を大幅に減少させ、システムの弾力性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用率を向上させます。
コアデザイン:
オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを取っています。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。
実行メカニズム:
Monadは互換性のあるパスを選択しました: EVMのルールをできるだけ変更せず、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に競合を検出することで並行性を実現します。これはパフォーマンス版のイーサリアムに似ており、高い成熟度を持ち、EVMエコシステムの移行が容易です。EVMの世界の並行加速器です。
![Web3パラレルコンピューティングトラックの全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-dc016502755a30d5a95a8134f7586162.webp(
) MegaETH の並列計算メカニズムの解析
Monadとは異なるL1の定位において、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並行実行層として位置づけられ、独立したL1パブリックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層###Execution Layer(またはモジュール化コンポーネントとしても機能します。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を隔離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内での高並行実行と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG)有向無環状態依存グラフ(およびモジュール化同期メカニズムであり、これらが共同で「チェーン内スレッド化」に基づく並行実行システムを構築します。
マイクロVM)マイクロ仮想マシン(アーキテクチャ:アカウントはスレッドです
MegaETHは「各アカウントに1つのマイクロ仮想マシン)Micro-VM(」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」し、並行スケジューリングのための最小隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信)Asynchronous Messaging(を介して接続されており、同期呼び出しではなく、多くのVMが独立して実行および独立してストレージを持つことができ、自然に並行しています。
状態依存DAG:依存グラフに基づくスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウント状態アクセス関係に基づくDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、)依存関係グラフ(のグローバル依存関係グラフをリアルタイムで維持します。各取引は、どのアカウントが変更され、どのアカウントが読み取られるかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引はトポロジカル順序に従って直列または遅延してスケジュールされます。依存関係グラフは、並行実行プロセス中の状態の一貫性と非重複書き込みを保証します。
非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは、非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを用いて、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクトの呼び出しは非同期であり)再帰的な実行ではありません(、コントラクトAからB、BからCへの呼び出しの際、各呼び出しは非同期化され、ブロッキング待機は不要です; 呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ)Call Graph(に展開されます; 取引処理=非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並行スケジューリング。
要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位で微小仮想機械のカプセル化を実現し、状態依存グラフを通じて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムで同期呼び出しスタックを置き換えます。それは「アカウント構造 → スケジューリング構造 → 実行プロセス」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアイデアを提供します。
MegaETHは、アカウントとコントラクトを独立したVMに完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて究極の並列処理の可能性を解き放つというリファクタリングの道を選択しました。 理論的には、MegaETHは並列上限が高くなっていますが、複雑さを制御するのも難しく、イーサリアムの概念に基づく超分散型オペレーティングシステムのようなものです。
![Web3パラレルコンピューティングトラックの全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューション？])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp(
MonadとMegaETHのデザイン理念は、分片)Sharding(とは大きく異なる。分片はブロックチェーンを横方向に複数の独立したサブチェーン)分片Shards(に切り分け、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一のチェーンの制限を打破してネットワーク層の拡張を図る。一方、MonadとMegaETHは両方とも単一チェーンの完全性を保持し、実行層でのみ横方向に拡張し、単一チェーン内部での限界の並行実行最適化を通じて性能を突破する。両者はブロックチェーンの拡張パスにおける縦の強化と横の拡張の二つの方向を代表している。
![Web3パラレルコンピューティングトラック全景図：ネイティブスケーリングのベストソリューション？])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-562daa8ae6acba834ef937bf88a742f0.webp(
MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、スループット最適化パスに主に集中し、チェーン内のTPSを向上させることを核心目標としています。)Deferred Execution(および)Micro-VM(アーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール化された全栈並列L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク)SPNs(の協調作業を通じて、複数の仮想マシン環境)EVMおよびWasm(をサポートし、ゼロ知識証明)ZK(、信頼実行環境)TEE(などの先進技術を統合しています。
ロールアップ メッシュ並列計算解析: