خريطة شاملة لسباق الحوسبة المتوازية في Web3: ما هي أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
"مثلث المستحيل" في blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان"، "اللامركزية"، "قابلية التوسع" يكشف عن التوازن الأساسي في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أقصى درجات الأمان، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "قابلية التوسع"، يتم تقسيم الحلول الرئيسية لتوسيع blockchain المتاحة في السوق حاليًا وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تنفيذ التوسع المعزز: تحسين القدرة التنفيذية في الموقع، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والأنوية المتعددة
توسيع عزل الحالة: تقسيم الحالة أفقيًا / شارد، مثل تقسيم الشارد، UTXO، الشبكات الفرعية المتعددة
توسيع من نوع التفويض خارج السلسلة: وضع التنفيذ خارج السلسلة، مثل Rollup و Coprocessor و DA
توسيع نوع فك الارتباط الهيكلي: هيكلية Modular، تشغيل متعاون، مثل سلسلة الوحدات، مرتبة مشتركة، Rollup Mesh
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل بدون حالة، وغيرها، تغطي عدة مستويات من التنفيذ والحالة والبيانات والهياكل، وهي نظام توسيع متكامل "متعدد الطبقات ومتعاون، ومركب من وحدات". في حين أن هذه المقالة تركز بشكل رئيسي على طريقة التوسع التي تعتمد على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة معمارية، حيث يصبح حجم التوازي تدريجيًا أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، وزيادة تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
التوازي على مستوى الحساب (Account-level): يمثل مشروع Solana
التوازي على مستوى الكائن (Object-level): يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات (Transaction-level): يمثل المشروع Monad، Aptos
مستوى الاستدعاء / مايكرو VM المتوازي (Call-level / MicroVM): يمثل مشروع ميغا إيث
التوازي على مستوى التعليمات (Instruction-level): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التوازي غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتمثل في نظام الوكلاء الذكيين (نموذج الوكيل / الممثل)، وهو ينتمي إلى نمط آخر من حسابات التوازي، كنظام رسائل بين السلاسل / غير متزامن (نموذج غير متزامن للكتل)، حيث يعمل كل وكيل ك"عملية ذكية مستقلة"، حيث يتم إرسال الرسائل بشكل غير متزامن بنمط متوازي، مدفوعاً بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi.
إن حلول التوسع المعروفة مثل Rollup أو تقنيات تقسيم الشريحة، تنتمي إلى آليات التزامن على مستوى النظام، وليست ضمن الحوسبة المتوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الحلول للتوسع ليست محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها لمقارنة أوجه التشابه والاختلاف في مفاهيم الهيكلة.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM: كسر حدود الأداء في التوافق
تطور الهيكل المعالج المتسلسل لإيثيريوم حتى الآن، حيث شهد تجارب توسيع متعددة مثل التجزئة، والتجميع، والهياكل المودولارية، ولكن لا يزال عنق الزجاجة في قدرة التنفيذ لم يشهد突破اً أساسياً. ولكن في الوقت نفسه، تظل EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين وإمكانات النظام البيئي الحالية لعقود الذكية. ولذلك، فإن سلسلة EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي يجمع بين توافق النظام البيئي وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت تتجه نحو أن تكون الاتجاه المهم في جولة جديدة من التطوير. يعتبر Monad وMegaETH من أبرز المشاريع في هذا الاتجاه، حيث يقومان ببناء هيكل معالجة EVM المتوازي الموجه نحو السيناريوهات ذات التوازي العالي وقدرة التخزين العالية، من خلال التأجيل في التنفيذ وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هي سلسلة كتل من الطبقة الأولى عالية الأداء مصممة من جديد لـ Ethereum Virtual Machine (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ الإجماع بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة الإجماع، بينما يتم تنفيذ التنفيذ بالتوازي المتفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة الإجماع والتخزين، تقدم Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسينًا من النهاية إلى النهاية.
Pipelining: آلية تنفيذ متعددة المراحل بالتوازي
تُعد Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بشكل متوازي، حيث تتمثل الفكرة الجوهرية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يهدف إلى زيادة السعة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) الوصول إلى توافق الآراء (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وإرسال الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلسلة التقليدية، عادةً ما يكون توافق المعاملات والتنفيذ عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشدة من توسيع الأداء. قامت Monad بتطبيق "التنفيذ غير المتزامن" لتحقيق توافق الطبقة اللامتزامنة، وتنفيذ الطبقة اللامتزامنة، وتخزين غير متزامن. هذا يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة (block time) ووقت التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع (طبقة الإجماع) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقود.
عملية التنفيذ (طبقة التنفيذ) تُ triggered بشكل غير متزامن بعد اكتمال الإجماع.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الدخول مباشرة في عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة إلى انتظار الانتهاء من التنفيذ.
التنفيذ المتوازي المتفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تعتمد الإيثريوم التقليدية على نموذج تنفيذي صارم متسلسل لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، على افتراض أن معظم المعاملات لا تحتوي على تعارضات حالة.
تشغيل "مكتشف التضارب (Conflict Detector))" لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة (مثل تضارب القراءة / الكتابة).
إذا تم الكشف عن تضارب، سيتم تسلسل تنفيذ المعاملات المتعارضة مرة أخرى لضمان صحة الحالة.
اختارت Monad مساراً متوافقاً: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التعارضات بشكل ديناميكي أثناء عملية التنفيذ، مما يجعلها أشبه بإيثيريوم ذو أداء عالٍ، مما يسهل تحقيق نضوج الانتقال إلى نظام EVM البيئي، وهي معجل للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 لـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية وقابلة للتوسع ومتوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كبلوكشين L1 مستقل، أو كطبقة تنفيذ معززة على إيثيريوم أو كعنصر معياري. الهدف الرئيسي من تصميمها هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتنفيذ بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التزامن داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG الاعتماد على الحالة (توجيه الاعتماد على الحالة) وآلية التزامن المعيارية، التي تشترك في بناء نظام تنفيذ متوازي موجه "للخيوط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (مايكرو-آلة افتراضية): الحساب هو الخيط
ميغا إيث (MegaETH) قدمت نموذج التنفيذ "ماكينة افتراضية صغيرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "خيطية"، ويقدم أدنى وحدة عزل للتجدولة المتوازية. هذه الآلات الافتراضية تتواصل فيما بينها عبر الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging) بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالعمل بشكل مستقل، وتخزين مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
DAG الاعتماد على الدولة: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتمادات
ميغا إيث (MegaETH) قامت ببناء نظام جدولة يعتمد على علاقة الوصول إلى حالة الحسابات يعتمد على DAG، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي يعتمد على الاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، وكل معاملة تعدل أي حسابات وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها بالكامل كعلاقة اعتمادية. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما يتم جدولة المعاملات التي لها علاقة اعتمادية وفقًا لترتيب توبولوجي بشكل تسلسلي أو مؤجل. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة خلال عملية التنفيذ المتزامن.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاسترجاع
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع الانتظار ؛ يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر النموذج التقليدي لآلة الحالة ذات الخيط الواحد EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو VM على مستوى الحساب، وتخطيط المعاملات عبر رسم بياني يعتمد على الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنه منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → عملية التنفيذ"، مما يوفر فكرة جديدة نموذجية لبناء أنظمة عالية الأداء من الجيل التالي على السلسلة.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل بشكل كامل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظرياً، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكن من الصعب أيضاً التحكم في التعقيد، مما يجعلها تشبه نظام تشغيل موزع فائق تحت مفهوم إيثيريوم.
تختلف فلسفة التصميم لكل من Monad و MegaETH بشكل كبير عن تقسيم السلاسل (Sharding): حيث يقوم تقسيم السلاسل بتقسيم blockchain عموديًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا Shards)، وكل سلسلة فرعية مسؤولة عن جزء من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الطبقة الشبكية؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها أفقيًا فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال تنفيذ متوازي داخلي في السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع blockchain من خلال التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على تحسين مسار الإنتاجية، بهدف أساسي هو زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وهيكل الميكرو آلة الافتراضية (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكتشين من المستوى الأول (L1) متعددة الطبقات ومتوازية، يُطلق على آلية الحساب المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل المشترك بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل إثباتات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ المعتمدة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup
معالجة خطوط الأنابيب غير المتزامنة على مدار دورة الحياة بالكامل: تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملة المختلفة (مثل الإجماع، والتنفيذ، والتخزين) وتستخدم أسلوب المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالتقدم بشكل مستقل ومتوازي، وبالتالي زيادة كفاءة المعالجة الإجمالية.
التنفيذ المتوازي لآلتين افتراضيتين (Dual VM Parallel Execution): تدعم Pharos بيئات الآلات الافتراضية EVM وWASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة حسب الحاجة. لا تعزز هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية مرونة النظام فحسب، بل تعزز أيضًا قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
الشبكات المعالجة الخاصة (SPNs): SPNs هي مكونات رئيسية في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المعيارية، مخصصة لمعالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز قابلية توسيع النظام وأداءه.
التوافق المعياري وآلية إعادة الرهن (Modular Consensus & Restaking): قدمت Pharos آلية توافق مرنة تدعم نماذج توافق متعددة (مثل PBFT، PoS، PoA)، ومن خلال بروتوكول إعادة الرهن (Restaking) تحقق الشبكة الرئيسية و SPNs.
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
Web3 الحوسبة الموازية: من سيكون أفضل حل للتوسيع الأصلي
خريطة شاملة لسباق الحوسبة المتوازية في Web3: ما هي أفضل الحلول للتوسع الأصلي؟
"مثلث المستحيل" في blockchain (Blockchain Trilemma) "الأمان"، "اللامركزية"، "قابلية التوسع" يكشف عن التوازن الأساسي في تصميم أنظمة blockchain، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع blockchain تحقيق "أقصى درجات الأمان، مشاركة الجميع، معالجة سريعة" في نفس الوقت. بالنسبة لموضوع "قابلية التوسع"، يتم تقسيم الحلول الرئيسية لتوسيع blockchain المتاحة في السوق حاليًا وفقًا للأنماط، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحساب المتوازي داخل السلسلة، Rollup، التقسيم، وحدة DA، الهيكلية المعيارية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل بدون حالة، وغيرها، تغطي عدة مستويات من التنفيذ والحالة والبيانات والهياكل، وهي نظام توسيع متكامل "متعدد الطبقات ومتعاون، ومركب من وحدات". في حين أن هذه المقالة تركز بشكل رئيسي على طريقة التوسع التي تعتمد على الحساب المتوازي.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة (intra-chain parallelism)، تركز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تقسيم طرق التوسع إلى خمس فئات، تمثل كل فئة سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة معمارية، حيث يصبح حجم التوازي تدريجيًا أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، وزيادة تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التوازي غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتمثل في نظام الوكلاء الذكيين (نموذج الوكيل / الممثل)، وهو ينتمي إلى نمط آخر من حسابات التوازي، كنظام رسائل بين السلاسل / غير متزامن (نموذج غير متزامن للكتل)، حيث يعمل كل وكيل ك"عملية ذكية مستقلة"، حيث يتم إرسال الرسائل بشكل غير متزامن بنمط متوازي، مدفوعاً بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi.
إن حلول التوسع المعروفة مثل Rollup أو تقنيات تقسيم الشريحة، تنتمي إلى آليات التزامن على مستوى النظام، وليست ضمن الحوسبة المتوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بشكل متوازي"، بدلاً من زيادة درجة التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الحلول للتوسع ليست محور النقاش في هذه المقالة، ولكننا سنستخدمها لمقارنة أوجه التشابه والاختلاف في مفاهيم الهيكلة.
٢. سلسلة تعزيز التوازي EVM: كسر حدود الأداء في التوافق
تطور الهيكل المعالج المتسلسل لإيثيريوم حتى الآن، حيث شهد تجارب توسيع متعددة مثل التجزئة، والتجميع، والهياكل المودولارية، ولكن لا يزال عنق الزجاجة في قدرة التنفيذ لم يشهد突破اً أساسياً. ولكن في الوقت نفسه، تظل EVM وSolidity هما المنصات الأكثر قوة من حيث قاعدة المطورين وإمكانات النظام البيئي الحالية لعقود الذكية. ولذلك، فإن سلسلة EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي يجمع بين توافق النظام البيئي وتحسين أداء التنفيذ، أصبحت تتجه نحو أن تكون الاتجاه المهم في جولة جديدة من التطوير. يعتبر Monad وMegaETH من أبرز المشاريع في هذا الاتجاه، حيث يقومان ببناء هيكل معالجة EVM المتوازي الموجه نحو السيناريوهات ذات التوازي العالي وقدرة التخزين العالية، من خلال التأجيل في التنفيذ وتفكيك الحالة.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هي سلسلة كتل من الطبقة الأولى عالية الأداء مصممة من جديد لـ Ethereum Virtual Machine (EVM)، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، حيث يتم تنفيذ الإجماع بشكل غير متزامن (Asynchronous Execution) في طبقة الإجماع، بينما يتم تنفيذ التنفيذ بالتوازي المتفائل (Optimistic Parallel Execution) في طبقة التنفيذ. بالإضافة إلى ذلك، في طبقة الإجماع والتخزين، تقدم Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسينًا من النهاية إلى النهاية.
Pipelining: آلية تنفيذ متعددة المراحل بالتوازي
تُعد Pipelining الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بشكل متوازي، حيث تتمثل الفكرة الجوهرية في تقسيم عملية تنفيذ blockchain إلى مراحل مستقلة متعددة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يهدف إلى زيادة السعة وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملات (Propose) الوصول إلى توافق الآراء (Consensus) تنفيذ المعاملات (Execution) وإرسال الكتل (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: الإجماع - تنفيذ فك الارتباط غير المتزامن
في السلسلة التقليدية، عادةً ما يكون توافق المعاملات والتنفيذ عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشدة من توسيع الأداء. قامت Monad بتطبيق "التنفيذ غير المتزامن" لتحقيق توافق الطبقة اللامتزامنة، وتنفيذ الطبقة اللامتزامنة، وتخزين غير متزامن. هذا يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة (block time) ووقت التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وزيادة كفاءة استخدام الموارد.
التصميم الأساسي:
التنفيذ المتوازي المتفائل: تنفيذ متوازي متفائل
تعتمد الإيثريوم التقليدية على نموذج تنفيذي صارم متسلسل لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من معدل معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختارت Monad مساراً متوافقاً: تقليل التعديلات على قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأجيل كتابة الحالة واكتشاف التعارضات بشكل ديناميكي أثناء عملية التنفيذ، مما يجعلها أشبه بإيثيريوم ذو أداء عالٍ، مما يسهل تحقيق نضوج الانتقال إلى نظام EVM البيئي، وهي معجل للتوازي في عالم EVM.
تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
بخلاف تحديد L1 لـ Monad، يتم تحديد MegaETH كطبقة تنفيذ عالية الأداء ومتوازية وقابلة للتوسع ومتوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كبلوكشين L1 مستقل، أو كطبقة تنفيذ معززة على إيثيريوم أو كعنصر معياري. الهدف الرئيسي من تصميمها هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة قابلة للتنفيذ بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ عالي التزامن داخل السلسلة وقدرة استجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي تقدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG الاعتماد على الحالة (توجيه الاعتماد على الحالة) وآلية التزامن المعيارية، التي تشترك في بناء نظام تنفيذ متوازي موجه "للخيوط داخل السلسلة".
بنية Micro-VM (مايكرو-آلة افتراضية): الحساب هو الخيط
ميغا إيث (MegaETH) قدمت نموذج التنفيذ "ماكينة افتراضية صغيرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "خيطية"، ويقدم أدنى وحدة عزل للتجدولة المتوازية. هذه الآلات الافتراضية تتواصل فيما بينها عبر الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging) بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، مما يسمح للعديد من الآلات الافتراضية بالعمل بشكل مستقل، وتخزين مستقل، مما يجعلها متوازية بشكل طبيعي.
DAG الاعتماد على الدولة: آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتمادات
ميغا إيث (MegaETH) قامت ببناء نظام جدولة يعتمد على علاقة الوصول إلى حالة الحسابات يعتمد على DAG، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي يعتمد على الاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، وكل معاملة تعدل أي حسابات وتقرأ أي حسابات، يتم نمذجتها بالكامل كعلاقة اعتمادية. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتعارضة بشكل متوازي مباشرة، بينما يتم جدولة المعاملات التي لها علاقة اعتمادية وفقًا لترتيب توبولوجي بشكل تسلسلي أو مؤجل. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة خلال عملية التنفيذ المتزامن.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاسترجاع
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة (تنفيذ غير متكرر) ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل مكالمة غير متزامنة دون منع الانتظار ؛ يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن. معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بشكل عام، يقوم MegaETH بكسر النموذج التقليدي لآلة الحالة ذات الخيط الواحد EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو VM على مستوى الحساب، وتخطيط المعاملات عبر رسم بياني يعتمد على الحالة، واستبدال مكدس الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنه منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها بالكامل من "هيكل الحساب → هيكل الجدولة → عملية التنفيذ"، مما يوفر فكرة جديدة نموذجية لبناء أنظمة عالية الأداء من الجيل التالي على السلسلة.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل بشكل كامل، من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن لإطلاق أقصى إمكانيات التوازي. نظرياً، فإن الحد الأقصى للتوازي في MegaETH أعلى، ولكن من الصعب أيضاً التحكم في التعقيد، مما يجعلها تشبه نظام تشغيل موزع فائق تحت مفهوم إيثيريوم.
تختلف فلسفة التصميم لكل من Monad و MegaETH بشكل كبير عن تقسيم السلاسل (Sharding): حيث يقوم تقسيم السلاسل بتقسيم blockchain عموديًا إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (شظايا Shards)، وكل سلسلة فرعية مسؤولة عن جزء من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في توسيع الطبقة الشبكية؛ بينما يحتفظ كل من Monad و MegaETH بسلامة السلسلة الواحدة، حيث يتم توسيعها أفقيًا فقط في طبقة التنفيذ، مما يحقق تحسينات في الأداء من خلال تنفيذ متوازي داخلي في السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع blockchain من خلال التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل رئيسي على تحسين مسار الإنتاجية، بهدف أساسي هو زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال التنفيذ المؤجل (Deferred Execution) وهيكل الميكرو آلة الافتراضية (Micro-VM) لتحقيق المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos Network شبكة بلوكتشين من المستوى الأول (L1) متعددة الطبقات ومتوازية، يُطلق على آلية الحساب المتوازية الأساسية فيها اسم "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل المشترك بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، وتدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل إثباتات المعرفة الصفرية (ZK) وبيئات التنفيذ المعتمدة (TEE).
تحليل آلية الحساب المتوازي لشبكة Rollup