Laporan Penelitian Kedalaman Perhitungan Paralel Web3: Jalur Utama untuk Skalabilitas Native

I. Pendahuluan: Skalabilitas adalah isu abadi, dan paralelisme adalah medan tempur utama

Sistem blockchain telah menghadapi masalah skalabilitas sejak diluncurkan. Kemampuan pemrosesan transaksi Bitcoin dan Ethereum terbatas, tidak dapat memenuhi kebutuhan aplikasi berskala besar. Selama sepuluh tahun terakhir, industri telah mencoba berbagai solusi skalabilitas, dari skalabilitas di dalam rantai hingga Layer 2, dari saluran status hingga Rollup. Rollup menjadi paradigma skalabilitas utama saat ini, tetapi masih belum mencapai batas "kinerja rantai tunggal" yang sebenarnya dari blockchain.

Perhitungan paralel di dalam rantai secara bertahap memasuki perhatian industri. Berbeda dengan perluasan di luar rantai, paralel di dalam rantai berusaha untuk membangun kembali mesin eksekusi, mengupgrade blockchain dari "eksekusi transaksi secara serial satu per satu" menjadi sistem dengan "multi-threading + pipeline + penjadwalan ketergantungan" yang memiliki tingkat concurrency tinggi. Ini tidak hanya dapat mewujudkan peningkatan throughput ratusan kali lipat, tetapi juga dapat menjadi prasyarat kunci untuk ledakan aplikasi kontrak pintar.

Komputasi paralel menantang pola dasar eksekusi kontrak pintar, mendefinisikan ulang logika dasar pengemasan transaksi, akses status, hubungan panggilan, dan tata letak penyimpanan. Tujuannya adalah untuk menyediakan dukungan infrastruktur yang berkelanjutan untuk aplikasi asli Web3 di masa depan. Paralel dalam rantai sedang menjadi variabel penentu dalam kompetisi Layer1 siklus baru, platform eksekusi kedaulatan generasi berikutnya di dunia Web3 mungkin akan lahir dari pertarungan ini.

Dua, Pemandangan Paradigma Perluasan: Lima Jenis Rute, Masing-Masing Memiliki Fokus

Skalabilitas sebagai salah satu topik terpenting dalam evolusi teknologi blockchain, telah melahirkan hampir semua jalur teknologi utama yang muncul dan berkembang selama hampir satu dekade terakhir. Saat ini telah terbentuk lima jalur dasar yang utama:

1. Ekspansi on-chain: meningkatkan ukuran blok, memperpendek waktu pembuatan blok, dll. Kelebihannya adalah menjaga konsistensi rantai tunggal, tetapi mudah terpapar risiko sentralisasi.

2. Ekspansi di luar rantai: saluran status dan sisi rantai. Memindahkan transaksi ke luar rantai, hanya menulis hasil akhir ke dalam rantai utama. Secara teori dapat memperluas throughput tanpa batas, tetapi ada masalah kepercayaan dan keamanan.

3. Layer2 Rollup: Eksekusi di luar rantai, verifikasi di dalam rantai. Saat ini merupakan solusi skalabilitas yang paling populer, tetapi memiliki masalah ketergantungan ketersediaan data.

4. Blockchain Modular: Memisahkan fungsi inti blockchain, diselesaikan oleh beberapa rantai khusus untuk menyelesaikan fungsi yang berbeda. Fleksibel tetapi dengan kompleksitas tinggi.

5. Perhitungan paralel dalam rantai: Mencapai pemrosesan konkuren transaksi atom dengan mengubah arsitektur mesin eksekusi. Perlu menulis ulang logika penjadwalan VM, memperkenalkan mekanisme penjadwalan sistem komputer modern.

Lima jenis jalur ini memiliki fokus masing-masing, mencerminkan trade-off antara kinerja, komposabilitas, keamanan, dan kompleksitas pengembangan dalam blockchain. Paralel dalam rantai menekankan peningkatan mendasar pada lapisan eksekusi, berusaha mendekati batas kinerja sistem terdistribusi modern tanpa merusak konsistensi dalam rantai.

Tiga, Peta Klasifikasi Komputasi Paralel: Lima Jalur dari Akun ke Instruksi

Teknologi komputasi paralel dapat dibagi menjadi lima jalur:

1. Paralel tingkat akun: diwakili oleh Solana, berdasarkan desain pemisahan akun-status, menentukan konflik melalui analisis statis kumpulan akun yang terlibat dalam transaksi.

2. Paralel tingkat objek: seperti Aptos dan Sui, memperkenalkan abstraksi semantik sumber daya dan modul, untuk penjadwalan unit "objek status" yang lebih halus.

3. Paralel Tingkat Transaksi: Eksplorasi Monad, Sei, Fuel, dll., membangun grafik ketergantungan di sekitar seluruh transaksi perdagangan, untuk melakukan eksekusi aliran paralel.

4. Paralelisme tingkat mesin virtual: seperti MegaETH, menyematkan kemampuan eksekusi bersamaan ke dalam logika penjadwalan instruksi dasar VM.

5. Paralelisme tingkat instruksi: Mengadopsi pemikiran eksekusi acak CPU modern, menganalisis penjadwalan setiap operasi, dan mengatur ulang secara paralel.

Dari akun ke instruksi, kedalaman paralel terus diperhalus, kompleksitas sistem dan kesulitan penjadwalan terus meningkat. Proses evolusi ini menandai pergeseran model komputasi blockchain dari buku besar konsensus urutan penuh tradisional menuju lingkungan eksekusi terdistribusi berkinerja tinggi.

Empat, Dua Jalur Utama Analisis Mendalam: Monad vs MegaETH

Dua jalur teknologi utama yang saat ini menjadi fokus pasar adalah Monad dan MegaETH.

Monad mewakili "membangun rantai komputasi paralel dari nol". Filsafat desainnya adalah untuk mendefinisikan ulang mesin eksekusi blockchain, dengan memanfaatkan teknologi basis data modern, mencapai kinerja tingkat juta TPS. Mekanisme inti mencakup kontrol konkurensi optimis, penjadwalan transaksi DAG, eksekusi tidak terurut, dan lain-lain. Monad mempertahankan kompatibilitas dengan EVM, dan mungkin menjadi lapisan eksekusi ideal untuk Layer 2 Rollup.

MegaETH mewakili "revolusi paralel di dalam EVM". Ini memilih untuk menerapkan kemampuan paralel di atas dasar EVM yang ada, memperkenalkan tumpukan panggilan asinkron dan mekanisme isolasi konteks eksekusi. Desain ini lebih ramah terhadap ekosistem Ethereum dan mungkin menjadi plugin percepatan kinerja untuk jaringan EVM L2.

Keduanya mewakili jalur yang berbeda dalam teknologi paralel: Monad mengejar terobosan paradigma, membangun kembali seluruh arsitektur eksekusi; MegaETH mengejar optimasi bertahap, mendorong peningkatan kinerja dengan menghormati batasan ekosistem yang ada. Mereka ditujukan untuk kelompok pengembang dan visi ekosistem yang berbeda, dan di masa depan mungkin akan saling melengkapi dalam arsitektur blockchain modular.

Lima, Peluang dan Tantangan Masa Depan Komputasi Paralel

Peluang yang dibawa oleh komputasi paralel untuk Web3 termasuk:

1. Menghapus batasan aplikasi, mendukung GameFi, AI Agent, dan aplikasi baru lainnya yang berinteraksi tinggi di blockchain.

2. Mendorong perombakan paradigma pengembangan dan rantai alat, melahirkan kerangka kontrak pintar paralel generasi baru.

3. Memberikan dukungan lapisan eksekusi berkinerja tinggi untuk blockchain yang termodular.

Namun, komputasi paralel juga menghadapi tantangan:

1. Tantangan teknis dalam jaminan konsistensi status dan penanganan konflik transaksi.

2. Model keamanan lingkungan eksekusi multithreading belum matang.

3. Masalah migrasi ekosistem pengembang dan batasan pemahaman.

Masa depan komputasi paralel adalah kemenangan rekayasa sistem dan juga ujian desain ekologi. Ini akan mendefinisikan kembali esensi blockchain, menjadi titik balik potensial dalam paradigma komputasi Web3.

Enam, Kesimpulan: Apakah komputasi paralel adalah jalur terbaik untuk ekspansi asli Web3?

Meskipun sulit untuk diimplementasikan, komputasi paralel mungkin adalah jalur penskalaan yang paling mendekati esensi blockchain. Ini mengatasi hambatan kinerja dengan membangun kembali model eksekusi itu sendiri, sambil mempertahankan model kepercayaan inti blockchain. Cara penskalaan yang "natif di rantai" ini menyediakan tanah yang berkelanjutan untuk kinerja aplikasi kompleks di dalam rantai.

Perhitungan paralel merekonstruksi "jiwa rantai". Meskipun bukan jalan pintas untuk menyelesaikan masalah jangka pendek, ini mungkin menjadi satu-satunya jalur solusi yang berkelanjutan dalam evolusi jangka panjang Web3. Kita sedang menyaksikan sebuah lompatan arsitektur yang mirip dengan transisi dari CPU tunggal ke OS multi-core, dan bentuk awal sistem operasi asli Web3 mungkin tersembunyi dalam eksperimen paralel di dalam rantai ini.