Peta Panorama Jalur Komputasi Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Perluasan Asli?

I. Perhitungan Paralel: Paradigma Baru untuk Skala Blockchain

"Segitiga Tidak Mungkin" dari blockchain ( "keamanan", "desentralisasi", "skala" ) mengungkapkan trade-off mendasar dalam desain sistem blockchain, yaitu proyek blockchain sulit untuk mencapai "keamanan ekstrem, partisipasi universal, pemrosesan cepat" secara bersamaan. Mengenai topik abadi "skala", saat ini solusi ekspansi blockchain utama di pasar dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

• Melaksanakan peningkatan kapasitas eksekusi: meningkatkan kemampuan eksekusi secara langsung, seperti paralel, GPU, multi-inti
• Ekspansi isolasi status: pemisahan status horizontal/Shard, seperti shard, UTXO, banyak subnet
• Ekspansi tipe outsourcing off-chain: menempatkan eksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
• Ekspansi dengan Desain Terpisah: Modularitas arsitektur, operasi kolaboratif, seperti rantai modular, penyortir bersama, Rollup Mesh
• Ekspansi tipe konkuren asinkron: Model Aktor, isolasi proses, berbasis pesan, misalnya agen, rantai asinkron multi-thread

Solusi skala blockchain mencakup: komputasi paralel dalam rantai, Rollup, pemotongan, modul DA, struktur modular, sistem Aktor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lain-lain, mencakup beberapa tingkat pelaksanaan, status, data, dan struktur, merupakan sistem skala lengkap "kolaborasi multilapis, kombinasi modul". Artikel ini akan fokus pada metode skala utama berbasis komputasi paralel.

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

• Pararel tingkat akun ( Tingkat akun ): Mewakili proyek Solana
• Paralel tingkat objek ( Tingkat objek ): Mewakili proyek Sui
• Transaksi tingkat (Transaction-level): Mewakili proyek Monad, Aptos
• Panggilan tingkat / Micro VM paralel ( Call-level / MicroVM ): Mewakili proyek MegaETH
• Paralelisme tingkat instruksi(Tingkat instruksi): Mewakili proyek GatlingX

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

Dan solusi skalabilitas yang kita kenal, seperti Rollup atau sharding, termasuk dalam mekanisme konkuren tingkat sistem, bukan dalam komputasi paralel dalam rantai. Mereka mencapai skalabilitas melalui "menjalankan beberapa rantai/ domain eksekusi secara paralel", bukan dengan meningkatkan derajat paralelisme di dalam satu blok/ mesin virtual. Solusi skalabilitas semacam ini bukanlah fokus diskusi artikel ini, tetapi kita tetap akan menggunakannya untuk perbandingan perbedaan dalam konsep arsitektur.

Kedua, Rantai Peningkatan Paralel EVM: Memecahkan Batas Kinerja melalui Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga saat ini, melalui beberapa upaya skalabilitas seperti sharding, Rollup, dan arsitektur modular, tetapi kendala throughput di lapisan eksekusi masih belum mendapatkan terobosan mendasar. Namun, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar dengan basis pengembang dan potensi ekosistem yang paling kuat saat ini. Oleh karena itu, rantai yang ditingkatkan secara paralel EVM menjadi jalur kunci yang memperhatikan kompatibilitas ekosistem dan peningkatan kinerja eksekusi, dan sedang menjadi arah penting dalam evolusi skalabilitas baru. Monad dan MegaETH adalah proyek yang paling representatif dalam arah ini, masing-masing membangun arsitektur pemrosesan EVM yang ditujukan untuk skenario dengan konversi tinggi dan throughput tinggi, dengan pendekatan eksekusi tertunda dan dekomposisi status.

Analisis mekanisme komputasi paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer1 berkinerja tinggi yang dirancang ulang untuk Ethereum Virtual Machine (EVM), berdasarkan konsep paralelisme dasar (Pipelining), di mana eksekusi asinkron dilakukan 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 optimasi end-to-end.

Pipelining: Mekanisme eksekusi paralel multi-tahap

Pipelining adalah konsep dasar dari eksekusi paralel Monad, inti pemikirannya adalah membagi proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur pipa tiga dimensi, di mana setiap tahap berjalan di thread atau inti yang terpisah, mewujudkan pemrosesan paralel antar blok, dan pada akhirnya mencapai peningkatan throughput dan pengurangan latensi. Tahap-tahap ini meliputi: usulan transaksi (Propose) pencapaian konsensus (Consensus) eksekusi transaksi (Execution) dan pengajuan blok (Commit).

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Eksekusi Decoupled Asinkron

Dalam blockchain tradisional, konsensus transaksi dan eksekusi biasanya merupakan proses sinkron, model serial ini sangat membatasi skalabilitas kinerja. Monad mencapai konsensus lapisan asinkron, eksekusi lapisan asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron". Secara signifikan mengurangi waktu blok ( block time ) dan latensi konfirmasi, membuat sistem lebih tahan banting, 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 penyelesaian eksekusi.

Eksekusi Paralel Optimis:乐观并行执行

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

Mekanisme Eksekusi:

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

Monad memilih jalur yang kompatibel: meminimalkan perubahan pada aturan EVM, dalam proses eksekusi dengan menunda penulisan status dan mendeteksi konflik secara dinamis untuk mencapai paralelisme, lebih mirip dengan Ethereum versi performa, dengan kematangan yang baik dan mudah untuk melakukan migrasi ekosistem EVM, merupakan akselerator paralel di 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 penempatan L1 Monad, MegaETH dianggap sebagai lapisan eksekusi paralel berkinerja tinggi yang modular dan kompatibel dengan EVM, yang dapat berfungsi baik sebagai blockchain publik L1 yang mandiri 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 bersamaan yang tinggi di dalam rantai dan kemampuan respons yang rendah latensi. Inovasi kunci yang diusulkan oleh MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + State Dependency DAG)Graf ketergantungan status terarah tanpa lingkaran( dan mekanisme sinkronisasi modular, bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang berorientasi "threading dalam rantai."

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

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mesin virtual mikro untuk setiap akun )Micro-VM(", yang "meng-thread" lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi minimum untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron )Asynchronous Messaging(, bukan panggilan sinkron, banyak VM dapat dieksekusi secara independen, 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 yang mengubah akun tertentu dan membaca akun tertentu, semuanya dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi yang tidak bertentangan dapat dijalankan secara paralel, sedangkan transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan dalam urutan topologis secara serial atau ditunda. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan non-duplikat selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi asinkron dan mekanisme callback

B

Secara keseluruhan, MegaETH memecahkan model mesin status EVM satu utas tradisional, mewujudkan pengemasan micro virtual machine 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 setara dengan paradigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

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

![Web3 Paralel Komputasi Peta Panorama: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp(

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

![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 optimasi throughput, dengan tujuan utama untuk meningkatkan TPS dalam rantai, melalui penundaan eksekusi )Deferred Execution( dan arsitektur micro-virtual machine )Micro-VM( untuk mencapai pemrosesan paralel tingkat transaksi atau akun. Sementara itu, Pharos Network sebagai jaringan blockchain L1 yang modular dan penuh tumpukan, memiliki mekanisme komputasi paralel inti yang disebut "Rollup Mesh". Arsitektur ini mendukung lingkungan multi-virtual machine )EVM dan Wasm( melalui kerja sama antara jaringan utama dan jaringan pemrosesan khusus )SPNs(, dan mengintegrasikan teknologi canggih seperti bukti nol pengetahuan )ZK(, lingkungan eksekusi tepercaya )TEE(.

Analisis mekanisme komputasi paralel Rollup Mesh:

1. Pengolahan Pipa Asynchronous Sepanjang Siklus Hidup )Full Lifecycle Asynchronous Pipelining(: Pharos memisahkan setiap tahap transaksi ) seperti konsensus, eksekusi, penyimpanan ( dan menggunakan metode pengolahan asynchronous, sehingga setiap tahap dapat dilakukan secara independen dan paralel, yang pada gilirannya meningkatkan efisiensi pemrosesan keseluruhan.
2. Eksekusi Paralel Dual VM ): Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual EVM dan WASM, memungkinkan pengembang untuk memilih lingkungan eksekusi yang sesuai berdasarkan kebutuhan. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem, tetapi juga meningkatkan kapasitas pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.
3. Penanganan Khusus Jaringan ( SPNs ): SPNs adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan sub-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, yang lebih meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.
4. Konsensus Modular & Restaking(: Pharos memperkenalkan fleksibilitas