Web3 Komputasi Paralel Panorama: Siapa yang Akan Menjadi Solusi Terbaik untuk Skalabilitas Asli

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

"Trilema Blockchain" (Blockchain Trilemma) yang terdiri dari "keamanan", "desentralisasi", dan "skalabilitas" mengungkapkan trade-off esensial dalam desain sistem blockchain, yaitu bahwa proyek blockchain sulit untuk mencapai "keamanan ekstrem, partisipasi universal, dan pemrosesan cepat" secara bersamaan. Mengenai topik "skalabilitas" yang abadi ini, saat ini solusi peningkatan blockchain yang dominan di pasar dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

  • Melakukan peningkatan kapasitas eksekusi: Meningkatkan kemampuan eksekusi di tempat, seperti paralel, GPU, multi-core
  • Isolasi status ekspansi: Pembagian horizontal status / Shard, seperti sharding, UTXO, multi-subnet
  • Ekspansi tipe outsourcing off-chain: menempatkan eksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
  • Ekspansi dengan Dekoupling Struktur: modularitas arsitektur, operasi kolaboratif, misalnya rantai modul, sorter bersama, Rollup Mesh
  • Ekspansi tipe konkurensi asinkron: Model Actor, isolasi proses, berbasis pesan, misalnya agen, rantai asinkron multi-thread

Solusi skalabilitas blockchain mencakup: komputasi paralel di dalam rantai, Rollup, sharding, modul DA, struktur modular, sistem Actor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lain-lain, yang mencakup beberapa tingkat eksekusi, status, data, dan struktur, merupakan "sistem skalabilitas lengkap yang bersifat kolaboratif dan modular". Artikel ini berfokus pada cara skalabilitas yang didasarkan pada komputasi paralel.

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

  • Paralel tingkat akun (Account-level): Mewakili proyek Solana
  • Paralel tingkat objek (Object-level): mewakili proyek Sui
  • Paralel tingkat transaksi (Transaction-level): Mewakili proyek Monad, Aptos
  • Tingkat Panggilan / Mikro VM Paralel (Call-level / MicroVM): Mewakili proyek MegaETH
  • Paralelisme tingkat instruksi (Instruction-level): Mewakili proyek GatlingX

Model konkuren asinkron di luar rantai, yang diwakili oleh sistem entitas Aktor (Model Agen / Aktor), merupakan salah satu paradigma komputasi paralel lainnya, sebagai sistem pesan lintas rantai / asinkron (model sinkronisasi non-blockchain), setiap Agen berfungsi sebagai "proses cerdas yang berjalan mandiri", dengan cara paralel pesan asinkron, berbasis peristiwa, tanpa penjadwalan sinkron, proyek-proyek yang diwakili antara lain AO, ICP, Cartesi, dan lain-lain.

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

Peta panorama jalur komputasi paralel Web3: Solusi terbaik untuk skalabilitas asli?

Dua, EVM System Rantai Peningkatan Paralel: Memecahkan Batas Kinerja dalam Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga kini, melalui beberapa upaya skalabilitas seperti sharding, Rollup, dan arsitektur modular, namun kendala throughput di lapisan eksekusi masih belum terobati secara fundamental. Namun, pada saat yang sama, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar dengan basis pengembang dan potensi ekosistem yang paling besar saat ini. Oleh karena itu, rantai penguat paralel EVM menjadi jalur kunci yang memperhatikan kompatibilitas ekosistem dan peningkatan kinerja eksekusi, dan mulai 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, dengan memulai dari eksekusi tertunda dan pemecahan status.

Penjelasan Mekanisme Komputasi Paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer1 berkinerja tinggi yang dirancang ulang untuk Ethereum Virtual Machine (EVM), berdasarkan konsep paralel dasar yaitu pemrosesan pipelining, dengan eksekusi asinkron di lapisan konsensus dan eksekusi paralel optimis di lapisan eksekusi. Selain itu, di lapisan konsensus dan penyimpanan, Monad masing-masing 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, yang inti pemikirannya adalah membagi proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur jalur aliran tiga dimensi. Setiap tahap berjalan pada thread atau inti yang terpisah, memungkinkan pemrosesan paralel antar blok, dan akhirnya mencapai peningkatan throughput dan pengurangan latensi. Tahap-tahap ini meliputi: usulan transaksi (Propose), pencapaian konsensus (Consensus), eksekusi transaksi (Execution), dan pengiriman blok (Commit).

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Melaksanakan Decoupling Asinkron

Dalam rantai tradisional, konsensus dan eksekusi transaksi biasanya merupakan proses sinkron, dan model serial ini secara serius membatasi skalabilitas kinerja. Monad mencapai konsensus lapisan asinkron, eksekusi lapisan asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron". Ini secara signifikan mengurangi waktu blok (block time) dan latensi konfirmasi, membuat sistem lebih tangguh, proses lebih tersegmentasi, 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, langsung masuk ke proses konsensus blok berikutnya tanpa perlu menunggu eksekusi selesai.

Eksekusi Paralel Optimis:乐观并行执行

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

Mekanisme Pelaksanaan:

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

Monad memilih jalur kompatibilitas: meminimalkan perubahan pada aturan EVM, dalam proses eksekusi menghasilkan paralelisme dengan menunda penulisan status dan mendeteksi konflik secara dinamis, lebih mirip dengan versi performa Ethereum, kedewasaan yang baik memudahkan migrasi ekosistem EVM, merupakan akselerator paralel di dunia EVM.

Peta Panorama Jalur Perhitungan Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?

Analisis mekanisme komputasi paralel MegaETH

Berbeda dengan penentuan L1 Monad, MegaETH ditetapkan sebagai lapisan eksekusi modular berperforma tinggi yang kompatibel dengan EVM, yang dapat berfungsi sebagai rantai publik L1 independen maupun sebagai lapisan peningkatan eksekusi di Ethereum atau komponen modular. Tujuan desain inti adalah untuk memisahkan logika akun, lingkungan eksekusi, dan status menjadi unit terkecil yang dapat dijadwalkan secara independen, untuk mewujudkan eksekusi yang sangat bersamaan di dalam rantai dan kemampuan respons yang latens rendah. Inovasi kunci yang diajukan MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + State Dependency DAG (graf ketergantungan status terarah tanpa siklus) dan mekanisme sinkronisasi modular, bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang berorientasi pada "threading dalam rantai".

Arsitektur Micro-VM (Mikro Mesin Virtual): Akun adalah utas

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mikro virtual machine (Micro-VM) per akun", yang "menghentikan" lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi satu sama lain melalui pesan asinkron (Asynchronous Messaging), bukan pemanggilan sinkron, sehingga banyak VM dapat dieksekusi secara independen, menyimpan secara independen, dan 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, yang secara real-time memelihara grafik ketergantungan global (Dependency Graph). Setiap transaksi memodifikasi akun mana yang terlibat, membaca akun mana yang terlibat, semuanya dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi yang tidak bertentangan dapat dieksekusi secara paralel, sementara transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan dan diurutkan secara serial atau ditunda sesuai urutan topologis. 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 beruntun tradisional dengan mengimplementasikan pengemasan mikro-vm berdasarkan akun, menjadwalkan transaksi melalui grafik ketergantungan status, dan menggantikan tumpukan pemanggilan sinkron dengan mekanisme pesan asinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang dirancang ulang dari "struktur akun → arsitektur penjadwalan → alur eksekusi" dalam semua dimensi, menyediakan pemikiran baru pada tingkat paradigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

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

Web3 paralel computing track panorama: Solusi terbaik untuk ekspansi asli?

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

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

Analisis Mekanisme Perhitungan Paralel Rollup Mesh:

  1. Pemrosesan Pipa Asinkron Seluruh Siklus Hidup (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): Pharos menguraikan setiap tahap transaksi (seperti konsensus, eksekusi, penyimpanan) dan mengadopsi cara pemrosesan asinkron, sehingga setiap tahap dapat dilakukan secara mandiri dan paralel, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.
  2. Eksekusi Paralel Dual VM: Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual, yaitu EVM dan WASM, yang memungkinkan pengembang memilih lingkungan eksekusi yang sesuai berdasarkan kebutuhan. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem, tetapi juga meningkatkan kemampuan pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.
  3. Jaringan Penanganan Khusus (SPNs): SPNs adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan sub-jaringan modular, yang secara khusus dirancang untuk menangani jenis tugas atau aplikasi tertentu. Melalui SPNs, Pharos dapat mewujudkan alokasi sumber daya yang dinamis dan pemrosesan tugas secara paralel, yang lebih meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.
  4. Konsensus Modular dan Mekanisme Restaking: Pharos memperkenalkan mekanisme konsensus yang fleksibel, mendukung berbagai model konsensus (seperti PBFT, PoS, PoA), dan melalui protokol restaking, mewujudkan jaringan utama dan SPN.
Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
  • Hadiah
  • 3
  • Posting ulang
  • Bagikan
Komentar
0/400
pumpamentalistvip
· 16jam yang lalu
Jangan bermain dengan konsep lagi, ya?
Lihat AsliBalas0
NFTBlackHolevip
· 16jam yang lalu
Blockchain benar-benar menarik
Lihat AsliBalas0
GasFeeCriervip
· 16jam yang lalu
Peningkatan kapasitas memiliki risiko
Lihat AsliBalas0
  • Sematkan
Perdagangkan Kripto Di Mana Saja Kapan Saja
qrCode
Pindai untuk mengunduh aplikasi Gate
Komunitas
Bahasa Indonesia
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)