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、開発者がニーズに応じて適切な実行環境を選択できるようにします。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、並行実行を通じて取引処理能力を向上させます。
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
Web3の並列計算の全景：EVMからアクターモデルへのスケーリングの新しいパラダイム
Web3並行計算分野の全景図：ネイティブスケーリングの最良の解決策は？
一、並行計算:ブロックチェーンスケーリングの新しいパラダイム
ブロックチェーンの「不可能な三角形」(「安全性」、「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の設計における本質的なトレードオフを明らかにしています。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極めて安全で、誰でも参加でき、高速処理する」という3つの要素を同時に実現することが難しいのです。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出回っている主流のブロックチェーンの拡張ソリューションは、パラダイムによって分類されています。
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュラー構造、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ており、実行、状態、データ、構造の複数のレベルを網羅しています。これは「多層協調、モジュール組み合わせ」の完全なスケーリング体系です。本稿では、並列計算を主流としたスケーリング手法に重点を置いて紹介します。
チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)、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されるその拡張方法は5つの大きなカテゴリに分かれ、それぞれが異なるパフォーマンスの追求、開発モデル、アーキテクチャの哲学を表しています。並列粒度は徐々に細かくなり、並列強度はますます高まり、スケジューリングの複雑性もますます高くなり、プログラミングの複雑性と実装の難易度もますます高くなります。
チェーン外の非同期並行モデルは、Actorエージェントシステム)エージェント/アクターモデル(を代表し、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)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"インテリジェントプロセス"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行方式であり、代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知っているRollupやシャーディング拡張スキームは、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属しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによって拡張を実現しており、単一のブロック/バーチャルマシン内部の並行性を向上させているわけではありません。このような拡張スキームは本記事の主題ではありませんが、私たちは依然としてアーキテクチャ理念の類似点を比較するためにそれを使用します。
![Web3パラレルコンピューティングの全景図：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-2340d8a61251ba55c370d74178eec53e.webp(
次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破します
イーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、シャーディング、ロールアップ、モジュール型アーキテクチャなど、複数の拡張試行を経て発展してきましたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を果たしていません。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系の並行強化チェーンは、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、新たな拡張進化の重要な方向性となりつつあります。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、高い同時実行性と高スループットのシナリオに向けたEVM並行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あり、パイプライン処理)Pipelining(という基本的な並列の概念に基づいて、コンセンサス層で非同期実行)Asynchronous Execution(、実行層で楽観的並行実行)Optimistic Parallel Execution(を実現しています。また、コンセンサスおよびストレージ層において、Monad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することです。各段階は独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを越えた並行処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、レイテンシを低下させる効果を達成します。これらの段階には、取引提案)Propose(、コンセンサスの達成)Consensus(、取引の実行)Execution(、そしてブロックの提出)Commit(が含まれます。
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大きく制限します。Monadは「非同期実行」によって、コンセンサスレイヤーの非同期、実行レイヤーの非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間)と確認遅延を著しく低下させ、システムの弾力性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用効率を向上させます。
コアデザイン:
Optimistic Parallel Execution: オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは取引実行に厳格な直列モデルを採用し、状態の競合を回避しています。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。よりパフォーマンス重視のイーサリアムに似ており、成熟度が高く、EVMエコシステムの移行が容易で、EVM世界の並行アクセラレーターです。
( MegaETHの並列計算メカニズムの解析
Monadとは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール式高性能並行実行層として位置付けられており、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###またはモジュール式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、状態を分離して構造化し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内の高い同時実行性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(有向非循環状態依存グラフ)およびモジュール式同期メカニズムであり、これにより"チェーン内スレッド化"を目指した並行実行システムが構築されます。
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ある
MegaETHは「各アカウントに一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、並列スケジューリングのための最小の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)を介して通信し、同期呼び出しではなく、大量のVMが独立して実行され、独立してストレージし、自然に並列化されます。
状態依存DAG:依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの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。システムはリアルタイムでグローバル依存グラフ(Dependency Graph)を維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取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確保します。
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の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活用して、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期で(再帰的でない実行)であり、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、ブロックされることなく待機する必要はありません。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ(コールグラフ)に展開されます。トランザクション処理は、非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングです。
要するに、MegaETHは従来のEVM単一スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位でマイクロバーチャルマシン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ています。これは「アカウント構造 → スケジューリング構造 → 実行フロー」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はリファクタリングパスを選択しました：アカウントとコントラクトを完全に独立したVMに抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さをコントロールするのが難しく、Ethereumの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムのようです。
! 【Web3並列計算トラックパノラマ:ネイティブスケーリングに最適なソリューション?】 ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp)
MonadとMegaETHのデザイン理念は、分片(Sharding)とは大きく異なります: 分片はブロックチェーンを横に切り分けて複数の独立したサブチェーン(分片Shards)にし、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一チェーンの制限を打破してネットワークレベルで拡張します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行レイヤーでのみ横方向に拡張し、単一チェーン内部での極限的な並列実行最適化によって性能を突破します。両者はブロックチェーンの拡張経路における縦の強化と横の拡張の2つの方向を代表しています。
! 【Web3並列計算トラックパノラマ:ネイティブスケーリングに最適なソリューション?】 ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-562daa8ae6acba834ef937bf88a742f0.webp)
MonadやMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、主にスループット最適化の経路に集中しており、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)や(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フルスタックのL1ブロックチェーンネットワークであり、その核心的な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)や信頼できる実行環境(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: