Web3並列計算デプス研究報告：ネイティブスケーリングの究極の道

一、前言：拡張は永遠の命題であり、並行は究極の戦場である

ブロックチェーンシステムは誕生以来、スケーラビリティの問題に直面しています。ビットコインとイーサリアムの取引処理能力は限られており、大規模なアプリケーションのニーズを満たすことができません。過去10年間、業界はさまざまなスケーラビリティソリューションを試みてきました。オンチェーンのスケーラビリティからLayer 2、ステートチャネルからRollupまで。Rollupは現在の主流なスケーラビリティのパラダイムとなっていますが、依然としてブロックチェーンの基盤である「単一チェーン性能」の真の限界には達していません。

チェーン内並列計算が徐々に業界の視野に入ってきています。チェーン外のスケーリングとは異なり、チェーン内並列は実行エンジンの再構築を試みており、ブロックチェーンを「逐次取引の直列実行」から「マルチスレッド+パイプライン+依存スケジューリング」の高い同時実行システムにアップグレードします。これにより、数百倍のスループット向上が実現できる可能性があり、スマートコントラクトアプリケーションの爆発的な普及の重要な前提条件となるかもしれません。

並行計算はスマートコントラクトの実行の根本的なパターンに挑戦し、取引のパッケージ化、状態アクセス、呼び出し関係、およびストレージレイアウトの基本的な論理を再定義しています。その目標は、将来のWeb3ネイティブアプリケーションに持続可能なインフラを提供することです。チェーン内の並行処理は、新しいサイクルのLayer1競争の決定的な変数となりつつあり、Web3の世界の次世代の主権実行プラットフォームはこの争いから生まれる可能性があります。

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二、拡張パラダイム全景図：五つのルート、それぞれの重点

拡張性はパブリックチェーン技術の進化において最も重要なテーマの一つであり、過去10年間にほぼすべての主流技術パスの出現と変遷を促しました。現在、5つの基本的なルートが形成されています:

1. オンチェーンスケーリング: ブロックサイズの増加、ブロック生成時間の短縮など。利点は単一チェーンの整合性を保持することですが、中央集権リスクに触れやすいです。

2. オフチェーンスケーリング: ステートチャンネルとサイドチェーン。トランザクションをオフチェーンに移し、最終結果のみをメインチェーンに書き込む。理論的には無限にスループットを拡張可能だが、信頼とセキュリティの問題が存在する。

3. Layer2 Rollup:チェーン外実行、チェーン上検証。現在最も人気のあるスケーリングソリューションですが、データ可用性依存などの問題があります。

4. モジュラー型ブロックチェーン: ブロックチェーンのコア機能をデカップリングし、複数の専門チェーンが異なる機能を果たします。柔軟ですが、複雑さが高いです。

5. チェーン内並行計算: 実行エンジンアーキテクチャを変更することで、アトミックトランザクションの並行処理を実現します。VMスケジューリングロジックを再構築し、現代のコンピュータシステムのスケジューリングメカニズムを導入する必要があります。

この5つのパスはそれぞれに重点を置いており、ブロックチェーンの性能、コンポーザビリティ、安全性、および開発の複雑さの間のトレードオフを反映しています。チェーン内並列は実行レイヤーの根本的なアップグレードを主眼に置き、チェーン内の一貫性を損なうことなく、現代の分散システムの性能限界に近づこうとしています。

三、並行計算分類図譜：アカウントから命令への五つのパス

並列計算技術は五つのルートに分けられます:

1. アカウントレベルの並行性: Solanaを代表とし、アカウント-ステートのデカップリング設計に基づき、静的分析により取引に関与するアカウントの集合を判断して競合を判断します。

2. オブジェクトレベルの並列処理: AptosやSuiのように、リソースとモジュールの意味的抽象を導入し、より細かい粒度の「状態オブジェクト」を単位としてスケジューリングします。

3. トランザクションレベルの並行性: Monad、Sei、Fuelなどの探求、全体のトランザクションに基づいて依存グラフを構築し、並行パイプライン実行を行う。

4. 仮想マシンレベルの並列処理: MegaETHのように、同時実行能力をVMの基盤命令スケジューリングロジックに組み込む。

5. 命令レベルの並列: 現代CPUのアウトオーダー実行の思想を借用し、各操作のスケジューリング分析と並列再配置を行う。

アカウントから命令へ、並行粒度が不断に細化され、システムの複雑さとスケジューリングの難易度が不断に向上しています。この進化の過程は、ブロックチェーン計算モデルが従来の全順序コンセンサス台帳から、高性能分散実行環境への変化を示しています。

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4. 2つのメイントラックの深い理解:Monad vs MegaETH

現在の市場が注目している2つの主要な技術路線はMonadとMegaETHです。

Monadは「ゼロから並列計算チェーンを構築する」を意味します。その設計哲学は、ブロックチェーン実行エンジンを再定義し、現代のデータベース技術を参考にして、百万TPSレベルのパフォーマンスを実現することです。コアメカニズムには、楽観的並行制御、トランザクションDAGスケジューリング、乱序実行などが含まれます。MonadはEVMとの互換性を保持しており、Layer 2 Rollupの理想的な実行層になる可能性があります。

MegaETHは「EVM内部並行革命」を代表します。それは既存のEVM基盤の上に並行能力を実現することを選択し、非同期呼び出しスタックと実行コンテキストの隔離メカニズムを導入します。この設計はイーサリアムエコシステムにとってより友好的であり、EVM L2ネットワークの性能加速プラグインとなる可能性があります。

両者は並行技術の異なるルートを代表しています:Monadはパラダイムの突破を追求し、全体の実行アーキテクチャを再構築します; MegaETHは漸進的な最適化を追求し、既存のエコシステムの制約を尊重しながらパフォーマンスの向上を推進します。彼らは異なる開発者グループとエコシステムのビジョンを対象としており、将来的にはモジュール化されたブロックチェーンアーキテクチャの中で相互補完的な関係を形成する可能性があります。

5 並列コンピューティングの将来の可能性と課題

並行計算がWeb3にもたらす機会には、

1. アプリケーションの上限を解除し、オンチェーンの高頻度インタラクションをサポートするGameFi、AIエージェントなどの新しいアプリケーション。

2. 開発パラダイムとツールチェーンの再構築を推進し、新しい世代の並列スマートコントラクトフレームワークを生み出す。

3. モジュール式ブロックチェーンに高性能な実行レイヤーサポートを提供します。

しかし、並列計算も課題に直面しています。

1. ステータスの同時一致性保証とトランザクション競合処理の技術的課題。

2. マルチスレッド実行環境のセキュリティモデルはまだ成熟していません。

3. 開発者エコシステムの移行と認知のハードルの問題。

並行計算の未来は、システムエンジニアリングの勝利であり、エコデザインの試練でもあります。これはブロックチェーンの本質を再定義し、Web3計算のパラダイムの潜在的な転換点となるでしょう。

六、結論：並行計算はWeb3ネイティブのスケーリングに最適な道ですか？

並行計算は実現が難しいものの、ブロックチェーンの本質に最も近いスケーリングパスである可能性があります。それは、ブロックチェーンのコア信頼モデルを維持しつつ、実行モデル自体を再構築することで性能のボトルネックを打破します。この「チェーンに生まれた」スケーリング方式は、複雑なチェーン上のアプリケーションに持続可能な性能の土壌を提供します。

並行計算が"チェーンの魂"を再構築しています。これは短期的なクリアの近道ではありませんが、Web3の長期的な進化において唯一持続可能な正解の道かもしれません。我々は、単一コアCPUからマルチコアOSへのアーキテクチャの飛躍に類似した現象を目撃しています。Web3のネイティブオペレーティングシステムの雛形は、これらのチェーン内の並行実験の中に潜んでいるかもしれません。

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