Глубина исследования параллельных вычислений Web3: конечный путь коренного масштабирования

Один. Введение: Масштабирование — это вечная проблема, а параллельность — это конечное поле боя

С момента своего появления блокчейн-системы сталкиваются с основной проблемой масштабируемости. Объем обработки транзакций биткойна и эфира ограничен и значительно ниже, чем у традиционных Web2 систем. Это не простая проблема, которую можно решить просто увеличением аппаратных ресурсов, а результат системных ограничений, заложенных в базовом дизайне блокчейна.

За последние десять лет в отрасли было испробовано множество решений для масштабирования, от споров о масштабировании биткойнов до шардирования эфира, от каналов состояния до Rollup и модульных блокчейнов. Rollup стал текущим основным решением для масштабирования, но он не затрагивает истинные пределы производительности блокчейна.

Параллельные вычисления внутри цепочки постепенно становятся новым объектом исследований. Они пытаются полностью реконструировать исполнительный механизм, сохраняя атомарность одной цепочки, и преобразовать блокчейн из однопоточного режима в высокопараллельную вычислительную систему. Это не только может привести к увеличению пропускной способности в сотни раз, но также может стать ключевым условием для взрыва приложений смарт-контрактов.

Параллельные вычисления — это не только оптимизация производительности, но и парадигмальный сдвиг в модели выполнения блокчейна. Они переопределяют основную логику обработки транзакций и предоставляют устойчивую инфраструктурную поддержку для будущих нативных приложений Web3. После того как Rollup стал однородным, параллельные вычисления в цепочке становятся решающим фактором нового раунда конкурентной борьбы Layer1.

Два. Панорама парадигмы расширения: пять типов маршрутов, каждый с акцентом

Масштабирование, как ключевая тема эволюции технологий публичных блокчейнов, породило множество технологических путей. Начиная с споров о размере блока биткойна, эта технологическая гонка «сделать цепочку быстрее» разделилась на пять основных направлений:

1. Масштабирование на цепочке: прямое увеличение размера блока, сокращение времени создания блока и т.д. Просто, но легко подвергается риску централизации.

2. Оффлайн масштабирование: перенос транзакций на оффлайн обработку, такие как каналы состояния и сайдчейны. Это может значительно повысить пропускную способность, но существуют проблемы доверия и безопасности.

3. Layer 2 Rollup: механизм выполнения вне цепи и проверки на цепи. В настоящее время это самый популярный вариант масштабирования, но все еще существуют проблемы зависимости от доступности данных.

4. Модульная блокчейн: декомпозиция основных функций блокчейна, выполнение различных функций несколькими цепочками. Гибкость, но увеличивает сложность системы.

5. Параллельные вычисления внутри цепи: реализация параллельной обработки транзакций путем изменения архитектуры исполняющего движка. Необходимо переписать логику планирования VM и ввести современные механизмы планирования компьютерных систем.

Эти пять типов путей отражают компромисс между производительностью, комбинируемостью, безопасностью и сложностью разработки в блокчейне. Каждое решение имеет свои преимущества и недостатки, а также области применения, которые вместе составляют панораму обновления парадигмы вычислений Web3.

Три. Классификационная карта параллельных вычислений: пять основных путей от аккаунта до команды

Технологии параллельных вычислений можно разделить на пять направлений, от крупной до мелкой гранулярности:

1. Уровень аккаунта параллельно: на примере Solana, основан на декомпозиции аккаунта и состояния для достижения конкурентности.

2. Объектный уровень параллелизма: на примере Aptos и Sui, вводится концепция более тонкой "объектной состояния".

3. Уровень параллелизма транзакций: исследуется такими проектами, как Monad, Sei, Fuel, вокруг всего торгового транзакционного графа.

4. Параллелизм на уровне виртуальной машины: например, MegaETH встраивает параллельные возможности в логику планирования инструкций на уровне VM.

5. Уровень параллельного выполнения команд: заимствование идеи современного CPU о выполнении в произвольном порядке, анализ расписания для каждой операции.

Эти пять типов путей демонстрируют постоянное уточнение параллельной логики и отражают всё возрастающую сложность системы и трудности планирования. Они знаменуют собой переход модели вычислений блокчейна от традиционного последовательного реестра к высокопроизводительной распределенной среде выполнения.

Четыре. Глубокий анализ двух основных направлений: Monad против MegaETH

В настоящее время два самых обсуждаемых проекта в области параллельных вычислений — это Monad и MegaETH, которые представляют собой два разных технологических направления:

Monad использует подход "рефакторинга", черпая вдохновение из современных систем баз данных, чтобы переопределить движок выполнения блокчейна. Его ключевые технологии включают оптимистичное управление конкуренцией, планирование транзакций DAG, выполнение вне порядка и т. д. Monad стремится к максимальной производительности, одновременно сохраняя совместимость с EVM через промежуточный языковой уровень.

MegaETH придерживается курса "комплиментаризма", вводя параллельные возможности на основе существующей EVM. Он достигает изолированности на уровне потоков и асинхронного выполнения на уровне контрактов, реорганизуя модель выполнения инструкций EVM, что позволяет нескольким смарт-контрактам параллельно работать в одном блоке. Преимущества MegaETH заключаются в возможности безболезненного обновления и дружелюбии к разработчикам.

Эти два проекта отражают баланс между "реконструкцией" и "совместимостью" в параллельных вычислениях, каждый из которых имеет свои преимущества. Monad более подходит для новых проектов, стремящихся к предельной производительности, тогда как MegaETH более подходит для существующей экосистемы Ethereum. В будущем они могут найти свое место в модульной архитектуре блокчейна.

Пять. Будущие возможности и вызовы параллельных вычислений

Параллельные вычисления приносят огромные возможности для блокчейна:

1. Устранить потолок приложений, поддерживающих высокочастотные взаимодействия в цепочечных играх, AI Agent и других сложных приложениях.

2. Продвижение изменений в парадигме разработки, порождающее новое поколение инструментальных цепочек и абстракций виртуальных машин.

3. Обеспечить высокопроизводительный модуль исполнения для модульных блокчейнов.

В то же время параллельные вычисления сталкиваются с многочисленными вызовами:

1. Технические проблемы: обеспечение согласованности состояния при параллельной обработке, обработка конфликтов транзакций и т.д.

2. Модель безопасности: новая поверхность атаки в многопоточной среде.

3. Экологическая миграция: порог восприятия разработчиков, проверяемость контрактов и т.д.

Будущее параллельных вычислений зависит не только от технологических прорывов, но и от экосистемного дизайна и поддержки разработчиков. Это может переопределить суть блокчейна и стать поворотным моментом для вычислительной парадигмы Web3.

Шесть, Заключение: Параллельные вычисления — лучший путь к нативному масштабированию Web3?

Параллельные вычисления, хотя и трудно реализуемы, могут быть самым близким к сути блокчейна путем масштабирования. Они кардинально реконструируют модель выполнения, сохраняя при этом основную модель доверия блокчейна. Этот способ масштабирования, «родившийся в цепи», обеспечивает устойчивую производительность для будущих сложных приложений на цепи.

Параллельные вычисления реконструируют "душу цепочки", хотя в краткосрочной перспективе это сложно полностью реализовать, но это может быть единственным устойчивым правильным путем в долгосрочной эволюции Web3. Мы становимся свидетелями перехода, аналогичного переходу от одноядерной к многоядерной архитектуре, и первоначальная форма родной операционной системы Web3 может скрываться в этих параллельных экспериментах внутри цепочек.