Informe de investigación profunda sobre computación paralela en Web3: la ruta definitiva para la expansión nativa

I. Introducción: La expansión es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo

Desde su creación, los sistemas de blockchain han enfrentado el problema central de la escalabilidad. La capacidad de procesamiento de transacciones de Bitcoin y Ethereum es limitada, lo que dificulta satisfacer la demanda de aplicaciones a gran escala. No se trata de una solución simple que implique solo aumentar el hardware, sino que está limitado por el "triángulo imposible" en el diseño subyacente de la blockchain.

En los últimos diez años, la industria ha probado diversas soluciones de escalado, desde la escalabilidad en la cadena hasta Layer 2 y luego a las blockchains modular. Rollup se ha convertido en la solución principal actual, pero aún no ha alcanzado el verdadero límite de rendimiento de una sola cadena.

El cálculo paralelo dentro de la cadena se está convirtiendo gradualmente en un nuevo punto de ruptura. Intenta reconstruir el motor de ejecución, actualizando la cadena de bloques de un modo de un solo hilo a un sistema de alta concurrencia. Esto no solo podría traer mejoras de rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.

La computación paralela se está convirtiendo en un factor decisivo en la competencia de la nueva generación de Layer 1. No solo es una optimización del rendimiento, sino también una lucha de paradigmas. Es probable que la plataforma de ejecución soberana del futuro Web3 surja de esta lucha de paralelismo en la cadena.

Dos, panorama del paradigma de escalabilidad: cinco tipos de rutas, cada una con su enfoque

La escalabilidad, como un tema central en la evolución de la tecnología de las cadenas de bloques públicas, ha dado lugar a diversas rutas tecnológicas. Se divide principalmente en cinco grandes enfoques:

1. Escalabilidad en cadena: aumentar directamente el tamaño del bloque, reducir el tiempo de creación de bloques, etc. Simple y fácil de implementar, pero puede alcanzar rápidamente un cuello de botella en la centralización.

2. Escalado fuera de la cadena: como canales de estado y cadenas laterales. Transfiere las transacciones fuera de la cadena, solo se liquidan en la cadena principal. Puede aumentar significativamente el rendimiento, pero presenta problemas de seguridad.

3. Layer 2 Rollup: ejecución fuera de la cadena, validación en la cadena. La solución de escalado más popular actualmente, que equilibra rendimiento y seguridad.

4. Blockchain modular: desacoplar funciones como ejecución, consenso y disponibilidad de datos. Flexible y combinable, pero aumenta la complejidad.

5. Cálculo paralelo en la cadena: reconstrucción del motor de ejecución para lograr el procesamiento concurrente de transacciones en la cadena. Puede mejorar significativamente el rendimiento de la cadena única, pero la dificultad técnica es alta.

Estos caminos reflejan el equilibrio entre rendimiento, seguridad y complejidad en la blockchain. Cada solución tiene sus ventajas y desventajas, y escenarios de aplicación, que en conjunto forman una panorámica de la actualización del paradigma computacional de Web3.

Tres, Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta la instrucción

La tecnología de computación paralela se puede dividir en cinco niveles:

1. Paralelismo a nivel de cuenta: representado por Solana, se basa en el modelo de cuentas para determinar los conflictos de transacciones. Es adecuado para escenarios predecibles como DeFi, pero tiene un soporte limitado para contratos complejos.

2. Paralelismo a nivel de objeto: como Aptos y Sui, introducen abstracción de recursos y módulos. Mayor granularidad y versatilidad, pero con una barrera de entrada más alta.

3. Paralelismo a nivel de transacción: como Monad, Sei, construyen un gráfico de dependencias alrededor de toda la transacción. Se puede maximizar la explotación de la paralelidad, pero la programación es compleja.

4. Paralelismo a nivel de máquina virtual: como MegaETH, admite la ejecución multihilo en la capa VM. Es compatible con el ecosistema EVM existente, pero la dificultad de transformación es alta.

5. Paralelismo a nivel de instrucciones: como FuelVM, implementa la reordenación a nivel de instrucciones. Teóricamente puede alcanzar el máximo grado de paralelismo, pero aún se encuentra en fase de exploración.

Estas cinco categorías de rutas van desde un grosor de grano grueso hasta un grano fino, reflejando la continua refinación de la lógica paralela y también evidenciando el aumento de la complejidad del sistema. Representan la transición del modelo de computación de blockchain hacia un entorno de ejecución distribuido de alto rendimiento.

Cuatro, Análisis profundo de las dos principales pistas: Monad vs MegaETH

Las dos principales rutas más destacadas en el campo de la computación paralela actualmente son Monad y MegaETH.

Monad adopta la ruta del "reconstruccionismo", inspirándose en las tecnologías modernas de bases de datos, redefiniendo completamente el motor de ejecución de blockchain. Su núcleo son mecanismos como el control de concurrencia optimista y la programación de transacciones en DAG, con el objetivo de alcanzar un rendimiento de millones de TPS. Monad mantiene la compatibilidad con Solidity, pero la capa subyacente está completamente reconstruida, representando un camino técnico que busca el rendimiento extremo.

MegaETH adopta un enfoque de "compatibilidad", introduciendo capacidades de paralelismo sobre la base existente de EVM. Mejora el rendimiento a través de mecanismos como la programación multihilo y la ejecución asíncrona, mientras que mantiene completamente la semántica de EVM. Este enfoque es más fácil de aceptar en el ecosistema de Ethereum y representa un camino técnico de optimización progresiva.

Ambos tienen sus ventajas: Monad es más adecuado para construir nuevos sistemas de alto rendimiento, mientras que MegaETH es más adecuado para la actualización suave de proyectos existentes. Representan las diferentes concesiones entre "reconstrucción" y "compatibilidad" en la computación paralela, y también reflejan diferentes estrategias ecológicas.

Cinco, Oportunidades y Desafíos Futuros de la Computación Paralela

La computación paralela ofrece enormes oportunidades para Web3:

1. Romper el techo de aplicaciones, soportar nuevos escenarios como juegos en cadena y agentes de IA con interacciones de alta frecuencia.

2. Remodelar el paradigma de desarrollo, dando lugar a una nueva generación de cadenas de herramientas y marcos amigables con la paralelización.

3. Combinar con blockchain modular para construir una capa de ejecución de alto rendimiento y composable.

Pero al mismo tiempo también enfrenta muchos desafíos:

1. Puntos técnicos difíciles: como la garantía de consistencia del estado, el manejo de conflictos, etc.

2. Migración ecológica: la disposición de los desarrolladores a aceptar la incertidumbre de un nuevo paradigma.

3. Modelo de seguridad: se necesita hacer frente a una nueva superficie de ataque en un entorno multihilo.

El futuro de la computación en paralelo no es solo un problema técnico, sino también un desafío de diseño ecológico. Podría redefinir la esencia de la blockchain, transformándose de un ordenador de liquidación a un coordinador de estado en tiempo real.

Seis, Conclusión: ¿Es el cálculo paralelo el mejor camino para la expansión nativa de Web3?

A pesar de que la implementación de la computación paralela es difícil, puede ser la ruta de escalabilidad más cercana a la esencia de la blockchain. Mientras mantiene la atomicidad y la determinación de la cadena, reestructura fundamentalmente el modelo de ejecución. Esta forma de escalabilidad "nativa de la cadena" reserva un espacio de rendimiento sostenible para futuras aplicaciones complejas.

La computación paralela reconfigura el "alma de la cadena". Puede que no sea un atajo efectivo a corto plazo, pero es muy probable que sea el único camino sostenible y correcto en la evolución a largo plazo de Web3. Estamos presenciando un salto arquitectónico similar al de pasar de un núcleo a múltiples núcleos; quizás la forma embrionaria del sistema operativo nativo de Web3 se esconde en estos experimentos paralelos dentro de las cadenas.