Отчет о глубинном исследовании параллельных вычислений Web3: окончательный путь родного масштабирования

Один. Введение: Масштабирование — это вечная тема, параллелизм — это конечное поле битвы.

С момента своего возникновения блокчейн-системы столкнулись с ключевой проблемой масштабируемости. Обработка транзакций в Биткойне и Эфириуме ограничена, что затрудняет удовлетворение потребностей в крупномасштабных приложениях. Это не проблема, которую можно решить простым увеличением аппаратного обеспечения, а ограничение, вызванное «невозможным треугольником» в базовом дизайне блокчейна.

За последние десять лет в отрасли были опробованы различные решения для масштабирования, от масштабирования на уровне цепочки до Layer 2 и модульных блокчейнов. Rollup стал текущим основным решением, но все еще не достиг истинного предела производительности одноцепочечного.

Внутренние параллельные вычисления постепенно становятся новым прорывом. Они пытаются реконструировать исполнительный движок, обновляя блокчейн с однопоточной модели до высокопроизводительной системы. Это может не только привести к увеличению пропускной способности в сотни раз, но также стать ключевым фактором для взрыва применения смарт-контрактов.

Параллельные вычисления становятся решающим фактором в конкурентной борьбе нового поколения Layer 1. Это не только оптимизация производительности, но и борьба за парадигму. В будущем платформы суверенного исполнения Web3, вероятно, появятся из этой борьбы параллельных вычислений внутри цепи.

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

Масштабирование как ключевая тема эволюции технологий публичных блокчейнов породило множество технологических путей. Основные направления делятся на пять больших маршрутов:

1. Масштабирование на блокчейне: прямое увеличение размера блока, сокращение времени создания блока и так далее. Простое в реализации, но легко сталкивается с централизованными ограничениями.

2. Внешнее расширение: такие как каналы состояния, сайдчейны. Перемещение транзакций за пределы цепи, только расчеты происходят в основной цепи. Это может значительно повысить пропускную способность, но существуют проблемы с безопасностью.

3. Layer 2 Rollup: Внешнее выполнение, внутренняя проверка. Текущая самая популярная схема расширения, балансирующая производительность и безопасность.

4. Модульная блокчейн: декомпозиция функций, таких как выполнение, консенсус, доступность данных и т.д. Гибкая комбинация, но увеличивает сложность.

5. Параллельные вычисления внутри цепи: реконструкция исполнительного движка для реализации параллельной обработки транзакций внутри цепи. Это может значительно повысить производительность одной цепи, но техническая сложность велика.

Эти пути отражают компромиссы между производительностью, безопасностью и сложностью в блокчейне. Каждое решение имеет свои преимущества и недостатки, а также области применения, которые вместе формируют полную картину обновления вычислительной парадигмы Web3.

Три. Классификация параллельных вычислений: пять основных путей от аккаунта к команде

Параллельные вычислительные технологии можно разделить на пять уровней:

1. Уровень аккаунта параллельно: на примере Solana, основан на модели аккаунта для определения конфликтов транзакций. Подходит для предсказуемых сценариев, таких как DeFi, но поддержка сложных контрактов ограничена.

2. Объектно-ориентированное параллельное выполнение: такие как Aptos и Sui, вводят абстракции ресурсов и модулей. Более тонкая настройка, более универсально, но порог входа для разработки выше.

3. Уровень параллелизма транзакций: такие как Monad, Sei, строят граф зависимостей вокруг всей транзакции. Это позволяет максимизировать использование параллелизма, но делает планирование сложным.

4. Параллелизм на уровне виртуальной машины: как MegaETH, поддерживает многопоточное выполнение на уровне VM. Совместим с существующей экосистемой EVM, но трудность модификации велика.

5. Уровень параллелизма команд: такие как FuelVM, реализуют переупорядочение на уровне инструкций. Теоретически может достигаться максимальная степень параллелизма, но все еще находится на стадии исследования.

Эти пять типов путей от грубой гранулярности до тонкой гранулярности отражают постоянное уточнение параллельной логики и также свидетельствуют о повышении сложности системы. Они знаменуют собой переход модели вычислений блокчейна к высокопроизводительной распределенной среде выполнения.

Четыре, глубокий анализ двух основных направлений: Monad против MegaETH

В настоящее время двумя наиболее обсуждаемыми направлениями в области параллельных вычислений являются Monad и MegaETH.

Monad использует подход «реформизма», черпая вдохновение из современных технологий баз данных, полностью переопределяя движок выполнения блокчейна. Его ядром являются механизмы оптимистического контроля конкурентности, планирования транзакций DAG и т. д., целью которых является достижение производительности на уровне миллиона TPS. Monad сохраняет совместимость с Solidity, но нижний уровень полностью переработан, представляя собой технологический путь к достижению максимальной производительности.

MegaETH использует подход "совместимости", внедряя параллельные возможности на основе существующего EVM. Он повышает производительность за счет механизмов многопоточной обработки и асинхронного выполнения, при этом полностью сохраняя семантику EVM. Этот подход легче принимается экосистемой Ethereum и представляет собой технологический путь постепенной оптимизации.

У обоих есть свои преимущества: Monad больше подходит для создания совершенно новых высокопроизводительных систем, тогда как MegaETH лучше подходит для плавного обновления существующих проектов. Они представляют собой разные компромиссы параллельных вычислений между "рефакторингом" и "совместимостью", а также отражают разные экологические стратегии.

Пять. Будущие возможности и вызовы параллельных вычислений

Параллельные вычисления открывают огромные возможности для Web3:

1. Прорыв потолка приложений, поддержка новых сцен, таких как цепочные игры и AI Agent с высокой частотой взаимодействия.

2. Пересмотр парадигмы разработки, порождающей новое поколение инструментов и фреймворков, дружественных к параллелизму.

3. В сочетании с модульными блокчейнами создайте высокопроизводительный комбинируемый уровень выполнения.

Но в то же время существуют и многие вызовы:

1. Технические трудности: такие как обеспечение согласованности состояния, обработка конфликтов и т.д.

2. Экологическая миграция: существует неопределенность относительно готовности разработчиков принять новую парадигму.

3. Модель безопасности: необходимо противостоять новым атакам в многопоточной среде.

Будущее параллельных вычислений — это не только техническая проблема, но и вызов для экологического дизайна. Это может переопределить суть блокчейна, преобразовав его из расчетного компьютера в синхронизатор состояния в реальном времени.

Шесть, Заключение: Параллельные вычисления — лучший путь для нативного масштабирования Web3?

Параллельные вычисления, хотя и трудно реализуемы, могут быть самым близким к сути блокчейна путем масштабирования. Они кардинально пересматривают модель выполнения, сохраняя атомарность и определенность цепочки. Этот способ масштабирования, "выросший из цепи", оставляет устойчивое пространство производительности для будущих сложных приложений.

Параллельные вычисления реконструируют "душу цепи". Это может не быть краткосрочным путем к успеху, но, вероятно, является единственным устойчивым правильным путем в долгосрочной эволюции Web3. Мы являемся свидетелями перехода, похожего на переход от одноядерной к многоядерной архитектуре, и, возможно, прототип нативной операционной системы Web3 скрыт в этих параллельных экспериментах внутри цепей.