Web3 Паралельне обчислення Глибина дослідження: Остаточний шлях нативного масштабування

Один. Вступ: Розширення є вічною темою, паралельність - це фінальна арена

Блокчейн-системи з моменту свого виникнення стикаються з основною проблемою масштабування. Технічні можливості обробки транзакцій біткоїна та ефіріума обмежені, що ускладнює задоволення потреб великих обсягів застосування. Це не просте питання, яке можна вирішити лише за рахунок збільшення апаратного забезпечення, оскільки воно обмежене "неможливим трикутником" в основному дизайні блокчейну.

Протягом останніх десяти років галузь випробовувала різні рішення для масштабування, від масштабування на основі ланцюга до Layer 2, а потім до модульних блокчейнів. Rollup став актуальним рішенням, але все ще не досяг справжнього максимуму продуктивності одного ланцюга.

Паралельні обчислення в ланцюгу поступово стають новою точкою прориву. Вони намагаються реконструювати виконавчий механізм, оновивши блокчейн з однониткового режиму до системи високої конкурентності. Це не лише може призвести до сотень разів підвищення пропускної спроможності, але й може стати ключем до вибуху застосувань смарт-контрактів.

Паралельні обчислення стають вирішальним фактором конкуренції нового покоління Layer 1. Це не лише оптимізація продуктивності, а й боротьба за парадигму. У майбутньому платформи суверенного виконання Web3, ймовірно, виникнуть з цієї боротьби за паралельність у межах ланцюга.

Два. Загальний огляд парадигми розширення: п'ять типів маршрутів, кожен з яких має свої акценти

Розширення як ключове питання еволюції технології публічних блокчейнів спричинило появу різних технологічних шляхів. Головним чином, їх можна розділити на п'ять основних напрямків:

1. Розширення на ланцюзі: безпосереднє збільшення розміру блоку, скорочення часу створення блоку тощо. Просте у виконанні, але легко досягає централізованих обмежень.

2. Розширення поза ланцюгом: такі як канали стану, бічні ланцюги. Переміщення транзакцій поза ланцюгом, тільки на основному ланцюгу проводиться розрахунок. Це може суттєво підвищити пропускну здатність, але існують проблеми з безпекою.

3. Layer 2 Rollup: виконання поза ланцюгом, верифікація на ланцюзі. Наразі це найпоширеніше рішення для масштабування, яке балансує між продуктивністю та безпекою.

4. Модульний блокчейн: декомпозиція функцій виконання, консенсусу, доступності даних тощо. Гнучкий та комбінований, але збільшує складність.

5. Паралельні обчислення в ланцюзі: реконструкція виконавчого движка, реалізація паралельної обробки транзакцій в ланцюзі. Може суттєво покращити продуктивність єдиного ланцюга, але технічна складність висока.

Ці шляхи відображають компроміс між продуктивністю, безпекою та складністю в блокчейні. Кожен з варіантів має свої переваги та недоліки, а також відповідні сценарії використання, які разом складають загальну картину оновлення обчислювальної парадигми Web3.

Три. Класифікаційна схема паралельних обчислень: п'ять основних шляхів від рахунку до інструкції

Паралельні обчислювальні технології можна поділити на п'ять рівнів:

1. Паралелізм на рівні облікового запису: на прикладі Solana, заснований на моделі облікового запису, визначає конфлікти в угодах. Підходить для DeFi та інших передбачуваних сценаріїв, але підтримка складних контрактів обмежена.

2. Об'єктний рівень паралелізму: такі як Aptos і Sui, впроваджують абстракцію ресурсів і модулів. Більш тонка гранулярність, більш універсальний, але поріг входження для розробки вищий.

3. Рівень транзакційної паралельності: такі як Monad, Sei, будують граф залежностей навколо всієї транзакції. Можна максимально використовувати паралелізм, але планування є складним.

4. Паралелізм на рівні віртуальної машини: як MegaETH, підтримує многопотокове виконання на рівні VM. Може бути сумісним з існуючою екосистемою EVM, але складність модифікації велика.

5. Інструкційний рівень паралельності: як FuelVM, реалізація перетворення інструкційного рівня. Теоретично може досягати найвищого рівня паралельності, але все ще перебуває на етапі дослідження.

Ці п'ять категорій шляхів від грубого до тонкого відображають постійне уточнення паралельної логіки та свідчать про зростання складності системи. Вони позначають перехід моделі обчислень блокчейн до високопродуктивного розподіленого середовища виконання.

Чотири, Глибина двох основних напрямків: Monad проти MegaETH

Наразі найбільш популярними напрямками в галузі паралельних обчислень є Monad та MegaETH.

Monad використовує "реформістський" підхід, черпаючи натхнення з сучасних технологій бази даних, повністю переосмислює механізм виконання блокчейну. Його основою є механізми оптимістичного керування паралелізмом, планування транзакцій DAG тощо, метою є досягнення продуктивності на рівні мільйонів TPS. Monad зберігає сумісність з Solidity, але нижній шар повністю реконструйований, представляючи технічний шлях, що прагне до надзвичайної продуктивності.

MegaETH використовує маршрут "сумісності", впроваджуючи паралельні можливості на базі існуючого EVM. Він підвищує продуктивність за рахунок механізмів багатопотокового планування, асинхронного виконання тощо, при цьому повністю зберігаючи семантику EVM. Цей підхід легше приймається екосистемою Ethereum і представляє собою технічний шлях поступової оптимізації.

Обидва мають свої переваги: Monad більш підходить для створення нових високопродуктивних систем, тоді як MegaETH краще підходить для плавного оновлення існуючих проектів. Вони представляють різні компроміси між "перебудовою" та "сумісністю" в паралельних обчисленнях, а також відображають різні екологічні стратегії.

П'ять. Майбутні можливості та виклики паралельних обчислень

Паралельні обчислення приносить величезні можливості для Web3:

1. Подолати стелю застосування, підтримувати нові сцени, такі як ланцюгові ігри з високою частотою взаємодії, AI Agent тощо.

2. Переформатування парадигми розробки, що сприяє виникненню нового покоління інструментальних ланцюгів та фреймворків, дружніх до паралельної обробки.

3. Поєднання з модульним блокчейном для створення високопродуктивного комбінованого виконавчого шару.

Але водночас також стикається з багатьма викликами:

1. Технічні труднощі: такі як забезпечення узгодженості стану, обробка конфліктів тощо.

2. Екосистемна міграція: чи готові розробники приймати нові парадигми в умовах невизначеності.

3. Модель безпеки: нові вектори атак, які потрібно враховувати в багатопотоковому середовищі.

Майбутнє паралельних обчислень є не лише технічною проблемою, а й викликом екологічного дизайну. Це може переосмислити суть блокчейну, перетворюючи його з розрахункової машини на координатор реального стану.

Шість, висновок: Чи є паралельні обчислення найкращим шляхом для нативного розширення Web3?

Паралельні обчислення, хоча й важкі для реалізації, можуть бути найближчим шляхом до суті розширення блокчейну. Вони, зберігаючи атомарність та детермінованість ланцюга, кардинально переробляють модель виконання. Цей спосіб розширення, "природжений у ланцюгу", залишає стійкий простір продуктивності для складних застосувань у майбутньому.

Паралельне обчислення реконструює "душу ланцюга". Це може не бути короткостроковим шляхом до успіху, але, ймовірно, єдиним стійким правильним шляхом у довгостроковій еволюції Web3. Ми стаємо свідками переходу, схожого на перехід від однокореневої до багатоядерної архітектури, початкової форми нативної операційної системи Web3, яка, можливо, прихована в цих паралельних експериментах на ланцюгах.