Báo cáo nghiên cứu độ sâu tính toán song song Web3: Con đường mở rộng nguyên bản cuối cùng

Một, Lời mở đầu: Mở rộng là một vấn đề vĩnh viễn, song song là chiến trường tối thượng

Hệ thống blockchain từ khi ra đời đã phải đối mặt với vấn đề cốt lõi về mở rộng. Khả năng xử lý giao dịch của Bitcoin và Ethereum có hạn, khó có thể đáp ứng nhu cầu ứng dụng quy mô lớn. Đây không phải là vấn đề đơn giản chỉ tăng cường phần cứng mà là bị giới hạn bởi "tam giác không thể" trong thiết kế cơ sở của blockchain.

Trong mười năm qua, ngành công nghiệp đã thử nghiệm nhiều giải pháp mở rộng, từ mở rộng trên chuỗi đến Layer 2, rồi đến blockchain mô-đun. Rollup trở thành giải pháp chủ đạo hiện nay, nhưng vẫn chưa chạm tới giới hạn thực sự của hiệu suất chuỗi đơn.

Tính toán song song trong chuỗi dần dần trở thành một bước đột phá mới. Nó cố gắng tái cấu trúc động cơ thực thi, nâng cấp blockchain từ chế độ đơn luồng lên hệ thống có tính đồng thời cao. Điều này không chỉ có thể mang lại sự gia tăng hàng trăm lần về thông lượng, mà còn có thể trở thành chìa khóa cho sự bùng nổ của ứng dụng hợp đồng thông minh.

Tính toán song song đang trở thành yếu tố quyết định trong cuộc cạnh tranh Layer 1 thế hệ mới. Nó không chỉ là tối ưu hóa hiệu suất, mà còn là một cuộc chiến về mô hình. Nền tảng thực thi chủ quyền của Web3 trong tương lai, rất có thể sẽ được hình thành từ cuộc đấu tranh song song trong chuỗi này.

Hai, Toàn cảnh mô hình mở rộng: Năm loại lộ trình, mỗi loại có trọng tâm riêng

Mở rộng là một chủ đề cốt lõi trong sự tiến hóa công nghệ của chuỗi công khai, đã sinh ra nhiều con đường công nghệ khác nhau. Chủ yếu được chia thành năm tuyến đường lớn:

1. Mở rộng trên chuỗi: Tăng trực tiếp kích thước khối, rút ngắn thời gian tạo khối, v.v. Đơn giản, dễ thực hiện nhưng dễ chạm phải ngưỡng tập trung.

2. Mở rộng ngoài chuỗi: như kênh trạng thái, chuỗi phụ. Chuyển giao dịch đến ngoài chuỗi, chỉ giải quyết trên chuỗi chính. Có thể tăng đáng kể thông lượng nhưng tồn tại vấn đề về an toàn.

3. Layer 2 Rollup: Thực thi ngoài chuỗi, xác minh trên chuỗi. Giải pháp mở rộng phổ biến nhất hiện nay, cân bằng giữa hiệu suất và tính bảo mật.

4. Blockchain mô-đun: Tách rời các chức năng như thực thi, đồng thuận, khả năng truy cập dữ liệu. Linh hoạt, có thể kết hợp nhưng làm tăng độ phức tạp.

5. Tính toán song song trong chuỗi: Tái cấu trúc động cơ thực thi, thực hiện xử lý giao dịch đồng thời trong chuỗi. Có thể nâng cao đáng kể hiệu suất chuỗi đơn nhưng độ khó kỹ thuật cao.

Các con đường này phản ánh sự cân bằng giữa hiệu suất, độ an toàn và độ phức tạp trong blockchain. Mỗi giải pháp đều có ưu điểm và nhược điểm cũng như các tình huống áp dụng, cùng nhau tạo thành bức tranh toàn cảnh về việc nâng cấp mô hình tính toán Web3.

Ba, bản đồ phân loại tính toán song song: năm con đường từ tài khoản đến lệnh

Công nghệ tính toán song song có thể được chia thành năm cấp độ:

1. Song song cấp tài khoản: đại diện bởi Solana, dựa trên mô hình tài khoản để xác định xung đột giao dịch. Phù hợp với các tình huống có thể dự đoán như DeFi, nhưng hỗ trợ cho hợp đồng phức tạp thì hạn chế.

2. Song song cấp đối tượng: như Aptos và Sui, giới thiệu trừu tượng tài nguyên và mô-đun. Mức độ chi tiết hơn, tính phổ quát cao hơn, nhưng ngưỡng phát triển cao hơn.

3. Mức độ giao dịch song song: như Monad, Sei, xây dựng đồ thị phụ thuộc xung quanh toàn bộ giao dịch. Có thể tối đa hóa việc khai thác tính song song, nhưng lập lịch phức tạp.

4. Song song cấp máy ảo: như MegaETH, hỗ trợ thực thi đa luồng ở cấp VM. Có thể tương thích với hệ sinh thái EVM hiện tại, nhưng độ khó cải tạo lớn.

5. Song song cấp lệnh: như FuelVM, thực hiện tái sắp xếp cấp lệnh. Về lý thuyết có thể đạt được độ sâu tối đa, nhưng vẫn đang ở giai đoạn khám phá.

Năm loại đường dẫn này từ độ thô đến độ sâu, thể hiện sự tinh vi dần của logic song song, đồng thời phản ánh sự gia tăng độ phức tạp của hệ thống. Chúng đánh dấu sự chuyển đổi của mô hình tính toán blockchain sang môi trường thực thi phân tán hiệu suất cao.

Bốn, Phân tích sâu về hai đường đua chính: Monad vs MegaETH

Hai hướng đi được quan tâm nhất trong lĩnh vực tính toán song song hiện nay là Monad và MegaETH.

Monad áp dụng hướng "tái cấu trúc", lấy cảm hứng từ công nghệ cơ sở dữ liệu hiện đại, hoàn toàn định nghĩa lại động cơ thực thi blockchain. Cốt lõi của nó là các cơ chế như kiểm soát đồng thời lạc quan, lập lịch DAG giao dịch, với mục tiêu đạt hiệu suất cấp triệu TPS. Monad giữ lại tính tương thích với Solidity, nhưng được tái cấu trúc hoàn toàn ở cấp độ nền tảng, đại diện cho con đường công nghệ theo đuổi hiệu suất tuyệt đỉnh.

MegaETH áp dụng lộ trình "hòa hợp", giới thiệu khả năng song song trên nền tảng EVM hiện có. Nó nâng cao hiệu suất thông qua lập lịch đa luồng, thực thi bất đồng bộ và các cơ chế khác, đồng thời hoàn toàn giữ nguyên ngữ nghĩa EVM. Cách tiếp cận này dễ được cộng đồng Ethereum chấp nhận hơn, đại diện cho lộ trình tối ưu hóa dần dần.

Cả hai đều có ưu điểm riêng: Monad phù hợp hơn cho việc xây dựng hệ thống hiệu suất cao hoàn toàn mới, trong khi MegaETH thì phù hợp hơn cho việc nâng cấp mượt mà các dự án hiện có. Chúng đại diện cho những sự lựa chọn khác nhau giữa "tái cấu trúc" và "tương thích" trong tính toán song song, đồng thời phản ánh các chiến lược sinh thái khác nhau.

Năm, Cơ hội và Thách thức Tương lai của Tính toán Song song

Tính toán song song mang đến cơ hội lớn cho Web3:

1. Phá vỡ trần ứng dụng, hỗ trợ các cảnh mới như trò chơi trên chuỗi và AI Agent với tương tác tần suất cao.

2. Tái cấu trúc mô hình phát triển, thúc đẩy sự ra đời của một thế hệ công cụ và khung thân thiện với đa luồng mới.

3. Kết hợp với blockchain mô-đun, xây dựng lớp thực thi có hiệu suất cao và có thể kết hợp.

Nhưng đồng thời cũng đối mặt với nhiều thách thức:

1. Điểm khó khăn kỹ thuật: như đảm bảo tính nhất quán trạng thái, xử lý xung đột, v.v.

2. Di chuyển sinh thái: Các nhà phát triển có sẵn sàng chấp nhận rằng sự tồn tại của mô hình mới có sự không chắc chắn.

3. Mô hình an ninh: Cần phải đối phó với bề mặt tấn công mới trong môi trường đa luồng.

Tương lai của tính toán song song không chỉ là vấn đề kỹ thuật, mà còn là thách thức về thiết kế sinh thái. Nó có thể định nghĩa lại bản chất của blockchain, chuyển từ máy thanh toán sang bộ điều phối trạng thái thời gian thực.

Sáu, Kết luận: Tính toán song song, có phải là con đường mở rộng gốc của Web3 tốt nhất không?

Mặc dù việc thực hiện tính toán song song gặp nhiều khó khăn, nhưng đây có thể là con đường mở rộng gần gũi nhất với bản chất của blockchain. Nó tái cấu trúc mô hình thực thi một cách cơ bản trong khi duy trì tính nguyên tử và tính xác định của chuỗi. Cách mở rộng "sinh ra từ chuỗi" này đã dành chỗ cho hiệu suất bền vững cho các ứng dụng phức tạp trong tương lai.

Tính toán song song tái cấu trúc "linh hồn của chuỗi". Nó có thể không phải là con đường tắt hiệu quả trong ngắn hạn, nhưng rất có thể là con đường đúng đắn duy nhất có thể bền vững trong sự tiến hóa lâu dài của Web3. Chúng ta đang chứng kiến một cuộc chuyển mình tương tự như từ kiến trúc lõi đơn sang lõi đa, có lẽ hình hài của hệ điều hành gốc Web3 đang ẩn mình trong những thí nghiệm song song trong chuỗi này.