Web3 паралельних обчислень Глибина дослідження: остаточний шлях рідного масштабування

Одне. Вступ: Розширення - це вічне питання, паралельність - це остаточна арена бою

Блокчейн-системи з моменту свого виникнення стикаються з основною проблемою розширення. Обробна спроможність транзакцій біткоїна та ефіріуму значно нижча за традиційні системи Web2, цей вузький момент глибоко вкорінений у базовому дизайні блокчейну. Протягом останнього десятиліття індустрія спробувала різні рішення для розширення, від on-chain до Layer 2, від станційних каналів до Rollup. Але ці рішення не торкнулися справжнього ліміту "одиничної ланцюгової продуктивності" блокчейну.

Паралельні обчислення в ланцюзі поступово стають новою фокусною точкою. Вони намагаються кардинально перебудувати виконавчий механізм, зберігаючи атомарність одного ланцюга, перевівши блокчейн з однопотокового режиму в систему з високою конкурентною обробкою. Це може не тільки забезпечити сотні разів підвищення пропускної здатності, але й стати ключовою передумовою для вибухового зростання застосувань смарт-контрактів.

Паралельні обчислення ставлять під сумнів основні моделі виконання смарт-контрактів, переосмислюючи базову логіку обробки транзакцій. Їх мета - забезпечити справжню стійку інфраструктурну підтримку для майбутніх нативних додатків Web3. Після зближення в секторі Rollup паралелізм на ланцюгу стає вирішальним фактором нової хвилі конкуренції Layer 1. Це не лише технологічні змагання, але й боротьба парадигм. Наступна генерація суверенних платформ виконання в світі Web3, ймовірно, виникне саме з цієї боротьби паралелізму на ланцюзі.

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

Розширення як найбільш ключова тема еволюції технологій публічних блокчейнів спричинило появу різних технологічних шляхів. Ці шляхи можна розділити на п'ять основних напрямків:

1. Пряме розширення на ланцюгу: наприклад, збільшення розміру блоку, скорочення часу створення блоку тощо. Легко реалізувати, але є ризик централізації.

2. Розширення поза ланцюгом: такі як канали стану та бічні ланцюги. Переміщення транзакцій для обробки поза ланцюгом, лише записуючи результати назад до основного ланцюга. Це може суттєво підвищити пропускну здатність, але стикається з викликами довіри та безпеки.

3. Layer 2 Rollup: наразі найпопулярніше рішення. Виконання поза ланцюгом, верифікація на ланцюзі, досягнення балансу між масштабуванням та безпекою. Але існують проблеми, такі як залежність від доступності даних.

4. Модульний блокчейн: роз'єднує основні функції блокчейну, дозволяючи виконувати різні функції кількома спеціалізованими ланцюгами. Висока гнучкість, але збільшує складність системи.

5. Паралельні обчислення в ланцюзі: шляхом зміни архітектури виконувального двигуна досягається паралельна обробка транзакцій в ланцюзі. Необхідно переписати логіку планування VM, впровадивши сучасні механізми планування комп'ютерних систем.

Ці п'ять типів шляхів відображають компроміси між продуктивністю, комбінованістю, безпекою та складністю блокчейну. Кожен з варіантів має свої переваги та недоліки, які разом утворюють панорамний вигляд на оновлення комп'ютерної парадигми Web3.

Три, Класифікаційна карта паралельних обчислень: п'ять основних шляхів від облікового запису до інструкції

Паралельні обчислювальні технології можна поділити на п'ять напрямків, від грубої до тонкої градації:

1. Рівень облікового запису паралельності: у якості представника Solana. На основі розділення облікового запису та стану, визначення наявності конфліктних відносин між транзакціями для досягнення паралельності.

2. Об'єктний рівень паралелізму: такі як Aptos і Sui. Паралельне планування на основі більш тонких "об'єктів стану".

3. Паралелізм на рівні транзакцій: такі як Monad, Sei, Fuel. Побудова графа залежностей навколо всієї транзакції для виконання паралельних потоків.

4. Паралелізм на рівні віртуальної машини: як MegaETH. Вбудовування здатності до паралельного виконання в логіку планування інструкцій на нижньому рівні віртуальної машини.

5. Інструкційний рівень паралелізму: запозичуючи ідеї з динамічного виконання CPU, проводиться аналіз розкладу та паралельна переробка кожної операції.

Ці п’ять типів шляхів, від статичних структур даних до динамічних механізмів планування, відображають постійне уточнення паралельних технологій та зростання складності систем. Вони позначають перехід моделей обчислень блокчейну від традиційного послідовного виконання до високопродуктивного розподіленого середовища виконання.

Чотири, Глибина двох основних напрямків: Monad проти MegaETH

Наразі найбільш обговорюваними проектами в галузі паралельних обчислень є Monad та MegaETH, які представляють собою два абсолютно різні технологічні шляхи.

Monad приймає "реформістський" підхід, черпаючи натхнення з сучасних систем баз даних, переосмислює виконавчий двигун блокчейнів. Його основні технології включають оптимістичний контроль конкурентності, планування транзакцій DAG, поза чергове виконання тощо. Monad забезпечує сумісність з EVM за допомогою проміжного мовного рівня, зберігаючи дружелюбність до екосистеми Ethereum.

MegaETH використовує маршрут "сумісності", прагнучи вбудувати паралельні можливості в існуючий EVM. Він перепроєктовує модель виконання інструкцій EVM, вводячи ізоляцію на рівні потоків та асинхронні механізми виконання, реалізуючи "багатоядерний EVM". MegaETH дозволяє розробникам отримувати підвищення продуктивності без зміни існуючих контрактів.

Monad більше підходить для побудови абсолютно нових систем, прагнучи до максимальної продуктивності. MegaETH, з іншого боку, більше підходить для існуючих проектів для реалізації удосконалення продуктивності з мінімальними витратами. Обидва представляють типову протидію "реконструкторів" та "сумісників" у паралельних обчисленнях, кожен має свої переваги.

П'яте. Майбутні можливості та виклики паралельних обчислень

Паралельні обчислення приносять величезні можливості для Web3:

1. Зняти обмеження застосування, реалізувати високочастотну взаємодію в ланцюзі.

2. Сприяти змінам у парадигмі розробки, стимулювати появу нового покоління інструментальних ланцюгів.

3. Забезпечити модульним блокчейнам високопродуктивні виконавчі модулі.

Але одночасно стикається з багатьма викликами:

1. Гарантія узгодженості стану при паралельному виконанні та обробка конфліктів.

2. Модель безпеки середовища виконання з багатопоточністю ще не досягла зрілості.

3. Міграція екосистеми розробників та поріг усвідомлення.

Майбутнє паралельних обчислень залежить як від технологічних проривів, так і від екологічного дизайну. Це переосмислить сутність блокчейну і може стати переломним моментом у парадигмі обчислень Web3.

Шість. Висновок: Паралельні обчислення — це найкращий шлях для рідного масштабування Web3?

Хоча паралельні обчислення є складними для реалізації, вони найближчі до суті блокчейну. Вони досягають підвищення продуктивності шляхом реконструкції самого виконавчого моделі, зберігаючи основну модель довіри блокчейну. Такий спосіб масштабування, який "народився в ланцюзі", залишає стійкий простір для продуктивності для більш складних застосувань на ланцюзі в майбутньому.

Паралельні обчислення реконструюють "душу ланцюга". Хоча на короткий термін це реалізувати важко, але це, ймовірно, єдиний стійкий правильний шлях у довгостроковій еволюції Web3. Ми стаємо свідками стрибка архітектури, подібного до переходу від однопроцесорних до багатопроцесорних систем, і, можливо, початкові форми нативної операційної системи Web3 приховані в цих паралельних експериментах у ланцюгах.