تقرير بحث عميق حول الحوسبة المتوازية في Web3: المسار النهائي للتوسع الأصلي

المقدمة: التوسع هو سؤال أبدي، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية

تواجه أنظمة blockchain دائمًا مشكلة التوسع هذه. قدرة معالجة المعاملات في Bitcoin وEthereum محدودة، ولا يمكنها تلبية متطلبات التطبيقات واسعة النطاق. الحلول التقليدية للتوسع مثل زيادة حجم الكتلة أو تقصير وقت إنتاج الكتلة لها قيود.

في السنوات الأخيرة، استكشفت الصناعة العديد من طرق التوسع، بما في ذلك قنوات الحالة، بلازما، رول أب وبلوكشين المودول. ومن بين هذه الطرق، أصبح رول أب هو الحل السائد الحالي، حيث يقوم بزيادة TPS من خلال التنفيذ خارج السلسلة والتحقق على السلسلة. ومع ذلك، لم يصل رول أب إلى الحد الحقيقي لأداء "السلسلة الواحدة" في قاعدة بيانات البلوكشين.

أصبحت الحسابات المتوازية داخل السلسلة محور اهتمام بحثي جديد. إنها تحاول إعادة بناء محرك التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على الذرية في السلسلة الواحدة، لترقية تقنية البلوكشين من نمط متسلسل إلى نظام عالي التزامن. وهذا قد لا يؤدي فقط إلى زيادة في القدرة على المعالجة بمئات المرات، بل قد يصبح أيضاً البنية التحتية الأساسية لانفجار التطبيقات المعقدة.

تمثل الحوسبة المتوازية تحولاً في نموذج تنفيذ blockchain. إنها تتحدى الأنماط الأساسية لتنفيذ العقود الذكية، وتعيد تعريف المنطق الأساسي لمعالجة المعاملات. هذه ليست مجرد مسابقة تقنية، بل هي معركة من أجل النموذج. من المحتمل أن تنشأ الجيل القادم من منصات التنفيذ السيادي في عالم Web3 من هذه الصراعات المتوازية داخل السلسلة.

٢. صورة شاملة لنموذج التوسع: خمس طرق، كل منها له تركيزه الخاص

توسيع السعة هو أحد أهم المواضيع في تطور تكنولوجيا السلاسل العامة. بعد حوالي عشر سنوات من الاستكشاف، شكلت الصناعة خمس مسارات أساسية:

1. توسيع السلسلة: زيادة حجم الكتلة مباشرة، تقصير وقت إنشاء الكتل، إلخ. بسيط ولكن سهل الوصول إلى الحد الأقصى للنظام.

2. توسيع خارج السلسلة: مثل قنوات الحالة والسلاسل الجانبية. يمكن أن يزيد بشكل كبير من القدرة على المعالجة، ولكن توجد مشاكل تتعلق بالثقة والأمان.

3. Layer2 Rollup: الحل الأكثر شيوعًا حاليًا. تنفيذ خارج السلسلة، والتحقق على السلسلة، يوازن بين اللامركزية والأداء.

4. سلسلة الكتل المودولارية: فصل الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل، ويتم إكمالها بواسطة التعاون بين العديد من السلاسل. مرنة ولكنها تزيد من التعقيد.

5. الحساب المتوازي داخل السلسلة: إعادة بناء محرك التنفيذ，实现链内交易并发处理。难度高但潜力巨大。

تتميز هذه الفئات الخمس من المسارات بمزايا وعيوب، وتعكس التوازن بين الأداء، والقابلية للتجميع، والأمان، وتعقيد التطوير في سلسلة الكتل. من المحتمل أن يأتي ترقية نموذج حساب Web3 في المستقبل من دمج هذه الاتجاهات وابتكارها.

٣. خريطة تصنيف الحوسبة المتوازية: خمسة مسارات من الحسابات إلى التعليمات

الحوسبة المتوازية هي واحدة من المسارات الأساسية لاختراق أداء blockchain. انطلاقًا من نموذج التنفيذ، يمكن تقسيم الحوسبة المتوازية إلى خمس فئات:

1. التوازي على مستوى الحساب: يمثل Solana، يعتمد على فصل الحساب - الحالة، يحكم على علاقة التضارب بين المعاملات لتحقيق التوازي.

2. التوازي على مستوى الكائن: مثل Aptos و Sui، يتم جدولة التزامن بوحدات "كائن الحالة" بدقة أكبر.

3. التوازي على مستوى المعاملات: بتمثيل Monad و Sei و Fuel، يتم بناء رسم بياني للتبعيات حول المعاملات التجارية وتنفيذها بشكل متوازي.

4. التنفيذ المتوازي على مستوى الآلة الافتراضية: مثل MegaETH، يدعم تنفيذ التعليمات البرمجية للعقود الذكية متعددة الخيوط بشكل مباشر على مستوى VM.

5. التوازي على مستوى التعليمات: الاستفادة من تنفيذ وحدة المعالجة المركزية غير المتسلسل، وتحليل جدولة التعليمات بتنسيق البايت وإعادة ترتيبها بشكل متوازي.

تُظهر هذه الفئات الخمسة من المسارات من الخشونة إلى الدقة، التحسين المستمر للمنطق المتوازي وزيادة تعقيد النظام. إنها تُشير إلى تحول نموذج حسابات blockchain نحو بيئة تنفيذ موزعة عالية الأداء، والتي ستحدد قدرة تحمل النظام البيئي لتطبيقات السلسلة في المستقبل.

أربعة، تحليل عميق لمضمارين رئيسيين: Monad مقابل MegaETH

الخطتان الرئيسيتان في السوق الحالية لتركيز الحوسبة المتوازية هما Monad و MegaETH، وتمثلان "إعادة البناء" و "التوافق" كمدرستين فكريتين.

Monad تعتمد على هيكل جديد، مستفيدة من تقنيات قواعد البيانات، من خلال التحكم المتفائل في التزامن، وجدولة DAG للمعاملات لتحقيق أداء مثالي. تدعم بناء جملة Solidity، لكن تم إعادة بنائها بالكامل في الأسفل، سعيًا لتحقيق أقصى أداء.

ميغا إي تي إتش (MegaETH) يقدم القدرة على المعالجة المتوازية على أساس EVM الحالي، من خلال استخدام مكدس استدعاء غير متزامن وعزل سياق التنفيذ لتحقيق "EVM المتزامن". إنه يحافظ على التوافق الكامل، مما يجعله مناسبًا لترقية المشاريع القائمة بسلاسة.

موناد أكثر ملاءمة للمشاريع الجديدة التي تسعى إلى الأداء الأقصى، بينما ميغا إيث مناسبة للانتقال السلس في النظام البيئي القائم. يمثل كلاهما مسارات تقنية واستراتيجيات بيئية مختلفة للحوسبة المتوازية.

خمسة، الفرص والتحديات المستقبلية للحوسبة المتوازية

الحساب المتوازي جلب فرصًا كبيرة لـ Web3:

1. إزالة سقف التطبيق، ودعم مشاهد جديدة مثل ألعاب السلسلة التفاعلية عالية التردد، ووكيل الذكاء الاصطناعي.

2. تحفيز سلسلة أدوات تطوير جديدة وطبقة تجريد الآلة الافتراضية.

3. مع دمج blockchain المعيارية، تشكيل بنية متكاملة عالية الأداء.

لكنها تواجه أيضًا العديد من التحديات:

1. ضمان التوافق والتناسق في الحالة المتزامنة ومعالجة الصراعات.

2. نموذج الأمان لبيئة التنفيذ متعددة الخيوط لا يزال غير مكتمل.

3. مشكلة انتقال البيئة التطويرية وعتبة الإدراك.

مستقبل الحوسبة المتوازية هو ليس فقط突破 تقني، بل هو أيضاً اختبار لتصميم النظام البيئي. إنه سيعيد تعريف جوهر blockchain، ليصبح جوهر البنية التحتية للجيل الجديد من Web3.

السادسة، الخاتمة: هل الحوسبة المتوازية هي أفضل مسار للتوسع الأصلي في Web3؟

على الرغم من أن تحقيق الحوسبة المتوازية صعب، إلا أنها قد تكون أقرب مسار لتوسيع نطاق جوهر blockchain. إنها تعيد بناء نموذج التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على نموذج الثقة الأساسي في blockchain، مما يترك أساسًا مستدامًا للأداء للتطبيقات المعقدة في المستقبل.

هذه قفزة معمارية مشابهة من معالج أحادي النواة إلى معالج متعدد النواة، قد تلد نظام تشغيل أصلي حقيقي للويب 3. على الرغم من أن التحديات قصيرة المدى هائلة، إلا أن الحوسبة المتوازية من المحتمل أن تصبح الطريق الإجباري لتطور الويب 3 المستمر على المدى الطويل.