Rapport de recherche approfondie sur le calcul parallèle Web3 : le chemin ultime vers l'extension native

I. Introduction : L'extension est un sujet éternel, et le parallélisme est le champ de bataille ultime

Les systèmes de blockchain sont constamment confrontés à ce problème central de scalabilité. La capacité de traitement des transactions de Bitcoin et d'Ethereum est limitée et ne peut pas répondre aux besoins des applications à grande échelle. Les solutions traditionnelles de scalabilité, telles que l'augmentation de la taille des blocs ou la réduction du temps de génération des blocs, présentent toutes des limitations.

Ces dernières années, l'industrie a exploré plusieurs voies d'extension, y compris les canaux d'état, Plasma, Rollup et les blockchains modulaires. Parmi eux, le Rollup est devenu la solution dominante actuelle, augmentant le TPS grâce à l'exécution hors chaîne et à la validation sur chaîne. Cependant, le Rollup n'a pas atteint les véritables limites de "performance monocouche" à la base de la blockchain.

Le calcul parallèle au sein de la chaîne devient progressivement un nouveau sujet de recherche. Il tente de reconstruire complètement le moteur d'exécution tout en maintenant l'atomicité de la chaîne unique, mettant à niveau la blockchain d'un mode séquentiel vers un système à forte concurrence. Cela pourrait non seulement apporter des améliorations de débit de plusieurs centaines de fois, mais aussi devenir une infrastructure clé pour l'explosion d'applications complexes.

Le calcul parallèle représente un changement de paradigme dans le modèle d'exécution de la blockchain. Il remet en question le modèle fondamental de l'exécution des contrats intelligents, redéfinissant la logique de base du traitement des transactions. Ce n'est pas seulement une course technologique, mais aussi une bataille pour le paradigme. La prochaine génération de plateformes d'exécution souveraines du monde Web3 pourrait bien naître de cette lutte parallèle au sein de la chaîne.

II. Panorama des paradigmes d'extension : cinq types de routes, chacun avec ses propres priorités

L'extension est l'un des sujets les plus importants dans l'évolution de la technologie des chaînes publiques. Après près de dix ans d'exploration, l'industrie a formé cinq grandes lignes directrices :

1. Extension on la chaîne : augmenter directement la taille des blocs, réduire le temps de création des blocs, etc. Simple mais facilement atteint la limite du système.

2. Scalabilité hors chaîne : comme les canaux d'état et les chaînes latérales. Peut considérablement augmenter le débit, mais il existe des problèmes de confiance et de sécurité.

3. Layer2 Rollup : la solution la plus courante actuellement. Exécution hors chaîne, validation sur chaîne, équilibre entre décentralisation et performance.

4. Blockchain modulaire : découpler les fonctions principales de la blockchain, réalisées par la coopération de multiples chaînes. Flexible mais augmente la complexité.

5. Calculs parallèles en chaîne : reconstruction du moteur d'exécution, réalisation du traitement parallèle des transactions en chaîne. Difficulté élevée mais potentiel énorme.

Ces cinq types de chemins ont chacun leurs avantages et inconvénients, reflétant le compromis entre performance, combinabilité, sécurité et complexité de développement dans la blockchain. La mise à niveau du paradigme de calcul Web3 à l'avenir viendra probablement de la fusion et de l'innovation dans ces directions.

Trois, carte classification du calcul parallèle : cinq grands chemins de compte aux instructions

Le calcul parallèle est l'un des chemins clés pour surmonter les performances de la blockchain. En partant du modèle d'exécution, le calcul parallèle peut être divisé en cinq catégories :

1. Parallélisme au niveau du compte : représenté par Solana, basé sur le découplage compte-état, jugeant la relation de conflit entre les transactions pour réaliser le parallélisme.

2. Parallélisme au niveau des objets : comme Aptos et Sui, la planification concurrente se fait à l'aide d'"objets d'état" de granularité plus fine.

3. Concurrence au niveau des transactions : avec Monad, Sei et Fuel comme représentants, construire un graphe de dépendance autour de l'ensemble de la transaction et exécuter en parallèle.

4. Parallélisme au niveau de la machine virtuelle : comme MegaETH, prend en charge l'exécution simultanée de code de contrat intelligent avec des threads multiples directement au niveau de la VM.

5. Parallélisme au niveau des instructions : s'inspirer de l'exécution désordonnée du CPU, analyser le plan de dispatch et réorganiser en parallèle les instructions de bytecode.

Ces cinq types de chemins vont du gros grain au fin grain, reflétant le raffinement continu de la logique parallèle et l'augmentation de la complexité du système. Ils marquent la transition du modèle de calcul de la blockchain vers un environnement d'exécution distribué haute performance, ce qui déterminera la capacité d'accueil de l'écosystème d'applications de la chaîne à l'avenir.

Quatre, Analyse approfondie des deux grandes pistes : Monad vs MegaETH

Les deux grandes voies de calcul parallèle sur lesquelles le marché se concentre actuellement sont Monad et MegaETH, représentant les deux paradigmes du "reconstructivisme" et du "compatibilisme".

Monad adopte une nouvelle architecture, s'inspirant des technologies de bases de données, et réalise des performances extrêmes grâce à des mécanismes tels que le contrôle de concurrence optimiste et la planification de DAG de transactions. Il supporte la syntaxe Solidity, mais la base a été entièrement reconstruite, visant les limites de performance.

MegaETH introduit des capacités de parallélisme sur la base de l'EVM existant, réalisant un "EVM concurrent" grâce à un appel de pile asynchrone et une isolation du contexte d'exécution. Il maintient une compatibilité totale, ce qui le rend adapté à une mise à niveau transparente des projets existants.

Monad est mieux adapté aux nouveaux projets visant des performances extrêmes, tandis que MegaETH convient à une transition en douceur dans l'écosystème existant. Les deux représentent différentes voies technologiques et stratégies écologiques pour le calcul parallèle.

Cinq, opportunités et défis futurs du calcul parallèle

Le calcul parallèle offre d'énormes opportunités pour le Web3 :

1. Lever les plafonds d'application, soutenir de nouveaux scénarios tels que les jeux blockchain à haute fréquence et les agents AI.

2. Favoriser l'émergence de nouvelles chaînes d'outils de développement et d'une couche d'abstraction de machine virtuelle.

3. Combiner avec la blockchain modulaire pour former une architecture intégrée haute performance.

Mais en même temps, elle fait face à de nombreux défis :

1. Problèmes de garantie de cohérence de la concurrence d'état et de gestion des conflits.

2. Le modèle de sécurité de l'environnement d'exécution multithread n'est pas encore parfait.

3. Problèmes de migration de l'écosystème des développeurs et de seuil de compréhension.

L'avenir du calcul parallèle est à la fois une percée technologique et un test de conception écologique. Il redéfinira la nature de la blockchain et deviendra le cœur des infrastructures Web3 de nouvelle génération.

VI. Conclusion : La calcul parallèle est-elle le meilleur chemin pour l'extension native de Web3 ?

Bien que la mise en œuvre du calcul parallèle soit difficile, elle pourrait être le chemin d'expansion le plus proche de l'essence de la blockchain. Tout en préservant le modèle de confiance central de la blockchain, elle reconstruit fondamentalement le modèle d'exécution, laissant une base de performance durable pour les applications complexes futures.

C'est une transition d'architecture similaire à celle du passage des CPU monocœurs aux CPU multicœurs, qui pourrait donner naissance à un véritable système d'exploitation natif Web3. Bien que les défis à court terme soient énormes, à long terme, le calcul parallèle est très probablement le chemin incontournable de l'évolution continue de Web3.