Web3 komputasi paralel panorama: Menjelajahi lima jalur ekspansi asli Blockchain

Web3 Paralle Computing Panorama: Menjelajahi Solusi Terbaik untuk Skalabilitas Native Blockchain

"Segitiga Ketidakmungkinan" dari blockchain (keamanan, desentralisasi, dan skalabilitas) mengungkapkan trade-off yang mendasar dalam desain sistem blockchain. Mengenai topik abadi "skalabilitas", saat ini solusi peningkatan kapasitas blockchain utama di pasar dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

  • Melaksanakan peningkatan skala yang ditingkatkan: Meningkatkan kemampuan eksekusi di tempat, seperti paralel, GPU, multikore
  • Tipe pemisahan status: pembagian status horizontal/Shard, seperti sharding, UTXO, banyak subnet
  • Ekspansi tipe outsourcing off-chain: menempatkan eksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
  • Ekspansi tipe decoupling struktur: modularitas arsitektur, operasi kolaboratif, seperti rantai modul, penyusun bersama, Rollup Mesh
  • Ekspansi tipe konkuren asinkron: Model Aktor, isolasi proses, berbasis pesan, seperti agen, rantai asinkron multithreading

Solusi skalabilitas Blockchain mencakup: komputasi paralel dalam rantai, Rollup, pengirisan, modul DA, struktur modular, sistem Actor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lain-lain, mencakup berbagai level eksekusi, status, data, dan struktur, merupakan "sistem skalabilitas lengkap yang bersifat kolaboratif multi-lapis dan kombinasi modul". Artikel ini akan fokus pada metode skalabilitas yang utama yaitu komputasi paralel.

Paralelisme dalam rantai (intra-chain parallelism), fokus pada eksekusi paralel transaksi/instruksi di dalam blok. Berdasarkan mekanisme paralel, cara peningkatannya dapat dibagi menjadi lima kategori besar, masing-masing mewakili pencarian kinerja, model pengembangan, dan filosofi arsitektur yang berbeda, dengan granularitas paralel yang semakin halus, intensitas paralel yang semakin tinggi, kompleksitas penjadwalan yang juga semakin tinggi, serta kompleksitas pemrograman dan kesulitan implementasi yang juga semakin tinggi.

  • Paralel tingkat akun (Account-level): mewakili proyek Solana
  • Paralel tingkat objek (Object-level): mewakili proyek Sui
  • Paralel tingkat transaksi (Transaction-level): Mewakili proyek Monad, Aptos
  • Panggilan tingkat / MicroVM paralel (Call-level / MicroVM): Mewakili proyek MegaETH
  • Paralelisme tingkat instruksi (Instruction-level): Mewakili proyek GatlingX

Model konkuren asinkron di luar rantai, yang diwakili oleh sistem agen pintar (Model Agen / Aktor), merupakan salah satu paradigma komputasi paralel yang berbeda, sebagai sistem pesan lintas rantai/asinkron (model sinkronisasi blok non), setiap Agen berfungsi sebagai "proses pintar yang berjalan secara independen", dengan cara paralel mengirim pesan asinkron, berbasis peristiwa, tanpa perlu penjadwalan sinkron, proyek yang mewakili termasuk AO, ICP, Cartesi, dan lainnya.

Namun, solusi skalabilitas yang kita kenal, seperti Rollup atau sharding, termasuk dalam mekanisme konkuren tingkat sistem dan tidak termasuk dalam komputasi paralel di dalam rantai. Mereka mencapai skalabilitas dengan "menjalankan beberapa rantai/ruang eksekusi secara paralel", bukan dengan meningkatkan derajat paralel di dalam satu blok/mesin virtual. Jenis solusi skalabilitas ini bukan fokus pembahasan artikel ini, tetapi kami tetap akan menggunakannya untuk perbandingan perbedaan konsep arsitektur.

Web3 pararel komputasi jalur panorama: Solusi terbaik untuk perluasan asli?

Dua, Rantai Peningkatan Paralel EVM: Melampaui Batas Kinerja dalam Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga saat ini, melalui berbagai upaya perluasan seperti sharding, Rollup, dan arsitektur modular, namun hambatan throughput di lapisan eksekusi masih belum mendapatkan terobosan fundamental. Namun, pada saat yang sama, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar yang memiliki basis pengembang dan potensi ekosistem yang paling kuat saat ini. Oleh karena itu, rantai peningkatan paralel EVM sebagai jalur kunci yang memperhatikan kompatibilitas ekosistem dan peningkatan kinerja eksekusi, sedang menjadi arah penting dalam evolusi perluasan putaran baru. Monad dan MegaETH adalah proyek yang paling representatif dalam arah ini, masing-masing membangun arsitektur pemrosesan paralel EVM yang ditujukan untuk skenario dengan tingkat paralelisme tinggi dan throughput tinggi, dengan pendekatan eksekusi tertunda dan pemecahan status.

Analisis Mekanisme Perhitungan Paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer1 berkinerja tinggi yang dirancang ulang untuk mesin virtual Ethereum (EVM), berdasarkan pada prinsip paralelisme dasar pemrosesan pipelining, dengan eksekusi asinkron pada lapisan konsensus dan eksekusi paralel optimis pada lapisan eksekusi. Selain itu, pada lapisan konsensus dan penyimpanan, Monad masing-masing memperkenalkan protokol BFT berkinerja tinggi (MonadBFT) dan sistem basis data khusus (MonadDB), untuk mencapai optimasi dari ujung ke ujung.

Pipelining: Mekanisme Eksekusi Paralel Multistage

Pipelining adalah konsep dasar dari eksekusi paralel Monad, di mana ide intinya adalah membagi alur eksekusi Blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur pipa tiga dimensi, di mana setiap tahap berjalan di thread atau inti yang independen, mewujudkan pemrosesan simultan antar blok, dan akhirnya mencapai peningkatan throughput dan pengurangan latensi. Tahap-tahap ini mencakup: usulan transaksi (Propose), pencapaian konsensus (Consensus), eksekusi transaksi (Execution), dan pengajuan blok (Commit).

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Pemisahan Eksekusi Asinkron

Dalam rantai tradisional, konsensus transaksi dan eksekusi biasanya merupakan proses sinkron, model serial ini sangat membatasi perluasan kinerja. Monad mencapai konsensus lapisan asinkron, eksekusi lapisan asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron". Mengurangi waktu blok (block time) dan keterlambatan konfirmasi secara signifikan, membuat sistem lebih tangguh, proses pengolahan lebih terperinci, dan tingkat pemanfaatan sumber daya lebih tinggi.

Desain Inti:

  • Proses konsensus (lapisan konsensus) hanya bertanggung jawab untuk mengurutkan transaksi, tidak menjalankan logika kontrak.
  • Proses eksekusi (lapisan eksekusi) dipicu secara asinkron setelah konsensus selesai.
  • Setelah konsensus selesai, langsung masuk ke proses konsensus blok berikutnya, tanpa perlu menunggu eksekusi selesai.

Eksekusi Paralel Optimis:乐观并行执行

Ethereum tradisional menggunakan model serial yang ketat untuk eksekusi transaksi guna menghindari konflik status. Sementara Monad menerapkan strategi "eksekusi paralel optimis", yang secara signifikan meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi.

Mekanisme Eksekusi:

  • Monad akan secara optimis menjalankan semua transaksi secara paralel, dengan asumsi sebagian besar transaksi tidak memiliki konflik status.
  • Menjalankan sebuah "Detektor Konflik (Conflict Detector)" untuk memantau apakah transaksi mengakses status yang sama (seperti konflik baca/tulis).
  • Jika terjadi konflik, transaksi yang konflik akan dieksekusi ulang secara serial untuk memastikan kebenaran status.

Monad memilih jalur kompatibilitas: seminimal mungkin mengubah aturan EVM, selama proses eksekusi dengan menunda penulisan status dan mendeteksi konflik secara dinamis untuk mewujudkan paralelisme, lebih mirip dengan Ethereum versi performa, kematangan yang baik memudahkan migrasi ekosistem EVM, merupakan akselerator paralel di dunia EVM.

Web3 parallel computing track panorama: Best solution for native expansion?

Analisis mekanisme komputasi paralel MegaETH

Berbeda dengan penempatan L1 Monad, MegaETH diposisikan sebagai lapisan eksekusi paralel berkinerja tinggi yang modular dan kompatibel dengan EVM, dapat berfungsi sebagai blockchain publik L1 independen, atau sebagai lapisan peningkatan eksekusi (Execution Layer) di Ethereum atau komponen modular. Tujuan desain inti adalah untuk memisahkan logika akun, lingkungan eksekusi, dan status menjadi unit terkecil yang dapat dijadwalkan secara independen, untuk mencapai eksekusi tinggi dan kemampuan respons rendah latensi di dalam rantai. Inovasi kunci yang diajukan oleh MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + State Dependency DAG (graf ketergantungan status terarah tanpa siklus) dan mekanisme sinkronisasi modular, bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang ditujukan untuk "threading dalam rantai".

Arsitektur Micro-VM (Mikro Mesin Virtual): Akun adalah Thread

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mikro-vm (Micro-VM) per akun", yang "mengalirkan" lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron (Asynchronous Messaging), bukan panggilan sinkron, sehingga banyak VM dapat dieksekusi secara independen dan menyimpan secara independen, secara alami paralel.

State Dependency DAG: Mekanisme Penjadwalan yang Didorong oleh Grafik Ketergantungan

MegaETH membangun sistem penjadwalan DAG yang berbasis pada hubungan akses status akun, sistem ini secara real-time memelihara grafik ketergantungan global (Dependency Graph), setiap transaksi yang memodifikasi akun mana dan membaca akun mana semuanya dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi yang tidak konflik dapat dijalankan secara paralel, sedangkan transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan secara serial atau ditunda berdasarkan urutan topologis. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan yang tidak berulang selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi Asinkron dan Mekanisme Callback

B

Secara keseluruhan, MegaETH memecahkan model mesin status EVM single-thread tradisional dengan mengimplementasikan pembungkusan mikro-vm berdasarkan akun, melakukan penjadwalan transaksi melalui grafik ketergantungan status, dan menggantikan stack panggilan sinkron dengan mekanisme pesan asinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang dirancang ulang secara menyeluruh dari "struktur akun→arsitektur penjadwalan→alur eksekusi", memberikan pemikiran baru yang tingkat paradigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

MegaETH memilih jalur rekonstruksi: sepenuhnya mengabstraksi akun dan kontrak menjadi VM independen, melalui penjadwalan eksekusi asinkron untuk melepaskan potensi paralel yang ekstrem. Secara teoritis, batas paralel MegaETH lebih tinggi, tetapi juga lebih sulit mengontrol kompleksitas, lebih mirip dengan sistem operasi terdistribusi super di bawah ide Ethereum.

Web3 pararel computing track panorama: Solusi terbaik untuk ekspansi asli?

Monad dan MegaETH memiliki filosofi desain yang sangat berbeda dari sharding: sharding membagi blockchain secara horizontal menjadi beberapa sub-rantai independen (shard), di mana setiap sub-rantai bertanggung jawab atas sebagian transaksi dan status, memecahkan batasan rantai tunggal dalam perluasan lapisan jaringan; sementara Monad dan MegaETH mempertahankan integritas rantai tunggal, hanya melakukan perluasan horizontal di lapisan eksekusi, dengan melakukan optimasi eksekusi paralel ekstrem di dalam rantai tunggal untuk meningkatkan kinerja. Keduanya mewakili dua arah dalam jalur perluasan blockchain, yaitu penguatan vertikal dan perluasan horizontal.

Proyek komputasi paralel seperti Monad dan MegaETH terutama berfokus pada jalur optimasi throughput, dengan tujuan utama meningkatkan TPS dalam rantai, melalui eksekusi tertunda (Deferred Execution) dan arsitektur micro-virtual machine (Micro-VM) untuk mencapai pemrosesan paralel pada tingkat transaksi atau akun. Sementara itu, Pharos Network sebagai jaringan L1 blockchain yang modular dan full-stack paralel, memiliki mekanisme komputasi paralel inti yang disebut "Rollup Mesh". Arsitektur ini mendukung lingkungan multi-virtual machine (EVM dan Wasm) melalui kerja sama antara jaringan utama dan jaringan pemrosesan khusus (SPNs), serta mengintegrasikan teknologi canggih seperti pembuktian nol pengetahuan (ZK) dan lingkungan eksekusi tepercaya (TEE).

Analisis mekanisme komputasi paralel Rollup Mesh:

  1. Pemrosesan Pipa Asinkron Seluruh Siklus Hidup (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): Pharos memisahkan setiap tahap transaksi (seperti konsensus, eksekusi, penyimpanan) dan menggunakan metode pemrosesan asinkron, sehingga setiap tahap dapat dilakukan secara paralel secara independen, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.
  2. Eksekusi Paralel Dual VM (Dual VM Parallel Execution): Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual, yaitu EVM dan WASM, yang memungkinkan pengembang untuk memilih lingkungan eksekusi yang sesuai berdasarkan kebutuhan. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem, tetapi juga meningkatkan kapasitas pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.
  3. Jaringan Penanganan Khusus (SPNs): SPNs adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan sub-jaringan modular, yang khusus dirancang untuk menangani jenis tugas atau aplikasi tertentu. Melalui SPNs, Pharos dapat mencapai alokasi sumber daya yang dinamis dan pemrosesan tugas secara paralel, yang lebih meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.
  4. Konsensus Modular dan Mekanisme Restaking: Pharos memperkenalkan mekanisme konsensus yang fleksibel, mendukung berbagai model konsensus (seperti PBFT, PoS, PoA), dan melalui protokol restaking, mewujudkan berbagi keamanan dan integrasi sumber daya antara mainnet dan SPN.

Selain itu, Pharos merekonstruksi model eksekusi dari lapisan dasar mesin penyimpanan melalui teknologi Merkle tree multi-versi, pengkodean delta (Delta Encoding), pengalamatan versi (Versioned Addressing), dan penurunan ADS (ADS Pushdown), meluncurkan mesin penyimpanan berkinerja tinggi blockchain asli Pharos Store, untuk mewujudkan kemampuan pemrosesan on-chain yang tinggi, latensi rendah, dan verifikasi yang kuat.

Secara keseluruhan, arsitektur Rollup Mesh Pharos, melalui desain modular dan mekanisme pemrosesan asinkron, mencapai kemampuan komputasi paralel berkinerja tinggi, Pharos.

Lihat Asli
Halaman ini mungkin berisi konten pihak ketiga, yang disediakan untuk tujuan informasi saja (bukan pernyataan/jaminan) dan tidak boleh dianggap sebagai dukungan terhadap pandangannya oleh Gate, atau sebagai nasihat keuangan atau profesional. Lihat Penafian untuk detailnya.
  • Hadiah
  • 7
  • Posting ulang
  • Bagikan
Komentar
0/400
AirdropHuntervip
· 18jam yang lalu
Yang lama digoreng dan digoreng lagi, hanya mengganti kuah tanpa mengganti obat.
Lihat AsliBalas0
WagmiOrRektvip
· 08-09 17:22
Rasanya poin ketiga dapat diandalkan
Lihat AsliBalas0
LiquidityHuntervip
· 08-09 13:59
0506 tengah malam 3 pagi ulasan kembali Likuiditas Kedalaman multi-rantai di pemesan bersama hanya 0,13x Kesempatan arbitrase selisih harga yang mengejutkan... menunggu
Lihat AsliBalas0
TokenTaxonomistvip
· 08-09 13:54
*sigh* secara statistik, tidak satu pun dari taksonomi ini yang secara memadai menangani evolusi filogenetik dari solusi scaling... di mana spreadsheet saya?
Lihat AsliBalas0
blocksnarkvip
· 08-09 13:47
Saya sudah melihatnya, sangat membingungkan, semua hanya pengulangan yang sama.
Lihat AsliBalas0
OnChainDetectivevip
· 08-09 13:46
Setelah mempelajari data on-chain di dalam tong sampah, titik kunci semuanya adalah interaksi kelompok dompet.. Dana spekulatif terlihat jelas, jelas ada yang sedang melakukan restrukturisasi chip.
Lihat AsliBalas0
GateUser-a180694bvip
· 08-09 13:41
Pemisahan ini benar-benar hebat
Lihat AsliBalas0
  • Sematkan
Perdagangkan Kripto Di Mana Saja Kapan Saja
qrCode
Pindai untuk mengunduh aplikasi Gate
Komunitas
Bahasa Indonesia
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)