Monadとの違いとして、MegaETHはEVM互換のモジュール型高性能並行実行層として位置付けられており、独立したL1パブリックブロックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層やモジュール型コンポーネントとしても機能します。その核心的な設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を分離して、独立してスケジュール可能な最小単位に構築し、チェーン内での高い同時実行性と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAGおよびモジュール型同期メカニズムであり、共に「チェーン内スレッド化」を目指した並行実行システムを構築します。
Web3パラレルコンピューティングの全景:EVM互換チェーンがどのように性能のボトleneckを突破するか
Web3パラレルコンピューティングトラック全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューションは？
一、並行計算理論：ブロックチェーンの不可能三角形を突破する
ブロックチェーンの「不可能三角」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにしており、すなわちブロックチェーンプロジェクトは「究極の安全性、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出回っている主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムによって分類されます。
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、オンチェーンの並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュラー構造、アクターシステム、zk証明圧縮、Statelessアーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレイヤーをカバーし、「マルチレイヤー協調、モジュールの組み合わせ」の完全なスケーリングシステムを形成しています。本稿では、並列計算を主流とするスケーリング手法について重点的に紹介します。
チェーン内並列計算は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に焦点を当てています。並列メカニズムによって分類すると、そのスケーラビリティの方法は5つの大きなカテゴリに分けられ、それぞれが異なる性能追求、開発モデル、アーキテクチャ哲学を表しています。順に並列粒度はますます細かくなり、並列強度はますます高くなり、スケジューリングの複雑さもますます高くなり、プログラミングの複雑性と実装の難易度もますます高くなっています。
オフチェーン非同期並列モデルは、アクターエージェントシステムを代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステムとして、各エージェントは独立して動作する「エージェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としない並行方式を持ちます。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知っているRollupやシャーディング拡張ソリューションは、システムレベルの並行メカニズムに属し、チェーン内並列計算には含まれません。これらは「複数のチェーン/実行ドメインを並行して実行する」ことで拡張を実現し、単一のブロック/仮想マシン内部の並行性を向上させるものではありません。このような拡張ソリューションは本記事の主題ではありませんが、私たちはそれをアーキテクチャの理念の異同比較に使用するつもりです。
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次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破します
Ethereumの直列処理アーキテクチャは、これまでにシャーディング、Rollup、モジュラーアーキテクチャなど、多くのスケーリング試行を経てきましたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を果たしていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も開発者基盤とエコシステムのポテンシャルを持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系列の並行強化チェーンはエコシステムの互換性と実行性能の向上を兼ね備えた重要な道筋として、新たなスケーリング進化の重要な方向性となりつつあります。MonadとMegaETHは、この方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発し、高い同時実行性と高スループットのシナリオに向けたEVM並行処理アーキテクチャを構築しています。
Monadの並行計算メカニズムの解析
Monadは、Ethereum仮想マシンのために再設計された高性能Layer1ブロックチェーンであり、パイプライン処理という基本的な並列概念に基づいて、コンセンサス層で非同期実行を行い、実行層では楽観的な並行処理を行います。さらに、コンセンサス層とストレージ層にはそれぞれ高性能BFTプロトコルと専用データベースシステムが導入され、エンドツーエンドの最適化を実現しています。
パイプライン処理: 多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプライニングはモナドの並列実行の基本理念であり、その核心思想はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立したステージに分割し、これらのステージを並行処理することによって立体的なパイプラインアーキテクチャを形成することです。各ステージは独立したスレッドまたはコアで実行され、クロスブロックの同時処理を実現し、最終的にスループットの向上と遅延の低減を達成します。これらのステージには、トランザクション提案、コンセンサスの達成、トランザクション実行、ブロックの提出が含まれます。
非同期実行:コンセンサス-実行の非同期デカップリング
従来のブロックチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルはパフォーマンスの拡張を著しく制限します。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間と確認の遅延を大幅に削減し、システムの弾力性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用効率を向上させます。
コアデザイン:
オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを採用しています。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。
実行メカニズム:
Monadは互換性のあるパスを選択しました: EVMルールをできるだけ変更せず、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に衝突を検出することで並行性を実現します。まるでパフォーマンス版のイーサリアムのようで、成熟度が高くEVMエコシステムの移行が容易であり、EVMの世界における並行加速器です。
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MegaETHの並列計算メカニズムの解析
Monadとの違いとして、MegaETHはEVM互換のモジュール型高性能並行実行層として位置付けられており、独立したL1パブリックブロックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層やモジュール型コンポーネントとしても機能します。その核心的な設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を分離して、独立してスケジュール可能な最小単位に構築し、チェーン内での高い同時実行性と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAGおよびモジュール型同期メカニズムであり、共に「チェーン内スレッド化」を目指した並行実行システムを構築します。
マイクロVMアーキテクチャ:アカウントはスレッドである
MegaETHは「各アカウントに対して1つのマイクロ仮想マシン」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」して、並列スケジューリングのための最小隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信によって相互に通信し、同期呼び出しではなく、多数のVMが独立して実行・独立してストレージを持ち、自然に並列処理が可能です。
ステート依存DAG:依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づいたDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、リアルタイムでグローバル依存グラフを維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取るかをすべて依存関係としてモデル化します。依存関係のない取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引はトポロジカル順序に従って逐次または遅延してスケジューリングされます。依存グラフは、並行実行中の状態の一貫性と非重複書き込みを保証します。
非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは非同期プログラミングパラダイムの上に構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージ伝達を用いて、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期であり、コントラクトAからB、BからCへの呼び出しの際、各呼び出しは非同期化され、ブロック待機する必要はありません。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフに展開されます。取引処理=非同期グラフの走査 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリング。
要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位でマイクロバーチャルマシンのパッケージ化を実現し、状態依存グラフを通じて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージ機構を同期呼び出しスタックに置き換えています。これは「アカウント構造 → スケジューリングアーキテクチャ → 実行フロー」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアイデアを提供しています。
MegaETHはリファクタリングの道を選びました: アカウントとコントラクトを完全に独立したVMに抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて究極の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さを制御するのが難しく、Ethereumの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムのようです。
MonadとMegaETHの両者の設計理念は、シャーディングとは大きく異なります。シャーディングはブロックチェーンを横に切り分けて複数の独立したサブチェーンにし、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一チェーンの制限を打破してネットワーク層を拡張します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行層でのみ横に拡張し、単一チェーン内部での限界並列実行最適化によって性能を突破します。両者はブロックチェーンの拡張パスにおける縦の強化と横の拡張という二つの方向を代表しています。
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MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、主にスループット最適化の道に集中し、チェーン内のTPSを向上させることを核心目標とし、遅延実行とマイクロ仮想マシンアーキテクチャを通じて、取引レベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール化されたフルスタック並列L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別な処理ネットワークの協調作業を通じて、複数の仮想マシン環境をサポートし、ゼロ知識証明や信頼できる実行環境などの先進技術を統合しています。
ロールアップ メッシュ並列計算解析:
全ライフサイクル非同期パイプライン処理:Pharosは取引の各段階をデカップリングし、非同期処理方式を採用することで、各段階が独立して並行して行えるようにし、全体の処理効率を向上させます。
ダブル仮想マシンの並行実行: PharosはEVMとWASMの2つの仮想マシン環境をサポートしており、開発者はニーズに応じて適切な実行環境を選択できます。このダブルVMアーキテクチャは、システムの柔軟性を高めるだけでなく、並行実行によって取引処理能力を向上させます。
特殊処理ネットワーク：SPNsはPharosアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、特定のタイプのタスクやアプリケーションを処理するために特化したモジュール化されたサブネットワークに似ています。SPNsを通じて、Pharosはリソースの動的割り当てとタスクの並列処理を実現し、システムのスケーラビリティとパフォーマンスをさらに向上させています。
モジュール化コンセンサスおよび再ステーキングメカニズム: Pharos は、柔軟なコンセンサスメカニズムを導入し、さまざまなコンセンサスモデルをサポートし、再ステーキングプロトコルを介してメインネットと SPN の間の安全な共有とリソース統合を実現します。
さらに、Pharosは複数のバージョンのMerkleツリー、差分エンコーディング、バージョンアドレッシング、そしてADSダウン技術を通じて、ストレージエンジンの底層から実行モデルを再構築し、高スループット、低遅延、強力な検証可能なオンチェーン処理能力を実現するネイティブブロックチェーン高性能ストレージエンジンPharos Storeを発表しました。
全体的に見て、Pharos の Rollup Mesh アーキテクチャは、モジュール化設計と非同期処理メカニズムを通じて、高性能の並列計算能力を実現しました。Pharos は、クロス Rollup 並列処理のスケジューリングコーディネーターであり、「チェーン内並列」の実行最適化器ではなく、SPN によって異種カスタム実行タスクを担っています。
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Monad、MegaETH、Pharosの並列実行に加えて