Laporan Penelitian Kedalaman Komputasi Paralel Web3: Jalur Utama untuk Skalabilitas Asli

I. Pendahuluan: Skalabilitas adalah isu yang abadi, dan paralelisme adalah medan pertempuran terakhir

Sistem blockchain selalu menghadapi masalah inti perluasan ini. Kapasitas pemrosesan transaksi Bitcoin dan Ethereum terbatas, tidak dapat memenuhi kebutuhan aplikasi besar. Solusi perluasan tradisional seperti meningkatkan ukuran blok atau memperpendek waktu pembuatan blok memiliki keterbatasan.

Dalam beberapa tahun terakhir, industri telah menjelajahi berbagai jalur skalabilitas, termasuk saluran status, Plasma, Rollup, dan blockchain modular. Di antara ini, Rollup menjadi solusi utama saat ini, meningkatkan TPS melalui eksekusi di luar rantai dan verifikasi di dalam rantai. Namun, Rollup tidak menyentuh batasan sebenarnya dari "kinerja rantai tunggal" di lapisan dasar blockchain.

Perhitungan paralel dalam rantai secara bertahap menjadi fokus penelitian baru. Ini mencoba untuk sepenuhnya membangun kembali mesin eksekusi sambil mempertahankan atomisitas rantai tunggal, mengupgrade blockchain dari mode serial menjadi sistem dengan tingkat konkruensi yang tinggi. Ini tidak hanya dapat membawa peningkatan throughput ratusan kali lipat, tetapi juga dapat menjadi infrastruktur dasar kunci untuk meledaknya aplikasi yang kompleks.

Perhitungan paralel mewakili perubahan paradigma dalam model eksekusi blockchain. Ini menantang pola dasar eksekusi kontrak pintar, mendefinisikan ulang logika dasar pemrosesan transaksi. Ini bukan hanya perlombaan teknologi, tetapi juga sebuah pertarungan paradigma. Platform eksekusi kedaulatan generasi berikutnya di dunia Web3 kemungkinan akan lahir dari perjuangan paralel di dalam rantai ini.

Dua, Pemandangan Paradigma Perluasan: Lima Jenis Rute, Masing-Masing Memiliki Fokus

Skalabilitas adalah salah satu topik terpenting dalam evolusi teknologi blockchain. Setelah hampir sepuluh tahun eksplorasi, industri telah membentuk lima jalur dasar:

1. Perluasan di atas rantai: langsung meningkatkan ukuran blok, memperpendek waktu pembuatan blok, dll. Sederhana tetapi mudah mencapai batas sistem.

2. Ekspansi off-chain: seperti saluran status dan sidechain. Dapat secara signifikan meningkatkan throughput, tetapi ada masalah kepercayaan dan keamanan.

3. Layer2 Rollup: solusi paling utama saat ini. Eksekusi di luar rantai, verifikasi di dalam rantai, menyeimbangkan desentralisasi dan kinerja.

4. Blockchain Modular: Memisahkan fungsi inti blockchain, diselesaikan oleh kolaborasi multi-rantai. Fleksibel tetapi menambah kompleksitas.

5. Perhitungan paralel di dalam rantai: membangun kembali mesin eksekusi, untuk mewujudkan pemrosesan transaksi secara bersamaan di dalam rantai. Sulit tetapi memiliki potensi besar.

Lima jenis jalur ini memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, mencerminkan trade-off antara kinerja, komposabilitas, keamanan, dan kompleksitas pengembangan dalam blockchain. Peningkatan paradigma komputasi Web3 di masa depan kemungkinan besar akan berasal dari penggabungan dan inovasi dalam arah-arah ini.

Tiga, Peta Klasifikasi Komputasi Paralel: Lima Jalur dari Akun ke Instruksi

Perhitungan paralel adalah salah satu jalur inti untuk terobosan kinerja blockchain. Dari model eksekusi, perhitungan paralel dapat dibagi menjadi lima kategori:

1. Paralel tingkat akun: diwakili oleh Solana, berdasarkan pemisahan akun-dan-status, menilai hubungan konflik antar transaksi untuk mencapai paralel.

2. Paralel tingkat objek: seperti Aptos dan Sui, melakukan penjadwalan konkuren berdasarkan "objek status" yang lebih halus.

3. Paralelisme tingkat transaksi: dengan Monad, Sei, dan Fuel sebagai perwakilan, membangun grafik ketergantungan untuk mengeksekusi transaksi secara paralel.

4. Paralelisme tingkat mesin virtual: seperti MegaETH, langsung mendukung eksekusi kode kontrak pintar secara bersamaan multithread di dasar VM.

5. Paralelisme tingkat instruksi: Mengacu pada eksekusi out-of-order CPU, menganalisis penjadwalan dan menyusun kembali instruksi bytecode secara paralel.

Lima jenis jalur ini dari tingkat kasar ke tingkat halus, mencerminkan penyempurnaan logika paralel dan peningkatan kompleksitas sistem. Mereka menandai pergeseran model komputasi blockchain menuju lingkungan eksekusi terdistribusi berkinerja tinggi, yang akan menentukan kapasitas dukung ekosistem aplikasi rantai di masa depan.

Empat, Dua Jalur Utama Penjelasan Mendalam: Monad vs MegaETH

Dua jalur komputasi paralel yang menjadi fokus pasar saat ini adalah Monad dan MegaETH, yang mewakili dua paradigma yaitu "rekonstruktivisme" dan "kompatibilisme".

Monad mengadopsi arsitektur baru, mengacu pada teknologi basis data, melalui kontrol konkurensi optimis, penjadwalan DAG transaksi, dan mekanisme lainnya untuk mencapai kinerja ekstrem. Ini mendukung sintaks Solidity, tetapi lapisan bawah sepenuhnya direkonstruksi, mengejar batas kinerja.

MegaETH memperkenalkan kemampuan paralel berdasarkan EVM yang ada, dengan mewujudkan "EVM bersamaan" melalui tumpukan panggilan asinkron dan isolasi konteks eksekusi. Ini mempertahankan kompatibilitas penuh, cocok untuk peningkatan tanpa hambatan dari proyek yang ada.

Monad lebih cocok untuk proyek baru yang mengejar kinerja ekstrem, sedangkan MegaETH lebih cocok untuk transisi halus dari ekosistem yang ada. Keduanya mewakili jalur teknologi dan strategi ekosistem yang berbeda dalam komputasi paralel.

Lima, Peluang dan Tantangan Masa Depan Komputasi Paralel

Perhitungan paralel membawa peluang besar untuk Web3:

1. Menghapus batas aplikasi, mendukung interaksi frekuensi tinggi seperti permainan berbasis blockchain, AI Agent, dan skenario baru lainnya.

2. Menghasilkan rantai alat pengembangan baru dan lapisan abstraksi mesin virtual.

3. Menggabungkan dengan blockchain modular, membentuk arsitektur terintegrasi berkinerja tinggi.

Tetapi pada saat yang sama juga menghadapi banyak tantangan:

1. Masalah jaminan konsistensi dan penanganan konflik pada status yang bersamaan.

2. Model keamanan lingkungan eksekusi multithreading masih belum sempurna.

3. Masalah migrasi ekosistem pengembang dan ambang kognisi.

Masa depan komputasi paralel, baik merupakan terobosan teknologi maupun ujian desain ekologi. Ini akan mendefinisikan kembali esensi blockchain, menjadi inti infrastruktur Web3 generasi baru.

Enam, Kesimpulan: Apakah komputasi paralel adalah jalur terbaik untuk skalabilitas asli Web3?

Meskipun sulit untuk diimplementasikan, komputasi paralel mungkin adalah jalur peningkatan kapasitas yang paling mendekati esensi blockchain. Ini secara mendasar membangun kembali model eksekusi sambil mempertahankan model kepercayaan inti blockchain, menyediakan dasar kinerja yang berkelanjutan untuk aplikasi kompleks di masa depan.

Ini adalah transisi arsitektur yang mirip dengan pergeseran dari CPU inti tunggal ke CPU multi-inti, yang mungkin melahirkan sistem operasi asli Web3 yang sebenarnya. Meskipun tantangan jangka pendek sangat besar, dalam jangka panjang, komputasi paralel kemungkinan besar akan menjadi jalan wajib untuk evolusi berkelanjutan Web3.