خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل حل للتوسع الأصلي؟
1. الخلفية: مثلث المستحيل في blockchain وطرق التوسع
تشير "مثلث المستحيل" للبلوكشين "(" إلى "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" ")" إلى المفاضلات الجوهرية في تصميم أنظمة البلوكشين، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أقصى أمان، ومشاركة للجميع، ومعالجة سريعة" في الوقت نفسه. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع" هذا، تشمل الحلول الرائجة في السوق حاليًا حسب الفئة، بما في ذلك:
تنفيذ تحسين التوسع المعزز: تعزيز القدرة على التنفيذ في المكان، مثل المعالجة المتوازية، GPU، والأنوية المتعددة
توسيع العزل القائم على الحالة: تقسيم الحالة أفقيًا / شارد، مثل التجزئة، UTXO، شبكات متعددة
التوسع الخارجي القائم على التعهيد: نقل التنفيذ إلى خارج السلسلة، مثل Rollup، Coprocessor، DA
توسيع الهيكل المفكك: نمذجة هيكلية، تشغيل متزامن، مثل سلسلة الوحدات، مرتبة مشتركة، Rollup Mesh
توسيع متزامن غير متزامن: نموذج الممثل، عزل العمليات، مدفوع بالرسائل، مثل الوكلاء، سلسلة غير متزامنة متعددة الخيوط
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحوسبة المتوازية داخل السلسلة، Rollup، التجزئة، وحدة DA، الهيكلية المودولية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل عديم الحالة، وغيرها، مما يغطي مستويات متعددة من التنفيذ، الحالة، البيانات، والهياكل، وهو نظام كامل للتوسع "متعدد الطبقات وتعاون الوحدات". وتركز هذه المقالة على طريقة التوسع الرئيسية التي تعتمد على الحوسبة المتوازية.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة ( intra-chain parallelism )، مع التركيز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تصنيف طرق توسيعها إلى خمس فئات، تمثل كل فئة منها سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة معمارية، حيث يصبح حجم التوازي تدريجيًا أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، بالإضافة إلى زيادة تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
مستوى الحساب (: يمثل مشروع سولانا
مستوى الكائن )Object-level(: يمثل مشروع Sui
مستوى المعاملات)Transaction-level(: يمثل المشروع Monad, Aptos
استدعاء المستوى / MicroVM بالتوازي ) Call-level / MicroVM (: تمثل مشروع MegaETH
مستوى التعليمات المتوازي ): يمثل مشروع GatlingX
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتمثل في نظام الوكلاء الذكيين (Agent / Actor Model)، ينتمي إلى نوع آخر من نماذج الحوسبة المتوازية، كنظام رسائل عبر السلاسل / غير متزامن (نموذج عدم التزامن للكتل)، حيث يُعتبر كل وكيل "عملية ذكية مستقلة"، رسائل غير متزامنة بأسلوب متوازي، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن بين المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو تقسيم التوسع المعروفة لدينا آليات تزامن على مستوى النظام، ولا تنتمي إلى الحوسبة المتوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بالتوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الحلول التوسعية ليست محور المناقشة في هذا المقال، لكننا سنستخدمها على أي حال لمقارنة اختلافات المفاهيم المعمارية.
٢- سلسلة التحسين المتوازية EVM: تحقيق اختراق في حدود الأداء ضمن التوافق
تطور هيكل معالجة الإيثريوم التسلسلي حتى اليوم، ومر بعدة محاولات للتوسع بما في ذلك تقنيات الشظايا، وRollup، والهياكل المعيارية، لكن لا يزال عنق الزجاجة في طبقة التنفيذ لم يحصل على突破 جذري. وفي الوقت نفسه، لا تزال EVM وSolidity هما أكثر منصات العقود الذكية التي تمتلك قاعدة مطورين وقوة بيئية في الوقت الحالي. لذلك، تعتبر سلاسل EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي لتحقيق التوافق البيئي وتحسين أداء التنفيذ، وتصبح اتجاهًا مهمًا في التطور الجديد للتوسع. تعتبر Monad وMegaETH من أبرز المشاريع في هذا الاتجاه، حيث تبني هيكل معالجة EVM بالتوازي الموجه نحو سيناريوهات ذات تزامن عالٍ وإنتاجية عالية، من خلال التركيز على تنفيذ التأخير وتفكيك الحالة.
( تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هي سلسلة بلوك عالية الأداء Layer1 مصممة من أجل آلة Ethereum الافتراضية )EVM###، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، تنفذ التنفيذ غير المتزامن في طبقة الإجماع (Asynchronous Execution)، وتنفيذ متوازي متفائل في طبقة التنفيذ (Optimistic Parallel Execution). بالإضافة إلى ذلك، في طبقة الإجماع والتخزين، قدمت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسينًا من النهاية إلى النهاية.
التسلسل: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
تعتبر عملية Pipelining هي الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بشكل متوازي، حيث تكمن الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ البلوكشين إلى عدة مراحل مستقلة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يحقق زيادة في القدرة الإنتاجية وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملة (Propose)، التوصل إلى توافق (Consensus)، تنفيذ المعاملة (Execution)، وتقديم الكتلة (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: فك ارتباط الإجماع والتنفيذ بشكل غير متزامن
في السلسلة التقليدية، فإن توافق المعاملات والتنفيذ عادة ما يكون عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من أداء التوسع. تحقق Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وكفاءة استخدام الموارد أعلى.
التصميم الأساسي:
عملية الإجماع ( طبقة الإجماع ) مسؤولة فقط عن ترتيب المعاملات، ولا تنفذ منطق العقود.
عملية التنفيذ( طبقة التنفيذ) يتم تشغيلها بشكل غير متزامن بعد اكتمال التوافق.
بعد اكتمال الإجماع، يتم الدخول مباشرة في عملية إجماع الكتلة التالية دون الحاجة إلى انتظار إكمال التنفيذ.
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذجًا صارمًا للتنفيذ التسلسلي للمعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
Monad ستقوم بتنفيذ جميع المعاملات بشكل متوازي بتفاؤل، مع افتراض عدم وجود صراعات حالة بين معظم المعاملات.
تشغيل "(Conflict Detector)" في نفس الوقت لمراقبة ما إذا كانت المعاملات قد وصلت إلى نفس الحالة ( مثل تعارض القراءة/الكتابة ).
إذا تم اكتشاف تعارض، سيتم تسلسل تنفيذ المعاملات المتعارضة مرة أخرى، لضمان صحة الحالة.
اختارت Monad المسار المتوافق: تقليل تغيير قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأخير كتابة الحالة واكتشاف التعارضات الديناميكية أثناء التنفيذ، أكثر شبهاً بإيثريوم النسخة عالية الأداء، نضجها يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهي مسرع التوازي لعالم EVM.
( تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
يختلف موقع MegaETH عن Monad حيث يُعتبر MegaETH طبقة تنفيذية عالية الأداء ومتوازية متوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كشبكة عامة L1 مستقلة أو كطبقة تعزيز تنفيذية على Ethereum)Execution Layer### أو مكونات Modular. الهدف الرئيسي من التصميم هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل الشبكة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي قدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG التبعية الحالة(رسم بياني للدوال المستقلة) وآلية المزامنة المودولارية، مما يبني نظام تنفيذ متوازي يركز على "التشغيل المتداخل داخل السلسلة".
Micro-VM( آلة افتراضية صغيرة ) الهيكل: الحساب هو الخيط
يقدم MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُعَالجة"، ويوفر وحدة العزل الأدنى للجدولة المتوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية بينها من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، حيث يمكن تنفيذ عدد كبير من الآلات الافتراضية بشكل مستقل، وتخزينها بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بطبيعتها.
آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد على الحالة
ميغا إيث أنشأت نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، حيث يتم نمذجة جميع التعديلات على الحسابات والقراءات الخاصة بها كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتضاربة بشكل متوازي، بينما سيتم جدولة المعاملات المعتمدة وفقًا لترتيب الطوبولوجيا بشكل تسلسلي أو تأجيلها. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة أثناء عملية التنفيذ المتوازية.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاسترجاع
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة ( ) التنفيذ غير المتكرر ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل استدعاء غير متزامنة دون منع الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن (Call Graph) ؛ معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بالمجمل، يكسر MegaETH نموذج آلة الحالة ذات الخيط الواحد التقليدي لـ EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو آلة الافتراضية على مستوى الحسابات، وإجراء جدولة المعاملات عبر الرسم البياني للاعتماد على الحالة، واستبدال آلية الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها عبر "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير العمل" من جميع الأبعاد، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلية عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل، يتم تحرير أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. نظريًا، فإن الحد الأعلى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه أكثر نظام التشغيل الموزع الفائق تحت فكرة الإيثيريوم.
تتمتع Monad و MegaETH بفلسفات تصميم مختلفة تمامًا عن التقسيم (Sharding): حيث يقوم التقسيم بقطع سلسلة الكتل أفقياً إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في طبقة الشبكة. بينما تحافظ Monad و MegaETH على سلامة السلسلة الواحدة، حيث تقوم فقط بالتوسع أفقيًا في طبقة التنفيذ، مع تحسين الأداء من خلال تنفيذ متوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل أساسي على تحسين مسارات الإنتاجية، مع الهدف الرئيسي المتمثل في زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ مؤجل (Deferred Execution) و بنية الماكينة الافتراضية الصغيرة (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى، متعددة الطبقات، حيث يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل المتعاون بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، مما يدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات صفرية المعرفة (ZK)، وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لشبكة Rollup Mesh:
معالجة خطوط الأنابيب غير المتزامنة طوال دورة الحياة ( Full Lifecycle Asynchronous Pipelining ): تقوم Pharos بفصل مراحل المعاملات ( مثل الإجماع والتنفيذ والتخزين )، وتستخدم أسلوب المعالجة غير المتزامنة، مما يسمح لكل مرحلة بالعمل بشكل مستقل ومتوازي، مما يزيد من كفاءة المعالجة العامة.
التنفيذ المتوازي لآلتين افتراضيتين (Dual VM Parallel Execution): يدعم Pharos بيئتين افتراضيتين، EVM وWASM، مما يسمح للمطورين باختيار بيئة التنفيذ المناسبة حسب الحاجة. هذه البنية المزدوجة للآلة الافتراضية لا تزيد فقط من مرونة النظام، بل تعزز أيضًا من قدرة معالجة المعاملات من خلال التنفيذ المتوازي.
معالجة خاصة للشبكة ( SPNs ): SPNs هي مكون رئيسي في بنية Pharos، تشبه الشبكات الفرعية المعيارية، وتخصصت في معالجة أنواع معينة من المهام أو التطبيقات. من خلال SPNs، يمكن لـ Pharos تحقيق تخصيص ديناميكي للموارد ومعالجة المهام بشكل متوازي، مما يعزز بشكل أكبر من قابلية توسيع النظام وأدائه.
التوافقية المودولية وآلية إعادة الرهانات(Modular Consensus & Restaking): قدمت Pharos آلية توافقية مرنة تدعم نماذج توافقية متعددة( مثل PBFT و PoS و PoA)، ومن خلال بروتوكول إعادة الرهانات(Restaking) تحقق المشاركة الآمنة للموارد والتكامل بين الشبكة الرئيسية و SPNs.
علاوة على ذلك، تقدم Pharos نموذج تنفيذ معاد بناءه من قاع محرك التخزين من خلال تقنيات شجرة Merkle متعددة النسخ، والترميز التفاضلي (Delta Encoding)، والعناوين المتغيرة (Versioned Addressing)، ودفع ADS (ADS Pushdown)، مما أطلق محرك تخزين عالي الأداء للبلوكشين الأصلي Pharos Store، لتحقيق قدرة معالجة عالية، وزمن استجابة منخفض، وقابلية تحقق قوية على السلسلة.
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
Web3 الحوسبة المتوازية الشاملة: خمسة نماذج تقود توسيع البلوكتشين نمط جديد
خريطة شاملة لمجال الحوسبة المتوازية في Web3: هل هي أفضل حل للتوسع الأصلي؟
1. الخلفية: مثلث المستحيل في blockchain وطرق التوسع
تشير "مثلث المستحيل" للبلوكشين "(" إلى "الأمان" و"اللامركزية" و"القابلية للتوسع" ")" إلى المفاضلات الجوهرية في تصميم أنظمة البلوكشين، مما يعني أنه من الصعب على مشاريع البلوكشين تحقيق "أقصى أمان، ومشاركة للجميع، ومعالجة سريعة" في الوقت نفسه. بالنسبة لموضوع "القابلية للتوسع" هذا، تشمل الحلول الرائجة في السوق حاليًا حسب الفئة، بما في ذلك:
تشمل حلول توسيع سلسلة الكتل: الحوسبة المتوازية داخل السلسلة، Rollup، التجزئة، وحدة DA، الهيكلية المودولية، نظام Actor، ضغط إثبات zk، الهيكل عديم الحالة، وغيرها، مما يغطي مستويات متعددة من التنفيذ، الحالة، البيانات، والهياكل، وهو نظام كامل للتوسع "متعدد الطبقات وتعاون الوحدات". وتركز هذه المقالة على طريقة التوسع الرئيسية التي تعتمد على الحوسبة المتوازية.
الحوسبة المتوازية داخل السلسلة ( intra-chain parallelism )، مع التركيز على التنفيذ المتوازي للمعاملات / التعليمات داخل الكتلة. وفقًا لآلية التوازي، يمكن تصنيف طرق توسيعها إلى خمس فئات، تمثل كل فئة منها سعيًا مختلفًا للأداء، ونموذج تطوير، وفلسفة معمارية، حيث يصبح حجم التوازي تدريجيًا أكثر دقة، وزيادة شدة التوازي، وزيادة تعقيد الجدولة، بالإضافة إلى زيادة تعقيد البرمجة وصعوبة التنفيذ.
نموذج التزامن غير المتزامن خارج السلسلة، والذي يتمثل في نظام الوكلاء الذكيين (Agent / Actor Model)، ينتمي إلى نوع آخر من نماذج الحوسبة المتوازية، كنظام رسائل عبر السلاسل / غير متزامن (نموذج عدم التزامن للكتل)، حيث يُعتبر كل وكيل "عملية ذكية مستقلة"، رسائل غير متزامنة بأسلوب متوازي، مدفوعة بالأحداث، دون الحاجة إلى جدولة متزامنة، ومن بين المشاريع الممثلة AO و ICP و Cartesi وغيرها.
بينما تعتبر حلول Rollup أو تقسيم التوسع المعروفة لدينا آليات تزامن على مستوى النظام، ولا تنتمي إلى الحوسبة المتوازية داخل السلسلة. إنها تحقق التوسع من خلال "تشغيل عدة سلاسل / مجالات تنفيذ بالتوازي"، بدلاً من زيادة مستوى التوازي داخل كتلة واحدة / آلة افتراضية. هذه الحلول التوسعية ليست محور المناقشة في هذا المقال، لكننا سنستخدمها على أي حال لمقارنة اختلافات المفاهيم المعمارية.
٢- سلسلة التحسين المتوازية EVM: تحقيق اختراق في حدود الأداء ضمن التوافق
تطور هيكل معالجة الإيثريوم التسلسلي حتى اليوم، ومر بعدة محاولات للتوسع بما في ذلك تقنيات الشظايا، وRollup، والهياكل المعيارية، لكن لا يزال عنق الزجاجة في طبقة التنفيذ لم يحصل على突破 جذري. وفي الوقت نفسه، لا تزال EVM وSolidity هما أكثر منصات العقود الذكية التي تمتلك قاعدة مطورين وقوة بيئية في الوقت الحالي. لذلك، تعتبر سلاسل EVM المعززة بالتوازي كمسار رئيسي لتحقيق التوافق البيئي وتحسين أداء التنفيذ، وتصبح اتجاهًا مهمًا في التطور الجديد للتوسع. تعتبر Monad وMegaETH من أبرز المشاريع في هذا الاتجاه، حيث تبني هيكل معالجة EVM بالتوازي الموجه نحو سيناريوهات ذات تزامن عالٍ وإنتاجية عالية، من خلال التركيز على تنفيذ التأخير وتفكيك الحالة.
( تحليل آلية الحساب المتوازي لـ Monad
Monad هي سلسلة بلوك عالية الأداء Layer1 مصممة من أجل آلة Ethereum الافتراضية )EVM###، تعتمد على مفهوم المعالجة المتوازية الأساسية (Pipelining)، تنفذ التنفيذ غير المتزامن في طبقة الإجماع (Asynchronous Execution)، وتنفيذ متوازي متفائل في طبقة التنفيذ (Optimistic Parallel Execution). بالإضافة إلى ذلك، في طبقة الإجماع والتخزين، قدمت Monad بروتوكول BFT عالي الأداء (MonadBFT) ونظام قاعدة بيانات مخصص (MonadDB)، مما يحقق تحسينًا من النهاية إلى النهاية.
التسلسل: آلية تنفيذ متوازية متعددة المراحل
تعتبر عملية Pipelining هي الفكرة الأساسية لتنفيذ Monad بشكل متوازي، حيث تكمن الفكرة الرئيسية في تقسيم عملية تنفيذ البلوكشين إلى عدة مراحل مستقلة ومعالجة هذه المراحل بشكل متوازي، مما يشكل هيكل خط أنابيب ثلاثي الأبعاد، حيث تعمل كل مرحلة في خيوط أو نوى مستقلة، مما يحقق معالجة متزامنة عبر الكتل، وفي النهاية يحقق زيادة في القدرة الإنتاجية وتقليل التأخير. تشمل هذه المراحل: اقتراح المعاملة (Propose)، التوصل إلى توافق (Consensus)، تنفيذ المعاملة (Execution)، وتقديم الكتلة (Commit).
التنفيذ غير المتزامن: فك ارتباط الإجماع والتنفيذ بشكل غير متزامن
في السلسلة التقليدية، فإن توافق المعاملات والتنفيذ عادة ما يكون عملية متزامنة، وهذا النموذج التسلسلي يحد بشكل كبير من أداء التوسع. تحقق Monad من خلال "التنفيذ غير المتزامن" توافق الطبقة غير المتزامن، وتنفيذ الطبقة غير المتزامن، والتخزين غير المتزامن. مما يقلل بشكل ملحوظ من وقت الكتلة (block time) وتأخير التأكيد، مما يجعل النظام أكثر مرونة، وعملية المعالجة أكثر تفصيلاً، وكفاءة استخدام الموارد أعلى.
التصميم الأساسي:
التنفيذ المتوازي المتفائل: التنفيذ المتوازي المتفائل
تستخدم الإيثيريوم التقليدية نموذجًا صارمًا للتنفيذ التسلسلي للمعاملات لتجنب تعارض الحالة. بينما تعتمد Monad على استراتيجية "التنفيذ المتوازي المتفائل"، مما يزيد بشكل كبير من سرعة معالجة المعاملات.
آلية التنفيذ:
اختارت Monad المسار المتوافق: تقليل تغيير قواعد EVM قدر الإمكان، وتحقيق التوازي من خلال تأخير كتابة الحالة واكتشاف التعارضات الديناميكية أثناء التنفيذ، أكثر شبهاً بإيثريوم النسخة عالية الأداء، نضجها يسهل انتقال النظام البيئي لـ EVM، وهي مسرع التوازي لعالم EVM.
( تحليل آلية الحساب المتوازي لـ MegaETH
يختلف موقع MegaETH عن Monad حيث يُعتبر MegaETH طبقة تنفيذية عالية الأداء ومتوازية متوافقة مع EVM، يمكن أن تعمل كشبكة عامة L1 مستقلة أو كطبقة تعزيز تنفيذية على Ethereum)Execution Layer### أو مكونات Modular. الهدف الرئيسي من التصميم هو فصل منطق الحساب، وبيئة التنفيذ، والحالة إلى وحدات صغيرة يمكن جدولتها بشكل مستقل، لتحقيق تنفيذ متزامن عالي داخل الشبكة واستجابة منخفضة التأخير. الابتكار الرئيسي الذي قدمه MegaETH هو: بنية Micro-VM + DAG التبعية الحالة(رسم بياني للدوال المستقلة) وآلية المزامنة المودولارية، مما يبني نظام تنفيذ متوازي يركز على "التشغيل المتداخل داخل السلسلة".
Micro-VM( آلة افتراضية صغيرة ) الهيكل: الحساب هو الخيط
يقدم MegaETH نموذج تنفيذ "آلة افتراضية صغيرة لكل حساب (Micro-VM)"، مما يجعل بيئة التنفيذ "مُعَالجة"، ويوفر وحدة العزل الأدنى للجدولة المتوازية. تتواصل هذه الآلات الافتراضية بينها من خلال الرسائل غير المتزامنة (Asynchronous Messaging)، بدلاً من الاستدعاءات المتزامنة، حيث يمكن تنفيذ عدد كبير من الآلات الافتراضية بشكل مستقل، وتخزينها بشكل مستقل، مما يجعلها متوازية بطبيعتها.
آلية جدولة مدفوعة بالرسم البياني للاعتماد على الحالة
ميغا إيث أنشأت نظام جدولة DAG قائم على علاقات الوصول إلى حالة الحساب، حيث يقوم النظام بصيانة رسم بياني عالمي للاعتماد (Dependency Graph) في الوقت الحقيقي، حيث يتم نمذجة جميع التعديلات على الحسابات والقراءات الخاصة بها كعلاقات اعتماد. يمكن تنفيذ المعاملات غير المتضاربة بشكل متوازي، بينما سيتم جدولة المعاملات المعتمدة وفقًا لترتيب الطوبولوجيا بشكل تسلسلي أو تأجيلها. يضمن رسم الاعتماد اتساق الحالة وعدم الكتابة المتكررة أثناء عملية التنفيذ المتوازية.
التنفيذ غير المتزامن وآلية الاسترجاع
تم بناء MegaETH على رأس نموذج البرمجة غير المتزامن ، على غرار الرسائل غير المتزامنة لنموذج الممثل ، والذي يحل مشكلة المكالمات التسلسلية التقليدية EVM. استدعاءات العقد غير متزامنة ( ) التنفيذ غير المتكرر ، وعندما يتم استدعاء العقد A -> B -> C ، تكون كل استدعاء غير متزامنة دون منع الانتظار. يتم توسيع مكدس المكالمات إلى رسم بياني للاستدعاء غير المتزامن (Call Graph) ؛ معالجة المعاملات = اجتياز الرسم البياني غير المتزامن + دقة التبعية + الجدولة المتوازية.
بالمجمل، يكسر MegaETH نموذج آلة الحالة ذات الخيط الواحد التقليدي لـ EVM، من خلال تحقيق تغليف الميكرو آلة الافتراضية على مستوى الحسابات، وإجراء جدولة المعاملات عبر الرسم البياني للاعتماد على الحالة، واستبدال آلية الاستدعاء المتزامن بآلية الرسائل غير المتزامنة. إنها منصة حوسبة متوازية تم إعادة تصميمها عبر "هيكل الحسابات → هيكل الجدولة → سير العمل" من جميع الأبعاد، مما يوفر أفكارًا جديدة على مستوى النموذج لبناء أنظمة سلسلية عالية الأداء من الجيل التالي.
اختارت MegaETH مسار إعادة الهيكلة: من خلال تحويل الحسابات والعقود إلى VM مستقل، يتم تحرير أقصى إمكانيات التوازي من خلال جدولة التنفيذ غير المتزامن. نظريًا، فإن الحد الأعلى للتوازي في MegaETH أعلى، لكنه أيضًا أكثر صعوبة في التحكم في التعقيد، ويشبه أكثر نظام التشغيل الموزع الفائق تحت فكرة الإيثيريوم.
تتمتع Monad و MegaETH بفلسفات تصميم مختلفة تمامًا عن التقسيم (Sharding): حيث يقوم التقسيم بقطع سلسلة الكتل أفقياً إلى عدة سلاسل فرعية مستقلة (Shards)، حيث تتحمل كل سلسلة فرعية جزءًا من المعاملات والحالة، مما يكسر قيود السلسلة الواحدة في طبقة الشبكة. بينما تحافظ Monad و MegaETH على سلامة السلسلة الواحدة، حيث تقوم فقط بالتوسع أفقيًا في طبقة التنفيذ، مع تحسين الأداء من خلال تنفيذ متوازي داخل السلسلة الواحدة. يمثل كلاهما اتجاهين مختلفين في مسار توسيع سلسلة الكتل: التعزيز العمودي والتوسع الأفقي.
تتركز مشاريع الحوسبة المتوازية مثل Monad و MegaETH بشكل أساسي على تحسين مسارات الإنتاجية، مع الهدف الرئيسي المتمثل في زيادة TPS داخل السلسلة، من خلال تنفيذ مؤجل (Deferred Execution) و بنية الماكينة الافتراضية الصغيرة (Micro-VM) لتحقيق معالجة متوازية على مستوى المعاملات أو الحسابات. بينما تعتبر شبكة Pharos شبكة بلوكتشين من الطبقة الأولى، متعددة الطبقات، حيث يُطلق على آلية الحوسبة المتوازية الأساسية فيها "Rollup Mesh". تدعم هذه البنية العمل المتعاون بين الشبكة الرئيسية وشبكات المعالجة الخاصة (SPNs)، مما يدعم بيئات متعددة للآلة الافتراضية (EVM و Wasm)، وتدمج تقنيات متقدمة مثل الإثباتات صفرية المعرفة (ZK)، وبيئات التنفيذ الموثوقة (TEE).
تحليل آلية الحوسبة المتوازية لشبكة Rollup Mesh:
علاوة على ذلك، تقدم Pharos نموذج تنفيذ معاد بناءه من قاع محرك التخزين من خلال تقنيات شجرة Merkle متعددة النسخ، والترميز التفاضلي (Delta Encoding)، والعناوين المتغيرة (Versioned Addressing)، ودفع ADS (ADS Pushdown)، مما أطلق محرك تخزين عالي الأداء للبلوكشين الأصلي Pharos Store، لتحقيق قدرة معالجة عالية، وزمن استجابة منخفض، وقابلية تحقق قوية على السلسلة.