Pemandangan panorama jalur komputasi paralel Web3: dari kompatibilitas EVM hingga inovasi perluasan Rollup Mesh

Peta Panorama Jalur Komputasi Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Perluasan Asli?

"Trilema Blockchain" (Blockchain Trilemma) yang terdiri dari "Keamanan", "Desentralisasi", dan "Skalabilitas" mengungkapkan kompromi mendasar dalam desain sistem blockchain, yaitu proyek blockchain sulit untuk sekaligus mencapai "Keamanan maksimal, partisipasi universal, dan pemrosesan cepat". Mengenai topik "Skalabilitas" yang abadi ini, solusi peningkatan blockchain utama di pasar saat ini dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

  • Melaksanakan peningkatan kapasitas eksekusi: Meningkatkan kemampuan eksekusi di tempat, seperti paralel, GPU, multi-core
  • Isolasi Status Ekspansi: Pemecahan Status Horizontal / Shard, misalnya Sharding, UTXO, Multi-subnet
  • Ekspansi jenis outsourcing off-chain: memindahkan eksekusi ke luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
  • Ekspansi dengan Desain Terpisah: Modul arsitektur, berfungsi secara kolaboratif, misalnya rantai modul, penyusun bersama, Rollup Mesh
  • Ekspansi berbasis concurrency asinkron: Model Aktor, isolasi proses, berbasis pesan, seperti agen, rantai asinkron multi-thread

Solusi skalabilitas blockchain mencakup: komputasi paralel dalam rantai, Rollup, pemisahan, modul DA, struktur modular, sistem Aktor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lain-lain, mencakup berbagai lapisan eksekusi, status, data, dan struktur, merupakan sistem skalabilitas yang "kolaboratif multi-lapis dan kombinasi modular" yang lengkap. Artikel ini akan fokus pada metode skalabilitas yang berbasis komputasi paralel.

Web3 dan komputasi paralel peta panorama: solusi terbaik untuk perluasan asli?

Perhitungan paralel dalam rantai (intra-chain parallelism), fokus pada eksekusi paralel transaksi / instruksi di dalam blok. Berdasarkan mekanisme paralel, cara penskalaan dapat dibagi menjadi lima kategori besar, masing-masing mewakili pencarian kinerja, model pengembangan, dan filosofi arsitektur yang berbeda, di mana granularitas paralel semakin halus, intensitas paralel semakin tinggi, kompleksitas penjadwalan juga semakin tinggi, serta kompleksitas pemrograman dan kesulitan implementasi 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
  • Tingkat panggilan / MicroVM paralel (Call-level / MicroVM): mewakili proyek MegaETH
  • Paralelisme tingkat instruksi (Instruction-level): Mewakili proyek GatlingX

Model konkrit asinkron di luar rantai, diwakili oleh sistem agen aktor (Model Agen / Aktor), yang termasuk dalam paradigma komputasi paralel lainnya, sebagai sistem pesan lintas rantai / asinkron (model tanpa sinkronisasi blok), setiap Agen berfungsi sebagai "proses pintar" yang berjalan secara mandiri, dengan cara paralel mengirim pesan asinkron, berbasis peristiwa, tanpa penjadwalan sinkron, proyek yang terwakili termasuk AO, ICP, Cartesi, dan lainnya.

Dan solusi skalabilitas yang kita kenal sebagai Rollup atau shard, termasuk dalam mekanisme konkuren tingkat sistem, bukan merupakan penghitungan paralel dalam rantai. Mereka mencapai skalabilitas dengan "menjalankan beberapa rantai / domain eksekusi secara paralel", bukan dengan meningkatkan derajat paralel dalam satu blok / mesin virtual. Solusi skalabilitas semacam ini bukanlah fokus dari artikel ini, tetapi kami tetap akan menggunakannya untuk perbandingan perbedaan konsep arsitektur.

Web3 Paralleling Computing Lintasan Peta Panorama: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?

Dua, Rantai Peningkatan Paralel EVM: Menerobos Batas Kinerja dalam Kecocokan

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga saat ini, melalui beberapa upaya skalasi seperti fragmentasi, Rollup, dan arsitektur modular, tetapi batasan throughput di lapisan eksekusi masih belum mendapatkan terobosan yang mendasar. Namun, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar dengan 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 skala 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 konkruensi 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 pemrosesan pipelining sebagai konsep paralel dasar, dengan eksekusi asinkron di lapisan konsensus dan eksekusi paralel optimis di lapisan eksekusi. Selain itu, di lapisan konsensus dan penyimpanan, Monad masing-masing memperkenalkan protokol BFT berkinerja tinggi (MonadBFT) dan sistem basis data khusus (MonadDB), untuk mencapai optimasi ujung ke ujung.

Pipelining: Mekanisme eksekusi paralel multi-tahap

Pipelining adalah konsep dasar dari eksekusi paralel Monad, yang inti pemikirannya adalah membagi proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur jalur aliran tiga dimensi. Setiap tahap berjalan di thread atau inti yang independen untuk mewujudkan pemrosesan bersamaan lintas blok, akhirnya mencapai peningkatan throughput dan pengurangan latensi. Tahap-tahap ini meliputi: usulan transaksi (Propose), pencapaian konsensus (Consensus), eksekusi transaksi (Execution), dan pengiriman blok (Commit).

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Melaksanakan Decoupling Asinkron

Dalam rantai tradisional, konsensus dan eksekusi transaksi biasanya merupakan proses sinkron, dan model serial ini sangat membatasi skala kinerja. Monad mewujudkan konsensus lapisan asinkron, eksekusi lapisan asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron". Secara signifikan mengurangi waktu blok (block time) dan keterlambatan konfirmasi, membuat sistem lebih elastis, proses penanganan lebih terperinci, dan 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, segera masuk ke proses konsensus blok berikutnya, tanpa perlu menunggu eksekusi selesai.

Eksekusi Paralel Optimis: Eksekusi Paralel yang Optimis

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

Mekanisme Pelaksanaan:

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

Monad memilih jalur kompatibilitas: sesedikit mungkin mengubah aturan EVM, dalam proses eksekusi melalui penundaan penulisan status, dan deteksi konflik dinamis untuk mencapai paralelisme, lebih mirip dengan Ethereum versi performa tinggi, kematangan yang baik memudahkan migrasi ekosistem EVM, adalah akselerator paralel di dunia EVM.

Peta panorama jalur komputasi paralel Web3: Solusi terbaik untuk perluasan asli?

Analisis mekanisme komputasi paralel MegaETH

Berbeda dengan penentuan L1 Monad, MegaETH ditetapkan sebagai lapisan eksekusi paralel berkinerja tinggi yang modular dan kompatibel dengan EVM, yang dapat berfungsi sebagai rantai publik L1 independen atau sebagai lapisan peningkatan eksekusi di Ethereum (Execution Layer) 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 pararel dengan tingkat tinggi dan kemampuan respons rendah latensi. Inovasi kunci yang diajukan 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 diarahkan menuju "threading dalam rantai".

Arsitektur Micro-VM (mikro mesin virtual): akun adalah utas

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mikro-Virtual Machine (Micro-VM) per akun", yang mem-thread lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron (Asynchronous Messaging), bukan panggilan sinkron, memungkinkan banyak VM untuk dieksekusi secara independen, dengan penyimpanan 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 sebuah grafik ketergantungan global (Dependency Graph), setiap transaksi mengubah akun mana, membaca akun mana, semuanya dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi yang tidak konflik dapat dieksekusi secara paralel, transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan atau diurutkan secara serial berdasarkan urutan topologi. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan yang tidak berulang selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi asinkron dan mekanisme callback

B

Singkatnya, MegaETH memecahkan model mesin status EVM satu utas tradisional dengan mengimplementasikan pengemasan mikro mesin virtual berdasarkan akun, melakukan penjadwalan transaksi melalui grafik ketergantungan status, dan menggantikan tumpukan panggilan sinkron dengan mekanisme pesan asinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang didesain ulang secara menyeluruh dari "struktur akun → arsitektur penjadwalan → proses eksekusi", memberikan pendekatan baru yang berparadigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

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

Peta panorama jalur komputasi paralel Web3: Solusi terbaik untuk ekspansi asli?

Monad dan MegaETH memiliki filosofi desain yang cukup berbeda dari sharding: sharding memecah blockchain secara horizontal menjadi beberapa sub-rantai independen (shard), di mana setiap sub-rantai bertanggung jawab atas sebagian transaksi dan status, mengatasi batasan rantai tunggal dalam skala jaringan; sementara Monad dan MegaETH menjaga integritas rantai tunggal, hanya melakukan ekspansi horizontal di lapisan eksekusi, dengan 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 fokus pada jalur optimasi throughput, dengan tujuan utama meningkatkan TPS di dalam rantai, melalui eksekusi tertunda (Deferred Execution) dan arsitektur micro-VM untuk mencapai pemrosesan paralel pada level transaksi atau akun. Sementara itu, Pharos Network sebagai jaringan blockchain L1 paralel yang modular dan penuh tumpukan, memiliki mekanisme komputasi paralel inti yang disebut "Rollup Mesh". Arsitektur ini mendukung kerja sama antara mainnet dan jaringan pemrosesan khusus (SPNs), mendukung lingkungan multi-VM (EVM dan Wasm), dan mengintegrasikan teknologi canggih seperti bukti nol pengetahuan (ZK) dan lingkungan eksekusi tepercaya (TEE).

Peta Panorama Jalur Perhitungan Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Ekspansi Asli?

Analisis Mekanisme Perhitungan 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 independen dan paralel, meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.
  2. Eksekusi Paralel Dual VM: Pharos mendukung dua lingkungan virtual yaitu EVM dan WASM, yang memungkinkan pengembang untuk memilih lingkungan eksekusi yang sesuai dengan kebutuhan. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem, tetapi juga meningkatkan kemampuan pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.
  3. Jaringan Pengolahan Khusus (SPNs): SPNs adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan sub-jaringan modular, yang dirancang khusus untuk menangani jenis tugas atau aplikasi tertentu. Melalui SPN
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
  • 4
  • Bagikan
Komentar
0/400
TokenCreatorOPvip
· 12jam yang lalu
masalah scaling得重视
Lihat AsliBalas0
ImpermanentTherapistvip
· 12jam yang lalu
Prospek Rollup terbaik
Lihat AsliBalas0
HashBrowniesvip
· 12jam yang lalu
Solusi terbaik Layer2
Lihat AsliBalas0
LightningSentryvip
· 12jam yang lalu
Ekspansi terlalu lambat tidak bisa ditoleransi
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)