チェーン外の非同期並行モデルは、Actorエージェントシステム（Agent / Actor Model）を代表としており、別の並列計算のパラダイムに属します。これは、クロスチェーン/非同期メッセージシステム（ブロック同期モデルではない）として機能し、各エージェントは独立して動作する「スマートプロセス」として、非同期メッセージやイベント駆動で並行に実行され、同期スケジューリングを必要としません。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
デュアルVM並列実行（Dual VM Parallel Execution）：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。このデュアル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、並列実行によって取引処理能力を向上させます。
Web3の並列計算の全景: チェーン内スケーリングソリューションの比較と発展傾向
Web3の並列計算トラックの全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？
一、ブロックチェーン並列計算の発展背景
ブロックチェーンの"不可能三角"（安全性、分散化、スケーラビリティ）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示しています。つまり、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"を同時に実現するのが難しいのです。"スケーラビリティ"という永遠のテーマに対して、現在市場に出ている主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムに基づいて区別されています。
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、構造の複数のレベルをカバーしており、「マルチレイヤー協調、モジュールコンビネーション」の完全なスケーリング体系を形成しています。本稿では、並列計算を主流とするスケーリング方法について重点的に紹介します。
チェーン内の並列計算(intra-chain parallelism)は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に注目しています。並列メカニズムによって分類すると、そのスケーリング方法は5つの大きなカテゴリーに分かれ、それぞれが異なるパフォーマンスの追求、開発モデル、アーキテクチャの哲学を表しています。並列の粒度は次第に細かくなり、並列強度はますます高まり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑さと実装の難易度も高まっています。
チェーン外の非同期並行モデルは、Actorエージェントシステム（Agent / Actor Model）を代表としており、別の並列計算のパラダイムに属します。これは、クロスチェーン/非同期メッセージシステム（ブロック同期モデルではない）として機能し、各エージェントは独立して動作する「スマートプロセス」として、非同期メッセージやイベント駆動で並行に実行され、同期スケジューリングを必要としません。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知るRollupやシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行機構に属し、チェーン内の並行計算には属しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現し、単一のブロック/仮想マシン内部の並行度を向上させるものではありません。この種のスケーリングソリューションは本稿の焦点ではありませんが、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。
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現在までに、シャーディング、Rollup、モジュラーアーキテクチャなどの複数の拡張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潜在能力を持つスマートコントラクトプラットフォームであり続けています。したがって、エコシステムの互換性と実行性能の向上を両立させるための重要な道筋として、EVM系並列強化チェーンが新たな拡張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を出発点として、高い同時実行性と高スループットなシナリオに向けたEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。
Monadの並列計算メカニズムの解析
Monadは、Ethereum仮想マシン（EVM）向け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（Pipelining）という基本的な並列理念に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。さらに、コンセンサス層とストレージ層において、Monadはそれぞれ高性能BFTプロトコル（MonadBFT）と専用データベースシステム（MonadDB）を導入し、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：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプラインはモナドの並行実行の基本概念であり、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段階に分割し、これらの段階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。各段階は独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを超えた並行処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、レイテンシを低下させる効果を達成します。これらの段階には、取引提案（Propose）、コンセンサス達成（Consensus）、取引実行（Execution）、およびブロック提出（Commit）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深刻に制限します。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（block time）と確認遅延を大幅に短縮し、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密な直列モデルを取っています。一方、Monadは「楽観的並列実行」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処理を実現します。これはパフォーマンス版のEthereumに似ており、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とは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並列実行層として位置付けられています。独立したL1のパブリックチェーンとしても機能することができ、またEthereumの実行強化層（Execution Layer）やモジュール化コンポーネントとしても利用できます。その核心的な設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を隔離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内での高い並行実行能力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（有向無環状態依存グラフ）及びモジュール化同期メカニズムを組み合わせて、「チェーン内スレッド化」された並列実行システムを構築することです。
マイクロVM（微虚拟机）アーキテクチャ：アカウントはスレッドです
MegaETHは「各アカウントに1つのマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」し、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（Asynchronous Messaging）を通じて相互に通信し、同期呼び出しではなく、多くのVMが独立して実行され、独立してストレージを持ち、自然に並行します。
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、アカウント状態アクセス関係に基づく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、全体的な依存グラフ（Dependency Graph）をリアルタイムで維持し、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。競合しない取引は直接並行して実行され、依存関係のある取引はトポロジー順で直列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、並行実行プロセス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、アクターモデルの非同期メッセージングと同様に、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、従来のEVMシリアルコールの問題を解決します。 コントラクト呼び出しは非同期 (非再帰的実行) であり、コントラクト A -> B -> C が呼び出されると、各呼び出しはブロック待機せずに非同期になります。 呼び出し履歴は、非同期呼び出しグラフに展開されます。 トランザクション処理 = 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シングル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カプセル化を実現し、状態依存グラフを通じてトランザクションスケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムを同期呼び出しスタックの代わりに使用しています。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」の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的な新しいアプローチを提供します。
MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントと契約を独立したVMに完全に抽象化し、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も難しくなり、イーサリアム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なものです。
MonadとMegaETHの設計理念は、シャーディング（Sharding）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複数の独立したサブチェーン（シャード）に横断的に分割し、各サブチェーンが一部の取引と状態を担当することで、単一チェーンの制限を打破し、ネットワーク層の拡張を実現します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行層での横方向の拡張を行い、単一チェーン内での極限並行実行最適化によりパフォーマンスを突破します。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。
MonadやMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内TPSを向上させることを核心目標とし、スループット最適化パスに主に集中しています。遅延実行（Deferred Execution）とマイクロ仮想マシン（Micro-VM）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はモジュラーでフルスタックの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、メインネットと特殊処理ネットワーク（SPNs）の協調作業を通じて、複数の仮想マシン環境（EVMとWasm）をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）や信頼実行環境（TEE）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:
さらに、Pharosは複数バージョンのMerkleツリー、差分符号化（Delta Encoding）、バージョンアドレッシング（Versioned Addressing）、およびADSプッシュダウン（ADS Pushdown）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、ネイティブブロックチェーンの高性能ストレージエンジンPharos Storeを発表しました。これにより、高スループット、低レイテンシ、強い検証可能性を持つオンチェーン処理能力を実現しました。