دراسة عميقة في الحوسبة المتوازية Web3: المسار النهائي للتوسع الأصلي

أولاً، المقدمة: التوسع هو موضوع دائم، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية

منذ ولادة نظام blockchain ، واجهت هذه المشكلة الأساسية المتمثلة في التوسع. لا يزال عدد المعاملات المعالجة في الثانية لكل من Bitcoin و Ethereum محدودًا ، ولا يقارن بأنظمة Web2 التقليدية. هذه ليست مشكلة بسيطة يمكن حلها بزيادة عدد الخوادم ، ولكنها ناتجة عن القيود النظامية في التصميم الأساسي لـ blockchain.

على مدار العقد الماضي، شهدنا صعود وسقوط العديد من حلول التوسع، من صراع توسيع بيتكوين إلى خطة تقسيم إيثريوم، ومن قنوات الحالة إلى Rollup. على الرغم من أن حلول Rollup الأكثر شعبية حالياً قد زادت من TPS، إلا أنها لم تصل بعد إلى الحد الأقصى الحقيقي لـ "أداء سلسلة واحدة" على مستوى blockchain.

لذلك، بدأ الحساب المتوازي داخل السلسلة في دخول رؤية الصناعة. على عكس توسيع السلسلة خارج السلسلة، يحاول الحساب المتوازي داخل السلسلة إعادة بناء محرك التنفيذ تمامًا مع الحفاظ على هيكل السلسلة الفردية، وترقية blockchain من "تنفيذ المعاملات بالتسلسل واحدة تلو الأخرى" إلى نظام عالي التوازي "متعدد الخيوط + خطوط الأنابيب + جدولة الاعتماد". هذا لا يمكن أن يؤدي فقط إلى تحسين السعة بمئات المرات، ولكنه قد يصبح أيضًا الأساس الرئيسي لانفجار تطبيقات العقود الذكية.

يمكن القول إن الحوسبة المتوازية ليست مجرد وسيلة لتحسين الأداء، بل هي نقطة تحول في نموذج تنفيذ blockchain. إنها تتحدى النموذج الأساسي لتنفيذ العقود الذكية، وتوفر دعماً مستداماً حقيقياً لتطبيقات Web3 الأصلية في المستقبل. بعد أن أصبحت ساحة Rollup متجانسة بشكل متزايد، أصبحت الحوسبة المتوازية داخل السلسلة متغيراً حاسماً في تنافس Layer1 في الدورة الجديدة. هذه ليست مجرد مسابقة تقنية، بل هي معركة من أجل النموذج.

٢. صورة شاملة لنموذج التوسع: خمس فئات من المسارات، كل منها له تركيزه الخاص

تُعتبر توسيع السعة واحدة من أهم الموضوعات في تطور تقنية السلاسل العامة، وقد أدت إلى ظهور وتطور جميع مسارات التقنية الرئيسية تقريباً على مدى العقد الماضي. بدأت هذه المنافسة التقنية حول "كيفية جعل الشبكة تعمل بشكل أسرع" مع صراع حجم الكتلة في البيتكوين، وانتهت بتفكيك خمس مسارات أساسية:

1. توسيع السلسلة: زيادة حجم الكتلة مباشرة، تقليل زمن إنتاج الكتلة، إلخ. على الرغم من الحفاظ على اتساق السلسلة الواحدة، إلا أنه من السهل الوصول إلى مخاطر المركزية والحدود النظامية.

2. توسيع خارج السلسلة: مثل قنوات الحالة والسلاسل الجانبية، حيث يتم تحويل معظم المعاملات إلى خارج السلسلة. يمكن توسيع السعة بشكل لا نهائي، ولكن هناك مشاكل في نموذج الثقة وأمان الأموال.

3. Layer2 Rollup: تنفيذ خارج السلسلة، والتحقق داخل السلسلة. الحل الأكثر شعبية حاليًا، ولكن هناك اعتماد قوي على توفر البيانات، مما يسبب اختناقات متوسطة المدى.

4. سلسلة الكتل المعيارية: مثل Celestia و Avail، تفصل الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل. الميزة تكمن في القدرة على استبدال المكونات بشكل مرن، ولكن التحدي يكمن في ارتفاع تكلفة التزامن والتحقق بين الوحدات.

5. الحوسبة المتوازية داخل السلسلة: إعادة كتابة منطق جدولة VM، وإدخال آلية جدولة أنظمة الكمبيوتر الحديثة. الميزة تكمن في القدرة على تجاوز حدود السعة دون الاعتماد على بنية متعددة السلاسل، مما يمثل شرطًا تقنيًا مهمًا للتطبيقات المعقدة المستقبلية.

تُعبر تصنيفات المسارات الخمسة هذه عن التوازن النظامي بين الأداء، وقابلية التركيب، والأمان، وتعقيد التطوير في تقنية البلوكشين. لا يمكن لكل مسار أن يحل جميع المشكلات، لكنهم معًا يشكلون صورة شاملة لترقية نمط حساب Web3.

ثلاثة، خريطة تصنيف الحسابات المتوازية: خمسة مسارات من الحسابات إلى التعليمات

تقنيات الحوسبة المتوازية يمكن تقسيمها إلى خمس مسارات، من الخشونة إلى الدقة هي:

1. التوازي على مستوى الحساب: يمثلها سولانا، بناءً على تصميم فصل الحسابات والحالة، من خلال التحليل الثابت لتحديد ما إذا كانت هناك تعارضات في المعاملات.

2. التوازي على مستوى الكائن: مثل Aptos و Sui، يتم جدولة التزامن بوحدات "كائن الحالة" ذات الدقة الأكثر دقة.

3. مستوى المعاملات المتوازية: ممثلة بـ Monad و Sei و Fuel، يتم بناء رسم بياني للاعتماد حول المعاملة التجارية بالكامل لتنفيذ متزامن.

4. التوازي على مستوى الآلة الافتراضية: مثل MegaETH، يتم تضمين قدرة التنفيذ المتزامن في منطق جدولة التعليمات الأساسية للآلة الافتراضية.

5. التوازي على مستوى التعليمات: الاستفادة من فكرة تنفيذ التعليمات خارج الترتيب في وحدات المعالجة المركزية الحديثة، وتحليل جدولة كل عملية وإعادة ترتيبها بشكل متوازي.

تتميز هذه الأنواع الخمسة من المسارات من الهياكل البيانية الثابتة إلى آليات الجدولة الديناميكية، بزيادة التعقيد وصعوبة الجدولة. إنها تشير إلى تحول نموذج حساب blockchain من التنفيذ التسلسلي التقليدي إلى بيئة تنفيذ موزعة عالية الأداء.

أربعة، تحليل عميق لمجالي القوة الرئيسيين: Monad مقابل MegaETH

الخطتان التكنولوجيتان الرئيسيتان اللتان تركز عليهما السوق حاليًا هما:

1. Monad:"بناء سلسلة حسابية متوازية من الصفر"

   • استخدام تقنيات قاعدة البيانات مثل التحكم المتفائل في التزامن، جدولة DAG للمعاملات
   • الهدف هو رفع أداء معالجة المعاملات في السلسلة إلى مستوى مليون TPS
   • تحقيق التوافق مع Solidity من خلال طبقة اللغة الوسطى
   • قد تصبح طبقة التنفيذ المثالية لشبكة Layer 2 Rollup

2. MegaETH:"ثورة التوازي داخل EVM"

   • زرع القدرة على الحساب المتوازي في محرك تنفيذ EVM الحالي
   • إدخال آلية عزل سياق التنفيذ مع مكدس استدعاء غير متزامن
   • يمكن للمطورين الحصول على تحسينات في الأداء دون الحاجة إلى تغيير عقود Solidity الحالية
   • من الأسهل الحصول على الدعم البيئي في فترة قصيرة

يمثل Monad و MegaETH نوعين متوازيين من النماذج: الأول يسعى إلى كسر النموذج وإعادة بناء كل المنطق من VM إلى إدارة الحالة؛ بينما يسعى الثاني إلى تحسين تدريجي، حيث يدفع الأنظمة التقليدية إلى أقصى حدودها مع احترام النظام البيئي الحالي.

خمسة، الفرص والتحديات المستقبلية للحوسبة المتوازية

فرص الحوسبة المتوازية:

1. إزالة سقف التطبيق، دعم التفاعل المتكرر على السلسلة
2. دفع إعادة تشكيل نماذج التطوير، وإنتاج جيل جديد من أدوات السلسلة
3. تقديم وحدات تنفيذ عالية الأداء لسلسلة الكتل القابلة للتعديل

التحديات التي نواجهها:

1. ضمان التناسق المتزامن للحالة ومعالجة تعارض المعاملات
2. لم يتم إنشاء نموذج الأمان لبيئة التنفيذ المتعددة الخيوط بالكامل بعد.
3. الرغبة في انتقال المطورين ورعاية النظام البيئي

ستجبرنا الحوسبة المتوازية على إعادة النظر في جوهر blockchain، وقد تشكل تأثيراتها نقطة تحول في نمط الحوسبة الكلي لـ Web3.

السادسة، الخاتمة: هل الحوسبة المتوازية هي أفضل مسار للتوسع الأصلي في Web3؟

تحاول الحوسبة المتوازية إعادة بناء نموذج التنفيذ نفسه في عمق وموثوقية السلسلة، وهي وسيلة للتوسع "أصيلة في السلسلة". إنها تحتفظ بنموذج الثقة الأساسي في blockchain، وتوفر تربة الأداء للتطبيقات المعقدة في المستقبل. قد لا تكون هذه اختصارًا للعبور على المدى القصير، ولكنها قد تكون المسار الصحيح المستدام الوحيد في التطور الطويل الأمد لـ Web3. نحن نشهد انتقالًا معماريًا مشابهًا من نظام تشغيل أحادي النواة إلى نظام تشغيل متعدد النواة، وقد تكون بواكير نظام التشغيل الأصلي لـ Web3 مخبأة في هذه التجارب المتوازية داخل السلاسل.