Penelitian Kedalaman Komputasi Paralel Web3: Jalur Akhir untuk Skalabilitas Natif

I. Pendahuluan: Ekspansi adalah isu yang abadi, dan paralel adalah medan perang yang utama

Sejak lahirnya, sistem blockchain telah menghadapi masalah inti perluasan kapasitas. Jumlah transaksi yang dapat diproses per detik dari Bitcoin dan Ethereum masih terbatas, jauh dari sistem Web2 tradisional. Ini bukan masalah yang dapat diselesaikan hanya dengan menambah server, melainkan berasal dari keterbatasan sistemik dalam desain dasar blockchain.

Dalam sepuluh tahun terakhir, kita telah menyaksikan pasang surut berbagai solusi skalabilitas, dari perselisihan skalabilitas Bitcoin hingga rencana shard Ethereum, dari saluran status hingga Rollup. Meskipun solusi Rollup yang paling populer saat ini telah meningkatkan TPS, namun masih belum menyentuh batas "kinerja rantai tunggal" yang sebenarnya di tingkat dasar blockchain.

Oleh karena itu, komputasi paralel dalam rantai mulai memasuki pandangan industri. Berbeda dengan perluasan di luar rantai, paralel dalam rantai berusaha untuk sepenuhnya merekonstruksi mesin eksekusi sambil mempertahankan struktur rantai tunggal, meng-upgrade blockchain dari "eksekusi transaksi secara serial satu per satu" menjadi sistem berdampak tinggi "multithreading + pipeline + penjadwalan ketergantungan". Ini tidak hanya mungkin membawa peningkatan throughput ratusan kali lipat, tetapi juga mungkin menjadi dasar kunci untuk ledakan aplikasi kontrak pintar.

Dapat dikatakan bahwa komputasi paralel bukan hanya merupakan cara untuk mengoptimalkan kinerja, tetapi juga merupakan titik balik dalam model eksekusi blockchain. Ini menantang pola dasar eksekusi kontrak pintar, menyediakan dukungan infrastruktur yang benar-benar berkelanjutan untuk aplikasi asli Web3 di masa depan. Setelah jalur Rollup semakin seragam, paralel dalam rantai kini menjadi variabel penentu dalam persaingan Layer1 siklus baru. Ini bukan hanya perlombaan teknologi, tetapi juga perjuangan untuk paradigma.

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

Skalabilitas sebagai salah satu topik paling penting dalam evolusi teknologi blockchain, telah melahirkan hampir semua jalur teknologi utama dalam dekade terakhir dan evolusinya. Dimulai dari perselisihan ukuran blok Bitcoin, perlombaan teknologi tentang "bagaimana membuat blockchain berjalan lebih cepat" ini akhirnya memunculkan lima jalur dasar:

1. Ekspansi di blockchain: langsung menambah ukuran blok, memperpendek waktu pembuatan blok, dll. Meskipun mempertahankan konsistensi rantai tunggal, namun mudah menghadapi risiko sentralisasi dan batasan sistemik.

2. Ekspansi di luar rantai: seperti saluran status dan rantai samping, memindahkan sebagian besar transaksi di luar rantai. Dapat memperluas throughput tanpa batas, tetapi ada masalah model kepercayaan, keamanan dana, dan lainnya.

3. Layer2 Rollup: Eksekusi di luar rantai, verifikasi di dalam rantai. Saat ini merupakan solusi yang paling populer, tetapi memiliki ketergantungan yang terlalu kuat pada ketersediaan data dan menghadapi kendala jangka menengah.

4. Blockchain Modular: seperti Celestia, Avail, dll., memisahkan fungsi inti blockchain. Keuntungannya adalah fleksibilitas dalam mengganti komponen, tetapi tantangannya adalah biaya sinkronisasi dan verifikasi antar modul yang tinggi.

5. Perhitungan paralel dalam rantai: Menulis ulang logika penjadwalan VM, memperkenalkan mekanisme penjadwalan sistem komputer modern. Keuntungannya adalah tidak bergantung pada arsitektur multi-rantai untuk melampaui batas throughput, merupakan prasyarat teknologi penting untuk skenario aplikasi kompleks di masa depan.

Perbedaan lima jenis jalur ini mencerminkan trade-off sistematis antara kinerja, komposabilitas, keamanan, dan kompleksitas pengembangan dalam blockchain. Setiap jalur tidak mungkin menyelesaikan semua masalah, tetapi bersama-sama membentuk panorama peningkatan paradigma komputasi Web3.

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

Teknologi komputasi paralel dapat dibagi menjadi lima jalur, dari granularitas kasar hingga granularitas halus, yaitu:

1. Paralel Tingkat Akun: Diwakili oleh Solana, berdasarkan desain pemisahan akun-status, menentukan apakah transaksi memiliki konflik melalui analisis statis.

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 di sekitar seluruh transaksi untuk pelaksanaan secara bersamaan.

4. Paralelisme tingkat mesin virtual: seperti MegaETH, mengintegrasikan kemampuan eksekusi bersamaan ke dalam logika penjadwalan instruksi dasar VM.

5. Paralelisme tingkat instruksi: Mengadaptasi pemikiran eksekusi tidak teratur CPU modern, melakukan analisis penjadwalan dan pengaturan ulang paralel untuk setiap operasi.

Lima jenis jalur ini mulai dari struktur data statis hingga mekanisme penjadwalan dinamis, kompleksitas dan kesulitan penjadwalan terus meningkat. Mereka menandakan pergeseran model komputasi blockchain dari eksekusi urutan tradisional menuju lingkungan eksekusi terdistribusi berkinerja tinggi.

Empat, Dua Jalur Utama Dalam Mendalam: Monad vs MegaETH

Dua jalur teknologi utama yang saat ini menjadi fokus pasar adalah:

1. Monad:"Membangun rantai komputasi paralel dari nol"

   • Menggunakan kontrol konkurensi optimis, penjadwalan DAG transaksi, dan teknologi basis data lainnya
   • Tujuannya adalah untuk meningkatkan kinerja pemrosesan transaksi rantai menjadi tingkat juta TPS
   • Mencapai kompatibilitas dengan Solidity melalui lapisan bahasa perantara
   • Mungkin menjadi lapisan eksekusi ideal untuk jaringan Layer 2 Rollup

2. MegaETH:"Revolusi Paralel di Dalam EVM"

   • Menanamkan kemampuan komputasi paralel ke dalam mesin eksekusi EVM yang ada
   • Memperkenalkan mekanisme isolasi tumpukan panggilan asinkron dan konteks eksekusi
   • Pengembang tidak perlu mengubah kontrak Solidity yang ada untuk mendapatkan peningkatan kinerja
   • Lebih mudah mendapatkan dukungan ekosistem dalam jangka pendek

Monad dan MegaETH mewakili dua paradigma paralel: "Rekonstruksi" dan "Kompatibilitas". Yang pertama mengejar terobosan paradigma, membangun kembali seluruh logika dari VM hingga manajemen status; yang kedua mengejar optimasi bertahap, mendorong sistem tradisional ke batas maksimum dengan menghormati ekosistem yang ada.

Lima, Peluang dan Tantangan Masa Depan Komputasi Paralel

Peluang yang dibawa oleh komputasi paralel:

1. Lepaskan batasan aplikasi, dukung interaksi frekuensi tinggi di blockchain
2. Mendorong peremajaan paradigma pengembangan, melahirkan generasi baru rantai alat
3. Menyediakan modul eksekusi berkinerja tinggi untuk blockchain modular

Tantangan yang dihadapi:

1. Jaminan konsistensi serentak status dan penanganan konflik transaksi
2. Model keamanan lingkungan eksekusi multithreading belum sepenuhnya dibangun
3. Keinginan Migrasi Pengembang dan Pembinaan Ekosistem

Perhitungan paralel akan memaksa kita untuk memikirkan kembali esensi blockchain, dan dampaknya mungkin menjadi titik balik dalam paradigma komputasi keseluruhan Web3.

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

Komputasi paralel berusaha untuk membangun kembali model eksekusi itu sendiri dalam atomisitas dan determinisme rantai, merupakan cara penskalaan yang "natif ke rantai". Ini mempertahankan model kepercayaan inti blockchain, menyediakan tanah performa untuk aplikasi kompleks di masa depan. Ini mungkin bukan jalan pintas untuk menyelesaikan masalah dalam jangka pendek, tetapi mungkin merupakan satu-satunya jalur solusi yang berkelanjutan dalam evolusi jangka panjang Web3. Kita sedang menyaksikan sebuah lompatan arsitektur mirip dari OS satu inti ke multi inti, mungkin bentuk awal sistem operasi asli Web3 tersembunyi di dalam eksperimen paralel di rantai ini.