Tinjauan penuh jalur komputasi paralel Web3: dari kompatibilitas EVM hingga terobosan kinerja eksekusi asinkron

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

I. Pendahuluan: Topik Abadi tentang Skalabilitas Blockchain

"Trilema Blockchain" (Blockchain Trilemma) yang terdiri dari "keamanan", "desentralisasi", dan "skala" mengungkapkan trade-off mendasar dalam desain sistem blockchain, yaitu proyek blockchain sulit untuk mencapai "keamanan maksimal, partisipasi universal, dan pemrosesan cepat" secara bersamaan. Mengenai topik abadi "skala", saat ini solusi peningkatan kapasitas blockchain yang dominan di pasar dibedakan berdasarkan paradigma, termasuk:

  • Melaksanakan peningkatan kapasitas eksekusi: Meningkatkan kemampuan eksekusi di tempat, seperti paralel, GPU, multi-core
  • Isolasi Status Ekspansi: Pembagian Status Horizontal/Shard, seperti Sharding, UTXO, Multi-subnet
  • Ekspansi tipe outsourcing off-chain: menempatkan eksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
  • Ekspansi dengan Decoupled Structure: Modular arsitektur, beroperasi secara kolaboratif, seperti modular chain, shared sequencer, Rollup Mesh
  • Ekspansi jenis konkuren asinkron: Model Aktor, isolasi proses, berbasis pesan, seperti agen, rantai asinkron multithread

Solusi perluasan blockchain mencakup: komputasi paralel dalam rantai, Rollup, pemotongan, modul DA, struktur modular, sistem Actor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dan lain-lain, mencakup beberapa tingkat pelaksanaan, status, data, dan struktur, merupakan "sistem perluasan lengkap yang terdiri dari kolaborasi multilapis dan kombinasi modul". Artikel ini fokus pada cara perluasan yang berfokus pada komputasi paralel.

Paralelisme intra-rantai (, fokus pada eksekusi paralel transaksi/instruksi di dalam blok. Berdasarkan mekanisme paralel, cara skalabilitas dapat dibagi menjadi lima kategori, masing-masing mewakili pencarian kinerja, model pengembangan, dan filosofi arsitektur yang berbeda, dengan granularitas paralel yang semakin halus, intensitas paralel yang semakin tinggi, kompleksitas penjadwalan yang juga semakin tinggi, serta kompleksitas pemrograman dan kesulitan implementasi yang 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 model asinkron dan paralel di luar rantai, yang diwakili oleh sistem agen pintar (Model Agen / Aktor), termasuk dalam paradigma komputasi paralel lain, sebagai sistem pesan lintas rantai/asinkron (model non-sinkronisasi blok), setiap Agen berfungsi sebagai "proses pintar mandiri", dengan cara paralel, pesan asinkron, berbasis kejadian, tanpa penjadwalan sinkron, proyek yang diwakili termasuk AO, ICP, Cartesi, dan lain-lain.

Dan solusi skalabilitas yang kita kenal, seperti Rollup atau fragmentasi, termasuk dalam mekanisme konkuren tingkat sistem, dan tidak termasuk dalam komputasi paralel di dalam rantai. Mereka mencapai skalabilitas melalui "menjalankan beberapa rantai/domain eksekusi secara paralel", bukan dengan meningkatkan derajat paralel di dalam satu blok/mesin virtual. Solusi skalabilitas semacam ini bukanlah fokus pembahasan dalam artikel ini, tetapi kami tetap akan menggunakannya untuk perbandingan perbedaan dalam konsep arsitektur.

![Web3 jalur komputasi paralel panorama: Solusi terbaik untuk perluasan asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-2340d8a61251ba55c370d74178eec53e.webp(

Dua, Rantai Peningkatan Paralel EVM: Melampaui Batas Kinerja dalam Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang hingga saat ini, melalui beberapa percobaan skalabilitas seperti sharding, Rollup, dan arsitektur modular, tetapi hambatan throughput di lapisan eksekusi masih belum mendapatkan terobosan fundamental. 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 mempertimbangkan kompatibilitas ekosistem dan peningkatan kinerja eksekusi, sedang menjadi arah penting untuk evolusi skalabilitas yang baru. Monad dan MegaETH adalah proyek paling representatif dalam arah ini, masing-masing membangun arsitektur pemrosesan paralel EVM yang ditujukan untuk skenario dengan tingkat konversi tinggi dan throughput tinggi, dengan pendekatan eksekusi tertunda dan dekomposisi status.

) Analisis Mekanisme Komputasi Paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer1 berperforma tinggi yang dirancang ulang untuk mesin virtual Ethereum (EVM), berdasarkan pada konsep paralel dasar pemrosesan pipelining, dengan eksekusi asinkron di lapisan konsensus dan eksekusi paralel optimis di lapisan eksekusi. Selain itu, di lapisan konsensus dan penyimpanan, Monad memperkenalkan protokol BFT berperforma tinggi (MonadBFT) dan sistem basis data khusus (MonadDB), untuk mencapai optimasi end-to-end.

Pipelining: Mekanisme eksekusi paralel multi-tahap

Pipelining adalah konsep dasar dari eksekusi paralel Monad, dengan inti pemikiran membagi proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur pipeline tiga dimensi. Setiap tahap berjalan di thread atau inti yang independen, memungkinkan pemrosesan paralel lintas blok, yang pada akhirnya meningkatkan throughput dan mengurangi latensi. Tahap-tahap ini meliputi: Usulan transaksi (Propose), Pencapaian konsensus (Consensus), Eksekusi transaksi (Execution), dan Penyerahan blok (Commit).

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Decoupling Eksekusi Asinkron

Dalam blockchain tradisional, konsensus dan eksekusi transaksi biasanya adalah proses sinkron, dan model serial ini sangat membatasi skalabilitas kinerja. Monad mencapai konsensus lapisan asinkron, eksekusi lapisan asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron". Ini secara signifikan mengurangi waktu blok (block time) dan latensi konfirmasi, menjadikan sistem lebih elastis, proses lebih tersegmentasi, dan pemanfaatan sumber daya lebih tinggi.

Desain Inti:

  • Proses konsensus (lapisan konsensus) hanya bertanggung jawab untuk mengurutkan transaksi, tidak mengeksekusi 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:Optimistic Parallel Execution

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

Mekanisme Eksekusi:

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

Monad memilih jalur yang kompatibel: mengubah aturan EVM seminimal mungkin, dan dalam proses eksekusi, mewujudkan paralelisme melalui penundaan penulisan status dan deteksi konflik secara dinamis, lebih mirip dengan versi performa Ethereum, kedewasaannya baik dan mudah untuk melakukan migrasi ekosistem EVM, merupakan akselerator paralel di dunia EVM.

![Web3 Paralle Computing Track Panorama: Solusi Terbaik untuk Skalabilitas Asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-dc016502755a30d5a95a8134f7586162.webp(

) Analisis mekanisme komputasi paralel MegaETH

Berbeda dengan posisi L1 Monad, MegaETH diposisikan sebagai lapisan eksekusi paralel berperforma tinggi yang kompatibel dengan EVM, yang dapat berfungsi sebagai rantai publik L1 independen, serta sebagai lapisan peningkatan eksekusi di Ethereum 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 dengan tingkat paralelisme tinggi dan kemampuan respons latensi rendah di dalam rantai. Inovasi kunci yang diajukan MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + State Dependency DAG (graf ketergantungan status terarah dan tanpa siklus) dan mekanisme sinkronisasi modular, yang bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang berorientasi pada "threading dalam rantai".

Arsitektur Micro-VM: Akun adalah utas

MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu mikro-vm (Micro-VM) per akun", yang "memthread" lingkungan eksekusi, menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron (Asynchronous Messaging), bukan pemanggilan sinkron, banyak VM dapat dieksekusi secara independen, disimpan secara independen, dan secara alami paralel.

State Dependency DAG: Mekanisme Penjadwalan yang Dipicu oleh Grafik Dependensi

MegaETH membangun sistem penjadwalan DAG yang berbasis pada hubungan akses status akun, sistem ini secara real-time memelihara grafik ketergantungan global (Dependency Graph), setiap transaksi yang mengubah akun mana, membaca akun mana, semuanya dimodelkan sebagai hubungan ketergantungan. Transaksi tanpa konflik dapat dieksekusi secara paralel, sedangkan transaksi yang memiliki hubungan ketergantungan akan dijadwalkan secara serial atau ditunda sesuai urutan topologi. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan non-duplikat selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi Asinkron dan Mekanisme Callback

B

Secara keseluruhan, MegaETH memecahkan model mesin status EVM tunggal tradisional dengan mengemas mikro-vm berdasarkan akun, melakukan penjadwalan transaksi melalui grafik ketergantungan status, dan menggantikan tumpukan panggilan sinkron dengan mekanisme pesan asinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang dirancang ulang dari "struktur akun → arsitektur penjadwalan → alur eksekusi" dalam seluruh dimensi, menyediakan ide baru tingkat paradigma untuk membangun sistem on-chain berkinerja tinggi generasi berikutnya.

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

![Peta panorama lintasan komputasi paralel Web3: Solusi terbaik untuk ekspansi asli?]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp(

Monad dan MegaETH memiliki filosofi desain yang berbeda dari sharding: sharding membagi blockchain secara horizontal menjadi beberapa sub-chain independen (shard), di mana setiap sub-chain bertanggung jawab atas sebagian transaksi dan status, memecahkan batasan single chain pada lapisan jaringan untuk skalabilitas; sementara Monad dan MegaETH mempertahankan integritas single chain, hanya melakukan skalabilitas horizontal pada lapisan eksekusi, dengan optimasi eksekusi paralel yang ekstrem di dalam single chain untuk meningkatkan kinerja. Keduanya mewakili dua arah dalam jalur perluasan blockchain: penguatan vertikal dan perluasan horizontal.

Proyek komputasi paralel seperti Monad dan MegaETH terutama berfokus pada jalur optimasi throughput, dengan tujuan inti meningkatkan TPS dalam rantai, melalui pelaksanaan tertunda (Deferred Execution) dan arsitektur mikro mesin virtual (Micro-VM) untuk mencapai pemrosesan paralel tingkat transaksi atau akun. Sementara itu, Pharos Network sebagai jaringan blockchain L1 yang modular dan full-stack paralel, mekanisme komputasi paralelnya yang inti disebut "Rollup Mesh". Arsitektur ini mendukung kolaborasi antara jaringan utama dan jaringan pemrosesan khusus (SPN), mendukung lingkungan multi mesin virtual (EVM dan Wasm), dan mengintegrasikan teknologi canggih seperti bukti nol pengetahuan (ZK) dan lingkungan eksekusi tepercaya (TEE).

Analisis mekanisme komputasi 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, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.
  2. Eksekusi Paralel Dual VM (Dual VM Parallel Execution): Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual yaitu EVM dan WASM, 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 Penanganan 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 SPNs, Pharos dapat mewujudkan alokasi sumber daya yang dinamis dan pemrosesan tugas secara paralel, yang lebih meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.
  4. Konsensus Modular dan Mekanisme Restaking: Pharos memperkenalkan mekanisme konsensus yang fleksibel, mendukung berbagai model konsensus (seperti PBFT, PoS, PoA), dan melalui protokol restaking mewujudkan berbagi keamanan dan integrasi sumber daya antara mainnet dan SPN.

![Peta Panorama Lintasan Perhitungan Paralel Web3: Solusi Terbaik untuk Skalabilitas Asli?])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-562daa8ae6acba834ef937bf88a742f0.webp(

Selain itu, Pharos menggunakan pohon Merkle multi-versi, pengkodean delta (Delta Encoding), versi

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
  • 5
  • Bagikan
Komentar
0/400
MevHuntervip
· 3jam yang lalu
Ayo kita lakukan penambangan GPU, masih mau dibahas apa?
Lihat AsliBalas0
TrustMeBrovip
· 6jam yang lalu
Lagi bikin konsep baru Dianggap Bodoh?
Lihat AsliBalas0
SelfMadeRuggeevip
· 6jam yang lalu
Ikut serta dalam diskusi semacam ini tidak ada artinya. Jika benar-benar berharga, sudah pasti orang-orang itu kaya.
Lihat AsliBalas0
LiquidationWatchervip
· 6jam yang lalu
omg solusi scaling lainnya... bukankah kita sudah melihat film ini sebelumnya? ptsd dari 2022 masih terasa berat ngl
Lihat AsliBalas0
MidnightGenesisvip
· 7jam yang lalu
Kode tidak pernah berbohong... data on-chain adalah kebenaran. Penempatan rahasia pada pukul 2 pagi selalu mencurigakan. Siapa yang mengendalikan pasar?
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)