Relatório de computação paralela Web3: os cinco grandes caminhos para a expansão dentro da cadeia e os desafios futuros

Relatório de Pesquisa Profunda sobre Cálculo Paralelo Web3: O Caminho Último para Escalabilidade Nativa

I. Introdução: A expansão é um tema eterno, e a paralelização é o campo de batalha final

Desde o seu surgimento, os sistemas de blockchain enfrentam o problema central da escalabilidade. A capacidade de processamento de transações do Bitcoin e do Ethereum é muito inferior à dos sistemas tradicionais Web2, o que decorre da contradição entre "descentralização, segurança e escalabilidade" no design subjacente da blockchain.

Nos últimos dez anos, a indústria tentou várias vias de escalabilidade, desde a disputa de escalabilidade do Bitcoin até o sharding do Ethereum, passando pelos canais de estado e Rollup, desde Layer 2 até blockchains modularizados. O Rollup tornou-se a solução predominante atualmente, mas não alcançou o verdadeiro limite de "profundidade" de desempenho da camada base da blockchain.

A computação paralela dentro da cadeia está se tornando gradualmente um novo foco de pesquisa. Ela tenta reconstruir completamente o mecanismo de execução, mantendo a atomicidade da cadeia única, atualizando a blockchain de "modo de thread única" para um sistema de alta concorrência "multi-thread + pipeline + agendamento de dependências". Isso não só pode trazer aumentos de throughput de centenas de vezes, mas também pode se tornar a base fundamental para a explosão das aplicações de contratos inteligentes.

A computação paralela desafia o padrão fundamental da execução de contratos inteligentes, redefinindo a lógica básica de empacotamento de transações, acesso a estados, relações de chamada e layout de armazenamento. O seu objetivo é fornecer um verdadeiro suporte de infraestrutura sustentável para aplicações nativas da Web3 no futuro.

Após a homogeneização na pista Rollup, a paralelização dentro da cadeia está se tornando uma variável decisiva na nova rodada de competição Layer1. Isto não é apenas uma corrida técnica, mas uma disputa de paradigmas. A próxima geração de plataformas de execução soberana no mundo Web3 provavelmente surgirá dessa luta pela paralelização dentro da cadeia.

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Dois, panorama do paradigma de escalabilidade: cinco tipos de rotas, cada uma com seu foco

A escalabilidade, como um dos tópicos mais importantes, persistentes e difíceis de abordar na evolução da tecnologia de blockchain pública, gerou o surgimento e a evolução de quase todos os caminhos tecnológicos principais na última década. Atualmente, surgiram cinco grandes rotas básicas, cada uma abordando os gargalos sob diferentes ângulos, com suas próprias filosofias técnicas, dificuldades de implementação, modelos de risco e cenários de aplicação.

A primeira classe de rotas é a expansão on-chain mais direta, representando práticas como aumentar o tamanho do bloco, reduzir o tempo de bloqueio ou melhorar a capacidade de processamento através da otimização da estrutura de dados e do mecanismo de consenso. Este tipo de abordagem preserva a simplicidade da consistência de uma única cadeia, sendo fácil de entender e implementar, mas também pode facilmente tocar em riscos de centralização, aumento dos custos dos nós e outros limites sistêmicos.

A segunda categoria de rotas é a expansão off-chain, representada por canais de estado e sidechains. Este tipo de caminho transfere a maior parte das atividades de transação para fora da cadeia, escrevendo apenas os resultados finais na cadeia principal. Embora teoricamente possa ser escalável indefinidamente em termos de throughput, problemas como o modelo de confiança das transações off-chain, a segurança dos fundos e a complexidade das interações limitam sua aplicação.

A terceira classe de rotas é a Layer2 Rollup atualmente mais amplamente implantada. Ela realiza a escalabilidade através de um mecanismo de execução fora da cadeia e validação na cadeia. Optimistic Rollup e ZK Rollup têm suas vantagens, mas ambos enfrentam algumas limitações de médio prazo, como uma dependência excessiva da disponibilidade de dados e taxas relativamente altas.

A quarta categoria de rotas é a arquitetura de blockchain modular, representada por projetos como Celestia, Avail e EigenLayer. Ela defende a desacoplagem total das funções principais da blockchain, sendo realizadas por várias cadeias especializadas que cumprem diferentes funções. Essa abordagem oferece alta flexibilidade, mas exige padrões de segurança e protocolos extremamente rigorosos para a interoperabilidade entre cadeias.

A quinta categoria de roteamento é o caminho de otimização de cálculo paralelo dentro da cadeia. Enfatiza o processamento concorrente de transações atomizadas dentro de uma única cadeia, alterando a arquitetura do mecanismo de execução. Isso requer reescrever a lógica de agendamento da VM e introduzir um conjunto completo de mecanismos de agendamento de sistemas computacionais modernos. Sua vantagem reside no fato de não precisar depender de uma arquitetura de várias cadeias para alcançar a superação dos limites de throughput.

As cinco categorias de caminhos de escalabilidade refletem a ponderação sistemática entre desempenho, combinabilidade, segurança e complexidade de desenvolvimento na blockchain. Cada caminho não pode resolver todos os problemas, mas juntos constituem um panorama da atualização do paradigma computacional do Web3.

Três, Mapa de Classificação de Cálculo Paralelo: Os Cinco Principais Caminhos de Conta a Instrução

As tecnologias de computação paralela podem ser divididas em cinco principais caminhos: paralelismo a nível de conta, paralelismo a nível de objeto, paralelismo a nível de transação, paralelismo a nível de máquina virtual e paralelismo a nível de instrução. Esses cinco tipos de caminhos vão do grosso ao fino, sendo um processo de contínua refinamento da lógica paralela e também um caminho de crescente complexidade do sistema e dificuldade de agendamento.

A paralelização a nível de conta, representada pelo Solana, determina as relações de conflito através da análise estática do conjunto de contas envolvidas nas transações. É adequada para lidar com transações com estruturas bem definidas, mas enfrenta o problema da diminuição da paralelização ao lidar com contratos inteligentes complexos.

A paralelização a nível de objeto introduziu a abstração semântica de recursos e módulos, agendando com base em unidades de "objetos de estado" de granularidade mais fina. Aptos e Sui são representantes nesta direção, especialmente Sui, que alcança um controlo preciso através do sistema de tipos lineares da linguagem Move. Este método é mais versátil, mas também introduz uma barreira linguística mais elevada.

A paralelização a nível de transações, representada por Monad, Sei e Fuel, constrói um gráfico de dependências e realiza agendamento em torno da própria transação. Este design permite que o sistema maximize a exploração da paralelização sem a necessidade de entender completamente a estrutura do estado subjacente, mas exige um gerenciador de dependências e um detector de conflitos extremamente complexos.

A paralelização a nível de máquina virtual incorpora a capacidade de execução concorrente diretamente na lógica de agendamento de instruções na base da VM. O MegaETH, como um "experimento de super máquina virtual" dentro do ecossistema Ethereum, está tentando re-desenhar o EVM para suportar a execução concorrente em múltiplas threads. A maior dificuldade nesta abordagem reside na necessidade de ser completamente compatível com a semântica do comportamento existente do EVM.

A paralelismo a nível de instrução origina-se na execução fora de ordem e no pipeline de instruções do design moderno de CPUs. A equipe da Fuel já introduziu um modelo de execução reordenável a nível de instrução em seu FuelVM. Esta abordagem pode levar a um novo patamar de design colaborativo entre blockchain e hardware, mas atualmente ainda está em fase teórica e experimental.

Esses cinco grandes caminhos constituem o espectro de desenvolvimento da computação paralela dentro da cadeia, marcando a transição do modelo de computação em blockchain de um livro-razão de consenso de sequência total tradicional para um ambiente de execução distribuída de alto desempenho, previsível e programável. A escolha dos caminhos paralelos de diferentes blockchains públicas determinará o limite suportável de seu ecossistema de aplicações futuro.

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Quatro, Análise Profunda das Duas Principais Faixas: Monad vs MegaETH

As duas principais linhas de tecnologia que atualmente atraem mais atenção no mercado são a "cadeia de computação paralela construída do zero", representada pela Monad, e a "revolução paralela dentro do EVM", representada pela MegaETH. Elas representam uma competição entre um paradigma de "reconstrucionismo" e um de "compatibilismo".

A filosofia de design do Monad é inspirada em bancos de dados modernos e sistemas multicore de alto desempenho, redefinindo a forma como o motor de execução da blockchain opera em um nível fundamental. Seu sistema tecnológico central baseia-se em controle de concorrência otimista, agendamento de transações DAG, execução fora de ordem e pipelines de processamento em lote, com o objetivo de elevar o desempenho do processamento de transações da cadeia para a ordem de milhões de TPS. O Monad suporta a sintaxe Solidity através de uma camada de linguagem intermediária, implementando a estratégia de design "compatibilidade superficial, reestruturação em nível fundamental".

O MegaETH opta por partir do mundo existente do Ethereum e alcançar um grande aumento na eficiência de execução com um custo de mudança muito baixo. Ele não derruba as especificações do EVM, mas insere a capacidade de computação paralela no motor de execução EVM existente. O MegaETH introduz uma pilha de chamadas assíncronas e um mecanismo de isolamento de contexto de execução, permitindo a execução simultânea de "contextos EVM concorrentes". Este design é extremamente amigável para construtores e buscadores de blocos, podendo otimizar a ordenação do Mempool e o caminho de captura de MEV.

Monad é mais adequado para construir sistemas totalmente novos desde o início, buscando throughput extremo para jogos em cadeia, agentes de IA e cadeias de execução modular; MegaETH é mais adequado para projetos L2 que desejam realizar upgrades de desempenho com as menores alterações possíveis no desenvolvimento, além de projetos DeFi e protocolos de infraestrutura. Ambos podem eventualmente formar uma complementaridade na arquitetura de blockchain modular, contribuindo juntos para um motor de execução distribuído de alto desempenho no futuro mundo Web3.

Cinco, Oportunidades e Desafios Futuros da Computação Paralela

A computação paralela trouxe enormes oportunidades para o Web3. Primeiro, a "remoção do teto de aplicação" torna possíveis aplicações de alta interação, como jogos em cadeia e Agentes de IA. Em segundo lugar, a cadeia de ferramentas para desenvolvedores e a camada de abstração da máquina virtual serão reimaginadas devido à paralelização, gerando uma nova geração de infraestrutura. Ao mesmo tempo, a evolução das blockchains modularizadas oferece um excelente caminho para a implementação da computação paralela.

No entanto, a computação paralela também enfrenta muitos desafios. O problema mais crucial a nível técnico é a "garantia de consistência da concorrência de estado" e a "estratégia de tratamento de conflitos de transações". A execução concorrente na cadeia deve ter uma capacidade muito forte de construção de gráficos de dependência e previsão de conflitos, ao mesmo tempo que deve projetar mecanismos de tolerância a falhas eficientes. Além disso, o modelo de segurança do ambiente de execução multithread ainda não está completamente estabelecido.

Os desafios mais subtis vêm dos níveis ecológico e psicológico. A disposição dos desenvolvedores para migrar para novos paradigmas, a capacidade de dominar métodos de design de modelos paralelos e a disposição para sacrificar parte da legibilidade em prol do desempenho, estas questões subjetivas determinarão se a computação paralela poderá formar uma energia ecológica.

O futuro da computação paralela é, ao mesmo tempo, uma vitória da engenharia de sistemas e uma prova de design ecológico. Ele nos levará a reexaminar a essência das cadeias, podendo constituir um ponto de inflexão no paradigma computacional global do Web3. O paradigma de computação paralela que realmente realizar essa transição se tornará a primitiva de infraestrutura mais central e com maior efeito de juros compostos no novo ciclo.

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Seis, Conclusão: A computação paralela é o melhor caminho para a escalabilidade nativa do Web3?

Embora a computação paralela não seja o caminho de escalabilidade mais fácil de implementar, pode ser o mais próximo da essência da blockchain. Ela tenta, ao mesmo tempo, preservar a atomicidade e a determinabilidade da cadeia, atacar a raiz do gargalo de desempenho desde a camada de transações, camada de contratos e camada de máquinas virtuais. Essa forma de escalabilidade "nativa da cadeia" não apenas preserva o modelo de confiança mais central da blockchain, mas também reserva um solo de desempenho sustentável para aplicações mais complexas no futuro.

Se a reestruturação modular é a "arquitetura da cadeia", então a computação paralela reestrutura a "alma da cadeia". Isso pode não ser um atalho para a conclusão em curto prazo, mas é muito provável que seja o único caminho sustentável e correto na evolução de longo prazo do Web3. Estamos testemunhando uma transição arquitetônica semelhante à passagem de CPUs de núcleo único para sistemas operacionais multicore/threads, e a aparência do sistema operacional nativo do Web3 pode estar escondida nesses experimentos paralelos dentro da cadeia.

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MetaMisfitvip
· 07-27 16:27
Receber os ganhos novamente a desenhar BTC...
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DYORMastervip
· 07-26 23:11
Chegou a este ponto, realmente ainda não consigo vencer o L2.
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PumpDoctrinevip
· 07-24 21:28
expansão ou não, não importa. Primeiro entrar numa posição e depois ver, irmão.
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PebbleHandervip
· 07-24 21:24
Outra vez a armadilha L2, huh?
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MaticHoleFillervip
· 07-24 21:20
Só sei que é um monte de conceitos, serve de pouco.
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MEVSupportGroupvip
· 07-24 21:17
Expanda se quiser, é apenas queimar a Carteira dos Bots.
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LiquidityOraclevip
· 07-24 21:07
Layer2 jogadores acabarão sendo idiotas
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  • Pino
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