Отчет о глубоких исследованиях параллельных вычислений Web3: конечный путь нативного масштабирования
Один. Введение: Масштабирование — это вечная тема, параллельность — это конечное поле битвы
С момента своего появления блокчейн-системы сталкиваются с основной проблемой масштабируемости. Обработка транзакций биткойна и эфириума значительно ниже, чем у традиционных систем Web2, что является следствием противоречия между "децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью" в базовом дизайне блокчейна.
За последние десять лет в индустрии было испытано множество путей масштабирования, от споров о масштабировании биткойна до шардирования эфириума, от канала состояния до Rollup, от Layer 2 до модульной блокчейн-технологии. Rollup стал текущим основным решением, но он не затрагивает настоящие пределы "одночной производительности" на уровне нижнего слоя блокчейна.
Внутреннее параллельное вычисление постепенно становится новым объектом исследований. Оно пытается полностью перестроить исполнительный движок, сохраняя атомарность одиночной цепи, и обновить блокчейн с "однопоточного режима" до "многопоточного + конвейерного + зависимого планирования" высокопроизводительной системы. Это может не только привести к увеличению пропускной способности в сотни раз, но также стать ключевой основой для взрыва применения смарт-контрактов.
Параллельные вычисления ставят под сомнение основную модель выполнения смарт-контрактов, переопределяя базовую логику упаковки транзакций, доступа к состоянию, отношений вызова и структуры хранения. Его целью является предоставление действительно устойчивой инфраструктурной поддержки для будущих нативных приложений Web3.
После того как в сегменте Rollup стало наблюдаться однородность, параллельные операции внутри цепи становятся решающим фактором нового раунда конкуренции Layer1. Это не только техническая гонка, но и борьба парадигм. Следующая поколение суверенных исполнительных платформ в мире Web3, вероятно, возникнет из этой борьбы параллельных операций внутри цепи.
Два. Панорамная карта расширения: пять типов маршрутов, каждый с акцентом
Масштабирование, будучи одной из самых важных, самых устойчивых и самых трудных тем в эволюции технологий публичных цепочек, стало причиной появления и эволюции почти всех основных технологий за последние десять лет. В настоящее время выделяются пять основных направлений, каждое из которых подходит к узким местам с разных углов, имея свою собственную техническую философию, сложности реализации, модели рисков и подходящие сценарии.
Первый тип решений — это наиболее прямой способ расширения сети на блокчейне, который включает увеличение размера блока, сокращение времени генерации блока или оптимизацию структуры данных и механизма консенсуса для повышения производительности. Эти методы сохраняют простоту согласованности одноцепочечной сети, легко понимаются и внедряются, но также могут сталкиваться с рисками централизации и увеличением затрат на узлы, что является системным ограничением.
Второй тип маршрута - это масштабирование вне цепи, представленный каналами состояния и побочными цепями. Этот путь переносит большую часть торговой активности вне цепи, записывая только конечный результат в основную цепь. Хотя теоретически можно бесконечно расширять пропускную способность, модель доверия к транзакциям вне цепи, безопасность средств, сложность взаимодействия и другие проблемы ограничивают его применение.
Третий тип маршрута — это самый широко развернутый Layer2 Rollup на текущий момент. Он достигает масштабируемости за счет механизма выполнения вне цепи и верификации в цепи. Optimistic Rollup и ZK Rollup имеют свои преимущества, но оба сталкиваются с некоторыми среднесрочными узкими местами, такими как чрезмерная зависимость от доступности данных, высокие затраты и т. д.
Четвёртый тип маршрута — это модульная архитектура блокчейна, представляющая такие проекты, как Celestia, Avail, EigenLayer и т. д. Она предполагает полное разъединение основных функций блокчейна, которые выполняются различными специализированными цепями. Этот подход обладает высокой гибкостью, но предъявляет очень строгие требования к безопасности межцепочечных операций и стандартам протоколов.
Пятый тип маршрута - это оптимизированный путь параллельных вычислений в цепочке. Он подчеркивает параллельную обработку атомарных транзакций путем изменения архитектуры исполнительного движка внутри одной цепи. Это требует переписывания логики планирования виртуальной машины и внедрения целого комплекса механизмов планирования современных компьютерных систем. Его преимущество заключается в том, что для достижения предела пропускной способности не требуется полагаться на многоцепочечную архитектуру.
Эти пять типов путей расширения отражают системный компромисс между производительностью, совместимостью, безопасностью и сложностью разработки в блокчейне. Каждый путь не может решить все проблемы, но они вместе формируют панораму обновления вычислительной парадигмы Web3.
Три. Классификационная карта параллельных вычислений: пять основных путей от учетной записи до инструкции
Параллельные вычислительные технологии можно разделить на пять основных направлений: параллелизм на уровне аккаунтов, параллелизм на уровне объектов, параллелизм на уровне транзакций, параллелизм на уровне виртуальных машин и параллелизм на уровне инструкций. Эти пять направлений от грубой зернистости до тонкой зернистости представляют собой постоянную детализацию параллельной логики, а также путь, по которому растут сложность системы и трудность планирования.
Параллелизм на уровне аккаунтов, представленный Solana, определяет конфликтные отношения, анализируя набор аккаунтов, вовлеченных в транзакции. Подходит для обработки четко структурированных транзакций, но при столкновении со сложными смарт-контрактами может возникнуть проблема снижения параллелизма.
Объектный уровень параллелизма вводит семантическую абстракцию ресурсов и модулей, осуществляя планирование на основе более мелких "объектов состояния". Aptos и Sui являются представителями этого направления, особенно Sui, который реализует точный контроль через линейную типовую систему языка Move. Этот подход более универсален, но также вводит более высокие языковые барьеры.
Уровень事务级并行, представленный Monad, Sei и Fuel, строит граф зависимости вокруг самой транзакции и выполняет планирование. Такой дизайн позволяет системе максимизировать параллелизм без необходимости полностью понимать структуру базового состояния, но требует крайне сложного менеджера зависимостей и детектора конфликтов.
Параллельная обработка на уровне виртуальной машины напрямую внедряет возможность параллельного выполнения в логику планирования инструкций на уровне VM. MegaETH, как "супервиртуальная машина для экспериментов" внутри экосистемы Ethereum, пытается поддерживать многопоточную параллельную обработку путем переработки EVM. Наиболее сложным в этом подходе является полная совместимость с семантикой поведения существующего EVM.
Уровень параллелизма командной строки основан на выполнении вразнобой и конвейерной обработке команд в современных процессорах. Команда Fuel уже на начальном этапе внедрила модель выполнения с возможностью перестановки команд в своем FuelVM. Этот подход может вывести совместный дизайн блокчейна и аппаратного обеспечения на новый уровень, но в настоящее время он все еще находится на теоретической и экспериментальной стадии.
Эти пять основных путей составляют спектр развития параллельных вычислений в цепочке, что знаменует собой переход модели вычислений блокчейна от традиционной полной последовательной консенсусной книги к высокопроизводительной, предсказуемой и планируемой распределенной среде выполнения. Выбор параллельных путей различными публичными цепями определит предельные возможности их будущей экосистемы приложений.
Четыре, глубокое понимание двух основных направлений: Monad против MegaETH
Текущие основные технологические направления, на которые сосредоточено внимание рынка, это "параллельные вычислительные цепочки, построенные с нуля" на примере Monad и "революция внутренней параллельности EVM" на примере MegaETH. Они представляют собой конкуренцию между "реконструктивизмом" и "совместительством" в параллельной парадигме.
Философия дизайна Monad черпает вдохновение из современных баз данных и высокопроизводительных многопроцессорных систем, переопределяя базовый способ работы движка выполнения блокчейна. Его основная технологическая система основана на механизмах оптимистического контроля параллелизма, планирования транзакций DAG, внеочередного выполнения, пакетной обработки и т.д., с целью поднять производительность обработки транзакций в цепочке до миллиона TPS. Monad поддерживает синтаксис Solidity через промежуточный языковой уровень, реализуя стратегию дизайна "поверхностная совместимость, глубокая реконструкция".
MegaETH выбирает стартовать из существующего мира Ethereum и значительно увеличить эффективность выполнения с минимальными затратами на изменения. Он не отвергает спецификацию EVM, а внедряет параллельные вычислительные возможности в существующий движок выполнения EVM. MegaETH вводит асинхронный стек вызовов и механизм изоляции контекста выполнения, что позволяет одновременно выполнять "конкурирующие контексты EVM". Этот дизайн также очень дружелюбен к строителям блоков и поисковым системам, что позволяет оптимизировать сортировку в Mempool и пути захвата MEV.
Monad больше подходит для создания совершенно новых систем с нуля, для игр на блокчейне, стремящихся к предельной пропускной способности, AI-агентов и модульных исполняемых цепочек; MegaETH же больше подходит для L2 проектов, DeFi проектов и инфраструктурных протоколов, которые хотят достичь повышения производительности с минимальными изменениями в разработке. В конечном итоге оба могут сформировать взаимодополнение в модульной архитектуре блокчейна, совместно составляя высокопроизводительный распределенный исполняемый движок будущего мира Web3.
Пять, Будущие возможности и вызовы параллельных вычислений
Параллельные вычисления открывают огромные возможности для Web3. Во-первых, это "освобождение от потолка приложений", что делает возможными высокочастотные взаимодействия, такие как игровые цепочки и AI-агенты. Во-вторых, инструменты разработки и абстрактные уровни виртуальных машин будут переосмыслены благодаря параллелизации, что приведет к появлению нового поколения инфраструктуры. В то же время, эволюция модульных блокчейнов предоставляет отличные пути реализации для параллельных вычислений.
Однако параллельные вычисления также сталкиваются с множеством проблем. Наиболее важной технической задачей являются "гарантия согласованности состояния при параллельном выполнении" и "стратегия обработки конфликтов транзакций". Параллельное выполнение на цепочке должно обладать высокой способностью к построению графа зависимостей и прогнозированию конфликтов, а также необходимо разработать эффективный механизм восстановления после сбоев. Кроме того, модель безопасности многопоточной среды выполнения еще не полностью установлена.
Более скрытые вызовы исходят от экологии и психологии. Готовы ли разработчики перейти к новой парадигме, смогут ли они освоить методы проектирования параллельных моделей, готовы ли они пожертвовать частью читаемости ради производительности — эти мягкие вопросы определят, сможет ли параллельные вычисления сформировать экосистемный потенциал.
Будущее параллельных вычислений — это как победа системной инженерии, так и испытание экологического дизайна. Оно заставит нас переосмыслить сущность цепочки и может стать поворотным пунктом в общем вычислительном парадигме Web3. Истинно завершенная парадигма параллельных вычислений станет самым核心 и наиболее эффективным с точки зрения сложного процента инфраструктурным примитивом нового цикла.
Шесть, Заключение: Является ли параллельные вычисления лучшим путем для нативного масштабирования Web3?
Параллельные вычисления, хотя и не являются самым простым путем масштабирования, могут быть наиболее близки к сути блокчейна. Они пытаются сохранить атомарность и определенность цепочки, одновременно добираясь до корня производственных узких мест через уровень транзакций, уровень контрактов и уровень виртуальных машин. Этот способ масштабирования, "рожденный в цепи", не только сохраняет наиболее核心ную модель доверия блокчейна, но и оставляет устойчивую почву для более сложных приложений на цепи в будущем.
Если модульная реорганизация — это "архитектура цепи", то параллельные вычисления реорганизуют "душу цепи". Возможно, это не краткосрочный путь к успеху, но, вероятно, это единственный устойчивый правильный путь в долгосрочной эволюции Web3. Мы свидетели перехода, аналогичного переходу от однопроцессорного CPU к многопроцессорным/многопоточным ОС, и облик нативной операционной системы Web3, возможно, скрыт в этих параллельных экспериментах внутри цепи.
Посмотреть Оригинал
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
17 Лайков
Награда
17
7
Поделиться
комментарий
0/400
MetaMisfit
· 07-27 16:27
Собиратели урожая снова рисуют BTC...
Посмотреть ОригиналОтветить0
DYORMaster
· 07-26 23:11
Дошло до этого, и, действительно, все равно не смогу обогнать L2.
Посмотреть ОригиналОтветить0
PumpDoctrine
· 07-24 21:28
расширять или не расширять не имеет значения, сначала войти в позицию, потом поговорим, брат.
Посмотреть ОригиналОтветить0
PebbleHander
· 07-24 21:24
Снова загуглил ловушку L2.
Посмотреть ОригиналОтветить0
MaticHoleFiller
· 07-24 21:20
Знал только о концепциях, это бесполезно.
Посмотреть ОригиналОтветить0
MEVSupportGroup
· 07-24 21:17
Расширяй, так расширяй, это просто сжигать Кошелек Ботов.
Посмотреть ОригиналОтветить0
LiquidityOracle
· 07-24 21:07
Игроки Layer2 в конечном итоге станут неудачниками
Отчет о параллельных вычислениях Web3: пять основных путей расширения внутри цепи и будущие вызовы
Отчет о глубоких исследованиях параллельных вычислений Web3: конечный путь нативного масштабирования
Один. Введение: Масштабирование — это вечная тема, параллельность — это конечное поле битвы
С момента своего появления блокчейн-системы сталкиваются с основной проблемой масштабируемости. Обработка транзакций биткойна и эфириума значительно ниже, чем у традиционных систем Web2, что является следствием противоречия между "децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью" в базовом дизайне блокчейна.
За последние десять лет в индустрии было испытано множество путей масштабирования, от споров о масштабировании биткойна до шардирования эфириума, от канала состояния до Rollup, от Layer 2 до модульной блокчейн-технологии. Rollup стал текущим основным решением, но он не затрагивает настоящие пределы "одночной производительности" на уровне нижнего слоя блокчейна.
Внутреннее параллельное вычисление постепенно становится новым объектом исследований. Оно пытается полностью перестроить исполнительный движок, сохраняя атомарность одиночной цепи, и обновить блокчейн с "однопоточного режима" до "многопоточного + конвейерного + зависимого планирования" высокопроизводительной системы. Это может не только привести к увеличению пропускной способности в сотни раз, но также стать ключевой основой для взрыва применения смарт-контрактов.
Параллельные вычисления ставят под сомнение основную модель выполнения смарт-контрактов, переопределяя базовую логику упаковки транзакций, доступа к состоянию, отношений вызова и структуры хранения. Его целью является предоставление действительно устойчивой инфраструктурной поддержки для будущих нативных приложений Web3.
После того как в сегменте Rollup стало наблюдаться однородность, параллельные операции внутри цепи становятся решающим фактором нового раунда конкуренции Layer1. Это не только техническая гонка, но и борьба парадигм. Следующая поколение суверенных исполнительных платформ в мире Web3, вероятно, возникнет из этой борьбы параллельных операций внутри цепи.
Два. Панорамная карта расширения: пять типов маршрутов, каждый с акцентом
Масштабирование, будучи одной из самых важных, самых устойчивых и самых трудных тем в эволюции технологий публичных цепочек, стало причиной появления и эволюции почти всех основных технологий за последние десять лет. В настоящее время выделяются пять основных направлений, каждое из которых подходит к узким местам с разных углов, имея свою собственную техническую философию, сложности реализации, модели рисков и подходящие сценарии.
Первый тип решений — это наиболее прямой способ расширения сети на блокчейне, который включает увеличение размера блока, сокращение времени генерации блока или оптимизацию структуры данных и механизма консенсуса для повышения производительности. Эти методы сохраняют простоту согласованности одноцепочечной сети, легко понимаются и внедряются, но также могут сталкиваться с рисками централизации и увеличением затрат на узлы, что является системным ограничением.
Второй тип маршрута - это масштабирование вне цепи, представленный каналами состояния и побочными цепями. Этот путь переносит большую часть торговой активности вне цепи, записывая только конечный результат в основную цепь. Хотя теоретически можно бесконечно расширять пропускную способность, модель доверия к транзакциям вне цепи, безопасность средств, сложность взаимодействия и другие проблемы ограничивают его применение.
Третий тип маршрута — это самый широко развернутый Layer2 Rollup на текущий момент. Он достигает масштабируемости за счет механизма выполнения вне цепи и верификации в цепи. Optimistic Rollup и ZK Rollup имеют свои преимущества, но оба сталкиваются с некоторыми среднесрочными узкими местами, такими как чрезмерная зависимость от доступности данных, высокие затраты и т. д.
Четвёртый тип маршрута — это модульная архитектура блокчейна, представляющая такие проекты, как Celestia, Avail, EigenLayer и т. д. Она предполагает полное разъединение основных функций блокчейна, которые выполняются различными специализированными цепями. Этот подход обладает высокой гибкостью, но предъявляет очень строгие требования к безопасности межцепочечных операций и стандартам протоколов.
Пятый тип маршрута - это оптимизированный путь параллельных вычислений в цепочке. Он подчеркивает параллельную обработку атомарных транзакций путем изменения архитектуры исполнительного движка внутри одной цепи. Это требует переписывания логики планирования виртуальной машины и внедрения целого комплекса механизмов планирования современных компьютерных систем. Его преимущество заключается в том, что для достижения предела пропускной способности не требуется полагаться на многоцепочечную архитектуру.
Эти пять типов путей расширения отражают системный компромисс между производительностью, совместимостью, безопасностью и сложностью разработки в блокчейне. Каждый путь не может решить все проблемы, но они вместе формируют панораму обновления вычислительной парадигмы Web3.
Три. Классификационная карта параллельных вычислений: пять основных путей от учетной записи до инструкции
Параллельные вычислительные технологии можно разделить на пять основных направлений: параллелизм на уровне аккаунтов, параллелизм на уровне объектов, параллелизм на уровне транзакций, параллелизм на уровне виртуальных машин и параллелизм на уровне инструкций. Эти пять направлений от грубой зернистости до тонкой зернистости представляют собой постоянную детализацию параллельной логики, а также путь, по которому растут сложность системы и трудность планирования.
Параллелизм на уровне аккаунтов, представленный Solana, определяет конфликтные отношения, анализируя набор аккаунтов, вовлеченных в транзакции. Подходит для обработки четко структурированных транзакций, но при столкновении со сложными смарт-контрактами может возникнуть проблема снижения параллелизма.
Объектный уровень параллелизма вводит семантическую абстракцию ресурсов и модулей, осуществляя планирование на основе более мелких "объектов состояния". Aptos и Sui являются представителями этого направления, особенно Sui, который реализует точный контроль через линейную типовую систему языка Move. Этот подход более универсален, но также вводит более высокие языковые барьеры.
Уровень事务级并行, представленный Monad, Sei и Fuel, строит граф зависимости вокруг самой транзакции и выполняет планирование. Такой дизайн позволяет системе максимизировать параллелизм без необходимости полностью понимать структуру базового состояния, но требует крайне сложного менеджера зависимостей и детектора конфликтов.
Параллельная обработка на уровне виртуальной машины напрямую внедряет возможность параллельного выполнения в логику планирования инструкций на уровне VM. MegaETH, как "супервиртуальная машина для экспериментов" внутри экосистемы Ethereum, пытается поддерживать многопоточную параллельную обработку путем переработки EVM. Наиболее сложным в этом подходе является полная совместимость с семантикой поведения существующего EVM.
Уровень параллелизма командной строки основан на выполнении вразнобой и конвейерной обработке команд в современных процессорах. Команда Fuel уже на начальном этапе внедрила модель выполнения с возможностью перестановки команд в своем FuelVM. Этот подход может вывести совместный дизайн блокчейна и аппаратного обеспечения на новый уровень, но в настоящее время он все еще находится на теоретической и экспериментальной стадии.
Эти пять основных путей составляют спектр развития параллельных вычислений в цепочке, что знаменует собой переход модели вычислений блокчейна от традиционной полной последовательной консенсусной книги к высокопроизводительной, предсказуемой и планируемой распределенной среде выполнения. Выбор параллельных путей различными публичными цепями определит предельные возможности их будущей экосистемы приложений.
Четыре, глубокое понимание двух основных направлений: Monad против MegaETH
Текущие основные технологические направления, на которые сосредоточено внимание рынка, это "параллельные вычислительные цепочки, построенные с нуля" на примере Monad и "революция внутренней параллельности EVM" на примере MegaETH. Они представляют собой конкуренцию между "реконструктивизмом" и "совместительством" в параллельной парадигме.
Философия дизайна Monad черпает вдохновение из современных баз данных и высокопроизводительных многопроцессорных систем, переопределяя базовый способ работы движка выполнения блокчейна. Его основная технологическая система основана на механизмах оптимистического контроля параллелизма, планирования транзакций DAG, внеочередного выполнения, пакетной обработки и т.д., с целью поднять производительность обработки транзакций в цепочке до миллиона TPS. Monad поддерживает синтаксис Solidity через промежуточный языковой уровень, реализуя стратегию дизайна "поверхностная совместимость, глубокая реконструкция".
MegaETH выбирает стартовать из существующего мира Ethereum и значительно увеличить эффективность выполнения с минимальными затратами на изменения. Он не отвергает спецификацию EVM, а внедряет параллельные вычислительные возможности в существующий движок выполнения EVM. MegaETH вводит асинхронный стек вызовов и механизм изоляции контекста выполнения, что позволяет одновременно выполнять "конкурирующие контексты EVM". Этот дизайн также очень дружелюбен к строителям блоков и поисковым системам, что позволяет оптимизировать сортировку в Mempool и пути захвата MEV.
Monad больше подходит для создания совершенно новых систем с нуля, для игр на блокчейне, стремящихся к предельной пропускной способности, AI-агентов и модульных исполняемых цепочек; MegaETH же больше подходит для L2 проектов, DeFi проектов и инфраструктурных протоколов, которые хотят достичь повышения производительности с минимальными изменениями в разработке. В конечном итоге оба могут сформировать взаимодополнение в модульной архитектуре блокчейна, совместно составляя высокопроизводительный распределенный исполняемый движок будущего мира Web3.
Пять, Будущие возможности и вызовы параллельных вычислений
Параллельные вычисления открывают огромные возможности для Web3. Во-первых, это "освобождение от потолка приложений", что делает возможными высокочастотные взаимодействия, такие как игровые цепочки и AI-агенты. Во-вторых, инструменты разработки и абстрактные уровни виртуальных машин будут переосмыслены благодаря параллелизации, что приведет к появлению нового поколения инфраструктуры. В то же время, эволюция модульных блокчейнов предоставляет отличные пути реализации для параллельных вычислений.
Однако параллельные вычисления также сталкиваются с множеством проблем. Наиболее важной технической задачей являются "гарантия согласованности состояния при параллельном выполнении" и "стратегия обработки конфликтов транзакций". Параллельное выполнение на цепочке должно обладать высокой способностью к построению графа зависимостей и прогнозированию конфликтов, а также необходимо разработать эффективный механизм восстановления после сбоев. Кроме того, модель безопасности многопоточной среды выполнения еще не полностью установлена.
Более скрытые вызовы исходят от экологии и психологии. Готовы ли разработчики перейти к новой парадигме, смогут ли они освоить методы проектирования параллельных моделей, готовы ли они пожертвовать частью читаемости ради производительности — эти мягкие вопросы определят, сможет ли параллельные вычисления сформировать экосистемный потенциал.
Будущее параллельных вычислений — это как победа системной инженерии, так и испытание экологического дизайна. Оно заставит нас переосмыслить сущность цепочки и может стать поворотным пунктом в общем вычислительном парадигме Web3. Истинно завершенная парадигма параллельных вычислений станет самым核心 и наиболее эффективным с точки зрения сложного процента инфраструктурным примитивом нового цикла.
Шесть, Заключение: Является ли параллельные вычисления лучшим путем для нативного масштабирования Web3?
Параллельные вычисления, хотя и не являются самым простым путем масштабирования, могут быть наиболее близки к сути блокчейна. Они пытаются сохранить атомарность и определенность цепочки, одновременно добираясь до корня производственных узких мест через уровень транзакций, уровень контрактов и уровень виртуальных машин. Этот способ масштабирования, "рожденный в цепи", не только сохраняет наиболее核心ную модель доверия блокчейна, но и оставляет устойчивую почву для более сложных приложений на цепи в будущем.
Если модульная реорганизация — это "архитектура цепи", то параллельные вычисления реорганизуют "душу цепи". Возможно, это не краткосрочный путь к успеху, но, вероятно, это единственный устойчивый правильный путь в долгосрочной эволюции Web3. Мы свидетели перехода, аналогичного переходу от однопроцессорного CPU к многопроцессорным/многопоточным ОС, и облик нативной операционной системы Web3, возможно, скрыт в этих параллельных экспериментах внутри цепи.