Web3 Paralel Hesaplama Derinlik Araştırma Raporu: Yerel Ölçeklendirmenin Nihai Yolu

Bir, Giriş: Ölçekleme sonsuz bir meseledir, paralel işlem ise nihai savaş alanıdır

Blockchain sistemi varoluşundan beri ölçeklenebilirlik gibi bir temel sorunla karşı karşıya. Bitcoin ve Ethereum'un işlem işleme kapasitesi, geleneksel Web2 sistemlerine kıyasla çok daha düşüktür; bu, blockchain'in temel tasarımında "merkeziyetsizlik, güvenlik, ölçeklenebilirlik" üçlüsünün bir arada sağlanamaması çelişkisinden kaynaklanmaktadır.

Son on yılda, endüstri çeşitli ölçeklenebilirlik yollarını denedi, Bitcoin ölçeklenebilirlik tartışmalarından Ethereum parçalanmasına, durum kanallarından Rollup'a, Layer 2'den modüler blok zincirine kadar. Rollup, şu anda ana akım çözüm haline geldi, ancak blok zincirinin altındaki "tek zincir performansı"nın gerçek sınırlarına ulaşmadı.

Zincir içi paralel hesaplama giderek yeni bir araştırma odak noktası haline geliyor. Bu, tek zincir atomikliğini korurken, yürütme motorunu tamamen yeniden yapılandırmayı ve blok zincirini "tek iş parçacığı modu"dan "çok iş parçacığı + boru hattı + bağımlılık zamanlaması" yüksek eşzamanlılık sistemine yükseltmeyi hedefliyor. Bu sadece yüzlerce kat daha fazla verimlilik sağlayabilir, aynı zamanda akıllı sözleşme uygulamalarının patlaması için kritik bir temel haline gelebilir.

Paralel hesaplama, akıllı sözleşmelerin yürütülmesinin temel modeline meydan okur, işlem paketleme, durum erişimi, çağrı ilişkileri ve depolama düzeninin temel mantığını yeniden tanımlar. Amacı, gelecekteki Web3 yerel uygulamaları için gerçekten sürdürülebilir bir altyapı desteği sağlamaktır.

Rollup alanı homojenleşmeye başladığında, zincir içi paralellik, yeni bir Layer1 rekabetinin belirleyici değişkeni haline geliyor. Bu sadece bir teknik yarış değil, aynı zamanda bir paradigma mücadelesidir. Web3 dünyasının bir sonraki nesil egemen yürütme platformu, muhtemelen bu zincir içi paralellik mücadelesinden doğacaktır.

İki, genişletme paradigması panoraması: Beş tür yol, her biri kendi odak noktasına sahip

Genişleme, halka açık blok zinciri teknolojisinin evrimi içindeki en önemli, en sürekli ve en zor konulardan biri olarak, son on yılda neredeyse tüm ana akım teknik yolların ortaya çıkmasını ve evrimini tetikledi. Şu anda beş temel yol ayrışmış durumda; her bir yol, darboğaza farklı açılardan yaklaşarak, kendi teknik felsefesi, uygulanabilirlik zorluğu, risk modeli ve uygun senaryo ile birlikte geliyor.

Birinci tür rota, en doğrudan zincir içi genişlemedir. Temsilci uygulamalar, blok boyutunu artırmak, blok oluşturma süresini kısaltmak veya veri yapısını ve konsensüs mekanizmasını optimize ederek işlem kapasitesini artırmaktır. Bu tür yöntemler, tek zincir tutarlılığının sadeliğini koruyarak anlaşılması ve uygulanması kolaydır, ancak merkeziyet riskleri, düğüm maliyetlerinin artması gibi sistematik sınırlara da kolayca ulaşabilir.

İkinci tür yol, zincir dışı genişlemedir; temsilcileri durum kanalları ve yan zincirlerdir. Bu tür yollar, çoğu işlem faaliyetini zincir dışına taşır ve yalnızca nihai sonuçları ana zincire yazar. Teorik olarak, işlem hacmini sınırsız bir şekilde genişletmek mümkün olsa da, zincir dışı işlemlerin güven modeli, fon güvenliği, etkileşim karmaşıklığı gibi sorunlar uygulamalarını sınırlamaktadır.

Üçüncü tür yol, şu anda en yaygın dağıtılan Layer2 Rollup'tır. Zincir dışı yürütme ve zincir içi doğrulama mekanizması ile ölçeklenmeyi gerçekleştirir. Optimistik Rollup ve ZK Rollup'un kendi avantajları vardır, ancak veri kullanılabilirliğine aşırı bağımlılık, yüksek maliyetler gibi bazı orta vadeli sıkıntılar bulunmaktadır.

Dördüncü tür rota, Celestia, Avail, EigenLayer gibi modüler blok zinciri mimarisini temsil eder. Blok zincirinin temel işlevlerini tamamen ayrıştırmayı ve farklı işlevleri yerine getirmek için birden fazla özel zincir kullanmayı savunur. Bu yaklaşım yüksek esneklik sunar, ancak çapraz zincir güvenliği ve protokol standartları için son derece yüksek gereksinimler vardır.

Beşinci tür rota, zincir içi paralel hesaplama optimizasyon yoludur. Bu, tek bir zincir içinde yürütme motoru mimarisini değiştirerek atomik işlemlerin eşzamanlı işlenmesini sağlamaya vurgu yapar. Bu, VM zamanlama mantığının yeniden yazılmasını ve modern bilgisayar sistemleri zamanlama mekanizmasının tam bir setinin getirilmesini gerektirir. Avantajı, çok zincirli mimariye bağımlı olmadan throughput sınırlarını aşabilmesidir.

Bu beş genişletme yolu, blockchain'in performans, bileşen uyumluluğu, güvenlik ve geliştirme karmaşıklığı arasındaki sistematik dengeyi yansıtmaktadır. Her bir yol tüm sorunları çözemeyecek, ancak birlikte Web3 hesaplama paradigması yükseltmesinin panoramasını oluşturuyor.

Üç, Paralel Hesaplama Sınıflandırma Haritası: Hesaptan Talimata Beş Ana Yol

Paralel hesaplama teknolojisi beş ana yola ayrılabilir: hesap düzeyinde paralel, nesne düzeyinde paralel, işlem düzeyinde paralel, sanal makine düzeyinde paralel ve talimat düzeyinde paralel. Bu beş yol, kaba yapıdan ince yapıya doğru, paralel mantığın sürekli olarak ayrıştırılma sürecidir ve aynı zamanda sistem karmaşıklığının ve zamanlama zorluğunun sürekli olarak arttığı bir yoldur.

Hesap düzeyinde paralellik, Solana ile temsil edilen, statik analiz ile işlemde yer alan hesap kümesi üzerinden çakışma ilişkilerini belirler. Yapılandırması net olan işlemleri işlemek için uygundur, ancak karmaşık akıllı sözleşmelerle karşılaştığında paralellik düşüşü sorunları yaşanabilir.

Nesne düzeyinde paralellik, kaynaklar ve modüllerin anlamsal soyutlamasını tanıtarak daha ince bir "durum nesnesi" birimi üzerinden yönlendirme yapar. Aptos ve Sui bu yönde temsilcidir, özellikle Sui, Move dilinin lineer tür sistemi aracılığıyla hassas kontrol sağlar. Bu yöntem daha genel bir yapıya sahiptir, ancak daha yüksek bir dil engeli de getirmektedir.

İşlem düzeyinde paralellik, Monad, Sei, Fuel gibi temsillerle, tüm işlem işleminin kendisi etrafında bağımlılık grafiği oluşturarak planlama yapar. Bu tasarım, sistemin alt yapı durumunu tamamen anlamasına gerek kalmadan paralelliği maksimize etmesine olanak tanır, ancak son derece karmaşık bir bağımlılık yöneticisi ve çelişki tespit edici gerektirir.

Sanal makine seviyesi paralellik, eşzamanlı yürütme yeteneğini doğrudan VM alt düzey talimat zamanlama mantığına yerleştirir. MegaETH, Ethereum ekosisteminin içindeki "süper sanal makine deneyimi" olarak, EVM'yi çoklu iş parçacığı eşzamanlı yürütmeyi destekleyecek şekilde yeniden tasarlamayı deniyor. Bu yöntemin en zor kısmı, mevcut EVM davranışının anlamı ile tamamen uyumlu olmaktır.

Komut seviyesinde paralellik, modern CPU tasarımındaki karmaşık yürütme ve komut boru hattından kaynaklanır. Fuel ekibi, FuelVM'lerinde komut seviyesinde yeniden sıralanabilir yürütme modelini ilk kez tanıtmıştır. Bu yöntem, blok zinciri ile donanımın birlikte tasarımını yeni bir seviyeye taşıyabilir, ancak şu anda hala teorik ve deney aşamasındadır.

Bu beş ana yol, zincir içi paralel hesaplamanın gelişim spektrumunu oluşturmakta, blok zinciri hesaplama modelinin geleneksel tam sıralı mutabakat defterinden yüksek performanslı, öngörülebilir ve programlanabilir dağıtık yürütme ortamına geçişini işaret etmektedir. Farklı kamu blok zincirlerinin paralel yol seçimleri, gelecekteki uygulama ekosisteminin taşıma sınırını belirleyecektir.

Dört, İki Büyük Ana Yarış Yolu Derinlemesine İnceleme: Monad vs MegaETH

Mevcut piyasada en çok odaklanan iki ana teknik yol, Monad'ı temsil eden "sıfırdan paralel hesaplama zinciri inşa etmek" ve MegaETH'yi temsil eden "EVM içi paralel devrim"dir. Bunlar, bir "yeniden yapılandırma" ve bir "uyumluluk" paralel paradigmalarının rekabetini temsil etmektedir.

Monad'ın tasarım felsefesi, modern veritabanları ve yüksek performanslı çok çekirdekli sistemlerden ilham alarak, blok zinciri yürütme motorunun alt düzey çalışma şeklini yeniden tanımlamaktır. Temel teknoloji sistemi, optimistik eşzamanlı kontrol, işlem DAG zamanlaması, karışık yürütme, toplu işleme hattı gibi mekanizmelere dayanarak, zincirin işlem işleme performansını milyon TPS seviyesine yükseltmeyi hedeflemektedir. Monad, Solidity sözdizimini destekleyen bir ara dil katmanı aracılığıyla, "yüzeysel uyumluluk, alt düzey yeniden yapılandırma" tasarım stratejisini gerçekleştirmektedir.

MegaETH, mevcut Ethereum dünyasından yola çıkarak, çok az değişiklik maliyeti ile yürütme verimliliğinde büyük bir artış sağlamayı seçiyor. EVM standartlarını devirmiyor, aksine mevcut EVM yürütme motoruna paralel hesaplama yeteneğini entegre ediyor. MegaETH, "eşzamanlı EVM bağlamı"nın aynı anda yürütülmesini sağlamak için asenkron çağrı yığını ve yürütme bağlamı izolasyon mekanizmasını tanıtıyor. Bu tasarım, blok inşacıları ve arayıcılar için de son derece dostça olup, Mempool sıralamasını ve MEV yakalama yollarını optimize edebilir.

Monad, baştan tamamen yeni sistemler inşa etmek, maksimum verimlilikte oyunlar, AI ajanları ve modüler yürütme zincirleri arayanlar için daha uygundur; MegaETH ise, en az geliştirme değişikliği ile performans yükseltmesi sağlamak isteyen L2 projeleri, DeFi projeleri ve altyapı protokolleri için daha uygundur. Her iki sistemin, modüler blok zinciri mimarisinde tamamlayıcı bir rol oynaması ve gelecekteki Web3 dünyasının yüksek performanslı dağıtık yürütme motorunu oluşturması muhtemeldir.

Beş, Paralel Hesaplamanın Gelecekteki Fırsatları ve Zorlukları

Paralel hesaplama, Web3 için büyük fırsatlar sunuyor. İlk olarak, "uygulama tavanının kaldırılması" ile zincir oyunları, AI Agent gibi yüksek frekanslı etkileşim uygulamalarının mümkün hale gelmesini sağlıyor. İkincisi, geliştirici araç zinciri ve sanal makine soyutlama katmanı, paralelleşme sayesinde yeniden şekillenecek ve yeni nesil altyapıları doğuracak. Aynı zamanda, modüler blok zincirinin evrimi, paralel hesaplama için mükemmel bir uygulama yolu sunuyor.

Ancak, paralel hesaplama birçok zorlukla karşı karşıyadır. Teknik açıdan en temel zorluk, "durum eşzamanlılığının tutarlılığı garantisi" ve "işlem çakışmasıyla başa çıkma stratejisi"dir. Zincir üzerindeki eşzamanlı yürütme, güçlü bir bağımlılık grafiği oluşturma ve çakışma tahmin yeteneğine sahip olmalıdır, aynı zamanda etkili bir hata toleransı mekanizması da tasarlanmalıdır. Ayrıca, çoklu iş parçacığı yürütme ortamının güvenlik modeli henüz tam olarak oluşturulmamıştır.

Daha gizli olan zorluklar ekolojik ve psikolojik düzeylerden gelmektedir. Geliştiricilerin yeni paradigma'ya geçmeye istekli olup olmadığı, paralel model tasarım yöntemlerini kavrayıp kavrayamayacakları ve performans için bir miktar okunabilirlikten vazgeçmeye istekli olup olmadıkları gibi yumuşak sorunlar, paralel hesaplamanın ekosistem potansiyeli oluşturup oluşturamayacağını belirleyecektir.

Paralel hesaplamanın geleceği, hem sistem mühendisliğinin zaferi hem de ekolojik tasarımın bir sınavıdır. Bu, zincirin doğasını yeniden değerlendirmemizi sağlayacak ve muhtemelen Web3 genel hesaplama paradigmasının bir dönüm noktası olacaktır. Bu sıçramayı gerçekten gerçekleştiren paralel hesaplama paradigması, yeni döngüde en temel, en bileşik etki yaratan altyapı dili olacaktır.

Altı, Sonuç: Paralel hesaplama, Web3'ün yerel ölçeklenmesi için en iyi yol mu?

Paralel hesaplama en kolay uygulanan ölçeklenme yolu olmasa da, blok zincirinin özüne en yakın olanı olabilir. İşlemlerin katmanından, sözleşme katmanına, sanal makine katmanına kadar performans darboğazlarının köküne inmeyi amaçlar. Bu "zincir üzerinde doğan" ölçeklenme yöntemi, blok zincirinin en temel güven modelini korumanın yanı sıra, gelecekteki daha karmaşık zincir üstü uygulamalar için sürdürülebilir bir performans zeminini de ayırır.

Eğer modüler yeniden yapılandırma "zincirin mimarisi" ise, o zaman paralel hesaplama "zincirin ruhunu" yeniden yapılandırmaktadır. Bu belki de kısa vadeli bir geçişin kestirme yolu değildir, ancak Web3'ün uzun vadeli evrimi için tek sürdürülebilir doğru yol olabilir. Tek çekirdekli CPU'dan çok çekirdekli/iş parçacıklı işletim sistemine benzer bir mimari sıçramaya tanık oluyoruz ve Web3 yerel işletim sisteminin görünümü, belki de bu zincir içindeki paralel deneylerin arasında gizlidir.