Laporan Penelitian Kedalaman Perhitungan Paralel Web3: Jalur Akhir untuk Ekspansi Asli

I. Pendahuluan: Skalabilitas adalah isu abadi, dan paralelisme adalah medan perang utama

Sejak lahirnya, sistem blockchain menghadapi masalah inti yaitu skalabilitas. Bottleneck kinerja Bitcoin dan Ethereum sulit untuk diatasi, yang kontras dengan sistem Web2 tradisional. Ini bukan masalah yang bisa diselesaikan hanya dengan menambah server, melainkan berasal dari batasan sistemik dalam desain dasar blockchain.

Selama sepuluh tahun terakhir, industri telah mengalami berbagai upaya untuk meningkatkan kapasitas, mulai dari perdebatan peningkatan kapasitas Bitcoin hingga sharding Ethereum, dari saluran status hingga Rollup. Rollup sebagai solusi peningkatan kapasitas yang dominan saat ini, meskipun telah meningkatkan TPS, namun belum menyentuh batas "performa satu rantai" yang sebenarnya dari blockchain.

Perhitungan paralel dalam rantai mulai diperhatikan. Ini mencoba untuk sepenuhnya merekonstruksi mesin eksekusi sambil mempertahankan atomisitas rantai tunggal, meng-upgrade blockchain dari "mode thread tunggal" menjadi "sistem perhitungan dengan tingkat paralelisme tinggi". Ini tidak hanya dapat meningkatkan throughput hingga ratusan kali lipat, tetapi juga dapat menjadi kunci untuk ledakan aplikasi kontrak pintar.

Sebenarnya, Web2 telah lama mengadopsi model optimasi seperti pemrograman paralel dan penjadwalan asinkron secara luas. Sementara itu, blockchain sebagai sistem komputasi yang lebih konservatif, tidak pernah sepenuhnya memanfaatkan pemikiran ini. Rantai baru seperti Solana telah memperkenalkan paralelisme, sementara proyek seperti Monad dan MegaETH lebih lanjut mengeksplorasi eksekusi pipelining dan mekanisme konkurensi optimis.

Dapat dikatakan, komputasi paralel bukan hanya optimasi kinerja, tetapi juga perubahan paradigma dalam model eksekusi blockchain. Ini mendefinisikan kembali logika dasar seperti pengemasan transaksi dan akses status. Jika Rollup adalah "memindahkan eksekusi ke luar rantai", maka paralel di dalam rantai adalah "membangun inti superkomputer", memberikan infrastruktur yang berkelanjutan untuk aplikasi Web3 di masa depan.

Setelah jalur Rollup menjadi serupa, paralel dalam rantai kini menjadi variabel penentu dalam kompetisi Layer1 di periode baru. Ini bukan hanya perlombaan teknologi, tetapi juga perebutan paradigma. Platform eksekusi kedaulatan generasi berikutnya di dunia Web3, kemungkinan besar akan lahir dari pertarungan ini.

Dua, Gambaran Umum Paradigma Ekspansi: Lima Jenis Rute, Masing-Masing Memiliki Fokus Tersendiri

Peningkatan kapasitas sebagai topik inti dalam evolusi teknologi blockchain, telah melahirkan hampir semua jalur teknologi utama dalam dekade terakhir. Kompetisi "membuat rantai berjalan lebih cepat" ini, pada akhirnya membedakan lima jalur dasar, masing-masing dengan fokusnya.

1. Skalabilitas on-chain: langsung meningkatkan ukuran blok, memperpendek waktu pembuatan blok, dll. Mudah diimplementasikan tetapi mudah menghadapi risiko sentralisasi, saat ini banyak digunakan sebagai solusi tambahan.

2. Skalabilitas off-chain: seperti saluran status, sidechain. Dapat meningkatkan throughput secara signifikan, tetapi menghadapi masalah model kepercayaan, keamanan dana, dan sebagainya.

3. Layer2 Rollup: solusi pengembangan yang paling populer saat ini. Mengimplementasikan pengembangan melalui eksekusi di luar rantai dan verifikasi di dalam rantai.

4. Blockchain Modular: Memisahkan fungsi inti blockchain, dengan beberapa rantai khusus menyelesaikan fungsi yang berbeda. Fleksibel tetapi meningkatkan biaya sinkronisasi antar sistem.

5. Paralel dalam Rantai: Dengan mengubah arsitektur mesin eksekusi, mewujudkan pemrosesan transaksi secara bersamaan dalam rantai. Perlu menulis ulang logika penjadwalan VM dan memperkenalkan mekanisme penjadwalan komputer modern.

Lima kategori jalur ini mencerminkan trade-off antara kinerja, komposabilitas, keamanan, dan kompleksitas dalam blockchain. Setiap solusi memiliki kelebihan dan kekurangan, bersama-sama membentuk gambaran keseluruhan dari peningkatan paradigma komputasi Web3.

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

Perhitungan paralel sebagai optimasi mendalam dari lapisan eksekusi dapat dibagi menjadi lima jalur teknologi:

1. Paralel tingkat akun: dengan Solana sebagai perwakilan, berdasarkan pemisahan akun-dan-status, menilai apakah ada konflik antara transaksi.

2. Paralel tingkat objek: seperti Aptos dan Sui, memperkenalkan konsep "objek status" yang lebih halus untuk penjadwalan.

3. Paralel tingkat transaksi: seperti Monad, Sei, membangun grafik ketergantungan di sekitar seluruh transaksi, untuk melakukan eksekusi aliran secara bersamaan.

4. Paralel tingkat mesin virtual: seperti MegaETH, menyematkan kemampuan konkuren ke dalam logika penjadwalan instruksi dasar VM.

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

Lima jenis jalur ini dari granularitas kasar hingga granularitas halus, mencerminkan perincian logika paralel dan peningkatan kompleksitas sistem. Mereka menandai pergeseran model komputasi blockchain dari buku besar konsensus tradisional menuju lingkungan eksekusi terdistribusi berkinerja tinggi.

Empat, Analisis Mendalam Dua Jalur Utama: Monad vs MegaETH

Dua jalur teknologi utama yang saat ini menjadi fokus pasar adalah Monad dan MegaETH.

Monad mengadopsi jalur "reconstructivisme", terinspirasi oleh sistem basis data modern, dan secara radikal mendefinisikan ulang mesin eksekusi blockchain. Teknologi inti mencakup kontrol konkurensi optimis, penjadwalan transaksi DAG, dan targetnya adalah mencapai juta TPS. Monad mempertahankan kompatibilitas dengan Solidity, melalui lapisan bahasa menengah untuk mencapai "kompatibilitas permukaan, rekonstruksi dasar".

MegaETH mengambil jalur "kompatibilitas", berusaha untuk menanamkan kemampuan paralel di atas dasar EVM yang ada. Ini tidak mengubah sintaks Solidity, tetapi merekonstruksi model eksekusi instruksi EVM, memperkenalkan isolasi tingkat benang, eksekusi asinkron, dan mekanisme lainnya. Pendekatan ini lebih ramah terhadap ekosistem Ethereum dan diharapkan dapat diimplementasikan terlebih dahulu di L2 Rollup.

Keduanya mewakili dua pendekatan teknologi paralel: Monad mengejar terobosan paradigma, MegaETH mengejar optimasi bertahap. Keduanya cocok untuk kelompok pengembang dan visi ekosistem yang berbeda, dan mungkin akan saling melengkapi dalam arsitektur blockchain modular di masa depan.

Lima, Peluang dan Tantangan Masa Depan Komputasi Paralel

Perhitungan paralel membawa kemungkinan baru bagi Web3:

1. Pencabutan plafon aplikasi: Mendukung interaksi frekuensi tinggi dalam permainan berbasis blockchain, Agen AI real-time, dan lainnya menjadi mungkin.

2. Perubahan Paradigma Pengembangan: Pemikiran paralel akan mengubah pola desain kontrak pintar, melahirkan rantai alat baru.

3. Kolaborasi Modular: Komputasi paralel dapat membentuk arsitektur berkinerja tinggi dengan komponen modular lainnya ( seperti Celestia, EigenLayer ).

Namun, komputasi paralel juga menghadapi banyak tantangan:

1. Tantangan teknis: jaminan konsistensi status, strategi penanganan konflik, dll. masih perlu terobosan.

2. Risiko keamanan: permukaan serangan baru di lingkungan multi-thread perlu diatasi.

3. Migrasi ekosistem: Apakah pengembang bersedia untuk beradaptasi dengan paradigma baru adalah kunci.

4. Ambang kognisi: Bagaimana menurunkan ambang penggunaan komputasi paralel adalah kunci untuk penyebaran.

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

Meskipun sulit untuk diimplementasikan, komputasi paralel mungkin adalah jalur skalabilitas yang paling mendekati esensi blockchain. Ini secara fundamental merekonstruksi model eksekusi sambil mempertahankan model kepercayaan inti blockchain. Metode skalabilitas "yang berasal dari rantai" ini menyediakan ruang kinerja yang berkelanjutan untuk aplikasi kompleks di masa depan.

Kita sedang menyaksikan sebuah lompatan arsitektur yang mirip dengan transisi dari OS satu inti ke OS multi inti. Komputasi paralel tidak hanya merekonstruksi "arsitektur rantai", tetapi juga "jiwa rantai". Meskipun ini bukan jalan pintas yang memberikan hasil dalam jangka pendek, ini mungkin adalah satu-satunya solusi yang berkelanjutan dalam evolusi jangka panjang Web3. Cikal bakal sistem operasi asli Web3 mungkin tersembunyi dalam percobaan paralel di dalam rantai ini.