Web3並行計算デプス研究報告：ネイティブスケーリングの究極の道

一、前言：拡張は永遠の命題であり、並行は究極の戦場である

ブロックチェーンシステムは誕生以来、スケーラビリティという核心的な問題に直面しています。ビットコインとイーサリアムのパフォーマンスのボトルネックは突破が難しく、従来のWeb2システムとは鮮明な対比を成しています。これは単にサーバーを増やすことで解決できるものではなく、ブロックチェーンの基盤設計における体系的な制約に起因しています。

過去10年、業界は様々なスケーリングの試みを経てきました。ビットコインのスケーリング論争からイーサリアムのシャーディング、ステートチャネルからRollupまで。Rollupは現在の主流のスケーリングソリューションとして、TPSを向上させましたが、依然としてブロックチェーンの基盤である"単一チェーン性能"の真の限界には達していません。

チェーン内の並列計算が徐々に注目を集めています。これは、単一チェーンの原子性を保持しながら、実行エンジンを徹底的に再構築し、ブロックチェーンを「シングルスレッドモード」から「高並列計算システム」へとアップグレードしようとしています。これにより、数百倍のスループット向上が実現可能であり、スマートコントラクトアプリケーションの爆発的な成長の鍵となるかもしれません。

実際、Web2はすでに並行プログラミングや非同期スケジューリングなどの最適化モデルを広く採用しています。一方、ブロックチェーンはより保守的な計算システムとして、これらの思想を十分に活用できていません。Solanaなどの新しいチェーンは並行性を先駆けて導入し、MonadやMegaETHなどのプロジェクトはさらにパイプライン実行や楽観的同時実行などのメカニズムを探求しています。

並行計算は、性能の最適化だけでなく、ブロックチェーンの実行モデルのパラダイムシフトでもあると言えます。それは、トランザクションのパッケージ化や状態へのアクセスなどの基本的なロジックを再定義します。もしRollupが「チェーン外での実行に移動する」なら、チェーン内の並行性は「スーパーコンピュータのコアを構築する」と言え、未来のWeb3アプリケーションに持続可能なインフラストラクチャを提供します。

Rollupレースが収束した後、チェーン内の並行性が新しい周期のLayer1競争の決定的な変数となりつつあります。これは単なる技術競争ではなく、パラダイムの争奪戦です。Web3の世界の次世代主権実行プラットフォームは、この取引の中から誕生する可能性が高いです。

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二、拡張パラダイム全景図：五つのルート、それぞれの重点

拡張性はパブリックチェーン技術の進化の核心課題であり、ここ10年でほぼすべての主流技術パスを生み出しました。この「チェーンをより速く走らせる」競争は、最終的に5つの基本的なルートに分化し、それぞれに重点があります:

1. オンチェーンスケーリング: ブロックサイズの直接増加、ブロック生成時間の短縮など。実施は容易だが、中央集権リスクに触れやすく、現在は多くが補助的なソリューションとして使用されている。

2. オフチェーンスケーリング: 状態チャネル、サイドチェーンなど。スループットを大幅に向上させることができるが、信頼モデルや資金の安全性などの問題に直面する。

3. Layer2 Rollup:現在最も人気のあるスケーリングソリューション。チェーン外での実行とチェーン上での検証を通じてスケーリングを実現。

4. モジュラーブロックチェーン: ブロックチェーンのコア機能をデカップリングし、複数の専門チェーンが異なる機能を果たす。柔軟だが、システム間の同期コストが増加する。

5. チェーン内並行: 実行エンジンアーキテクチャを変更することで、チェーン内のトランザクションの同時処理を実現します。VMスケジューリングロジックを再構築し、現代のコンピュータスケジューリングメカニズムを導入する必要があります。

これらの5つのパスは、ブロックチェーンにおける性能、コンポーザビリティ、安全性と複雑性の間のトレードオフを反映しています。各ソリューションにはそれぞれの利点と欠点があり、Web3コンピューティングパラダイムのアップグレード全体像を構成しています。

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三、並行計算分類図譜：アカウントから命令への五大パス

並行計算は、実行層の深度最適化として、5つの技術パスに分かれます：

1. アカウントレベルの並行性: Solanaを代表とし、アカウントと状態のデカップリングに基づいて、取引間に衝突が存在するかどうかを判断します。

2. オブジェクトレベルの並行性: AptosやSuiのように、より細かい粒度の「ステートオブジェクト」概念を導入してスケジューリングを行う。

3. トランザクションレベルの並行性: MonadやSeiのように、全体のトランザクションに依存関係グラフを構築し、並行してパイプライン実行を行います。

4. 仮想マシンレベルの並行性: MegaETHのように、並行処理能力をVMのベースとなる命令スケジューリングロジックに組み込む。

5. 命令レベルの並列性: 現代CPUのアウトオブオーダー実行の考え方を参考にし、各操作のスケジューリング分析と並列リオーダリングを行う。

この5つのパスは、粗粒度から細粒度まで、並列ロジックの細分化とシステムの複雑さの向上を反映しています。これらは、ブロックチェーン計算モデルが従来のコンセンサス台帳から高性能分散実行環境への移行を示しています。

四、大きな2つのメインストリームトラックの深い解説：Monad vs MegaETH

現在市場が注目している2つの主要なテクニカルルートはMonadとMegaETHです。

Monadは「リコンストラクティビズム」のアプローチを採用し、現代のデータベースシステムからインスピレーションを得て、ブロックチェーン実行エンジンを徹底的に再定義します。そのコア技術には楽観的同時実行制御、トランザクションDAGスケジューリングなどが含まれ、目的は百万TPSの実現です。MonadはSolidityとの互換性を保持し、中間言語層を通じて「表層互換、底層再構築」を実現しています。

MegaETHは「コンパチビリティ主義」の路線を歩み、既存のEVMの基盤の上に並行能力を埋め込もうとしています。Solidityの文法を変更することなく、EVMの命令実行モデルを再構築し、スレッドレベルの隔離や非同期実行などのメカニズムを導入します。このアプローチはイーサリアムエコシステムにとってより友好的であり、L2 Rollupでの先行展開が期待されています。

二者は並行技術の二つのアプローチを代表しています: Monadはパラダイムの突破を追求し、MegaETHは漸進的な最適化を追求しています。それぞれ異なる開発者グループとエコシステムのビジョンに適しており、将来的にはモジュール化されたブロックチェーンアーキテクチャの中で補完的な関係を形成する可能性があります。

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5 並列コンピューティングの将来の可能性と課題

並行計算はWeb3に新しい可能性をもたらします:

1. アプリケーションキャップ解除: 高頻度インタラクションをサポートするチェーンゲーム、リアルタイムAIエージェントなどが可能になります。

2. 開発パラダイムの再構築: パラレル思考はスマートコントラクトのデザインパターンを変え、新しいツールチェーンを生み出す。

3. モジュール化協調: 並列計算は他のモジュール化コンポーネント(と共にCelestia、EigenLayer)のような高性能アーキテクチャを形成できます。

しかし、並列計算は多くの課題にも直面しています:

1. 技術的な困難: 国家の一貫性の保証と紛争処理戦略は、依然として突破する必要があります。

2. セキュリティリスク:マルチスレッド環境における新しい攻撃面に対処する必要があります。

3. エコシステムの移行: 開発者が新しいパラダイムに適応する意欲が鍵となる。

4. 認知のハードル: 並列計算の使用ハードルをどのように下げるかが普及の鍵です。

六、結論：並行計算はWeb3ネイティブの拡張の最良の道ですか？

並行計算は実現の難易度が高いが、ブロックチェーンの本質に最も近いスケーリングパスである可能性がある。それはブロックチェーンのコアな信頼モデルを保持しつつ、根本的に実行モデルを再構築した。この「チェーンにネイティブな」スケーリング方法は、将来の複雑なアプリケーションのために持続可能なパフォーマンススペースを確保している。

私たちは、単一コアからマルチコアOSへのアーキテクチャの飛躍に似たものを目撃しています。並列計算が再構築するのは「チェーンのアーキテクチャ」だけでなく、「チェーンの魂」でもあります。これは短期的に効果が出る近道ではありませんが、Web3の長期的な進化において唯一持続可能な正解である可能性があります。Web3ネイティブオペレーティングシステムの原型は、これらのチェーン内の並列実験の中に隠れているかもしれません。