Recherche approfondie sur le calcul parallèle Web3 : le chemin ultime de l'extension native

I. Introduction : L'extension est un sujet éternel, le parallélisme est le champ de bataille ultime

Depuis sa création, le système blockchain est confronté à la problématique centrale de l'évolutivité. La capacité de traitement des transactions de Bitcoin et d'Ethereum est limitée, bien en deçà des systèmes Web2 traditionnels. Ce n'est pas un simple problème d'augmentation du matériel, mais plutôt une limitation systémique provenant de la conception sous-jacente de la blockchain.

Au cours des dix dernières années, l'industrie a essayé de nombreuses solutions d'extension, des controverses sur l'extension de Bitcoin aux shards d'Ethereum, des canaux d'état aux Rollups et aux blockchains modulaires. Le Rollup est devenu la solution d'extension dominante actuelle, mais elle n'a pas atteint les véritables limites de performance sous-jacentes de la blockchain.

Le calcul parallèle au sein de la chaîne devient progressivement un nouveau point de recherche. Il tente de reconstruire complètement le moteur d'exécution tout en maintenant l'atomicité d'une seule chaîne, en mettant à niveau la blockchain d'un mode monocorde à un système de calcul haute concurrence. Cela pourrait non seulement entraîner des améliorations de débit de plusieurs centaines de fois, mais aussi devenir un prérequis clé pour l'explosion des applications de contrats intelligents.

Le calcul parallèle n'est pas seulement une optimisation des performances, mais aussi un tournant paradigmatique dans le modèle d'exécution de la blockchain. Il redéfinit la logique fondamentale du traitement des transactions, fournissant un soutien infrastructurel durable pour les applications natives du Web3 à l'avenir. Alors que les Rollups tendent à se standardiser, le parallélisme intra-chaîne devient une variable décisive dans la nouvelle compétition pour le Layer1.

Deuxième partie, panorama des paradigmes d'extensibilité : cinq types de routes, chacun avec ses propres priorités

L'extension, en tant que sujet clé de l'évolution de la technologie des blockchains publiques, a engendré plusieurs voies techniques. Depuis le début de la controverse sur la taille des blocs de Bitcoin, cette compétition technologique "pour faire fonctionner la chaîne plus rapidement" a donné naissance à cinq grandes lignes de base :

1. Scalabilité on-chain : augmenter directement la taille des blocs, réduire le temps de génération des blocs, etc. Simple mais risqué en termes de centralisation.

2. Scalabilité hors chaîne : déplacer les transactions vers un traitement hors chaîne, comme les canaux d'état et les chaînes latérales. Cela peut considérablement augmenter le débit, mais pose des problèmes de confiance et de sécurité.

3. Layer 2 Rollup : mécanisme d'exécution hors chaîne et de validation sur chaîne. Actuellement la solution d'extension la plus populaire, mais des problèmes de dépendance à la disponibilité des données subsistent.

4. Blockchain modulaire : découpler les fonctionnalités centrales de la blockchain, permettant à plusieurs chaînes d'accomplir différentes fonctions. Flexible mais augmente la complexité du système.

5. Calcul parallèle en chaîne : réaliser un traitement des transactions en parallèle en modifiant l'architecture du moteur d'exécution. Nécessite de réécrire la logique de planification de la VM et d'introduire des mécanismes de planification des systèmes informatiques modernes.

Ces cinq types de chemins reflètent le compromis entre la performance, la combinabilité, la sécurité et la complexité de développement de la blockchain. Chaque solution a ses avantages et ses inconvénients ainsi que ses cas d'application, formant ensemble un panorama de la mise à niveau du paradigme de calcul Web3.

Trois, Carte de classification du calcul parallèle : Cinq grandes voies de comptes aux instructions

Les technologies de calcul parallèle peuvent être divisées en cinq voies, allant de la granularité grossière à la granularité fine :

1. Parallélisme au niveau du compte : représenté par Solana, il réalise la concurrence sur la base d'une conception découplée du compte et de l'état.

2. Parallélisme au niveau des objets : représenté par Aptos et Sui, introduit le concept de "objets d'état" avec une granularité plus fine.

3. Parallélisme au niveau des transactions : exploré par Monad, Sei, Fuel, etc., construisant un graphe de dépendance autour de l'ensemble de la transaction.

4. Parallélisme au niveau de la machine virtuelle : comme MegaETH, intégrer la capacité de concurrence dans la logique de planification des instructions au niveau de la VM.

5. Parallélisme au niveau des instructions : s'inspirer de la pensée d'exécution désordonnée des CPU modernes pour analyser la planification de chaque opération.

Ces cinq types de chemins illustrent le processus de raffinement continu de la logique parallèle, et reflètent également l'augmentation constante de la complexité système et de la difficulté de planification. Ils marquent la transition du modèle de calcul de la blockchain d'un registre traditionnel sériel vers un environnement d'exécution distribué à haute performance.

Quatre, Analyse approfondie des deux grandes pistes : Monad vs MegaETH

Les deux projets les plus attentionnés dans le domaine du calcul parallèle sont Monad et MegaETH, qui représentent deux voies technologiques différentes :

Monad adopte une approche de "restructuration", s'inspirant des systèmes de bases de données modernes pour redéfinir le moteur d'exécution de la blockchain. Sa technologie de base comprend le contrôle de concurrence optimiste, la planification de DAG de transactions, l'exécution désordonnée, etc. Monad recherche des performances extrêmes tout en préservant la compatibilité avec l'EVM grâce à une couche de langage intermédiaire.

MegaETH adopte une approche de "compatibilité", introduisant des capacités de parallélisme sur la base de l'EVM existant. Il réalise un isolement au niveau des threads et une exécution asynchrone au niveau des contrats en reconstruisant le modèle d'exécution des instructions EVM, permettant à plusieurs contrats intelligents de s'exécuter en parallèle dans le même bloc. L'avantage de MegaETH réside dans sa capacité à permettre des mises à niveau sans douleur, tout en étant convivial pour les développeurs.

Ces deux projets reflètent le compromis entre "restructuration" et "compatibilité" dans le calcul parallèle, chacun ayant ses avantages. Monad est plus adapté aux nouveaux projets cherchant la performance maximale, tandis que MegaETH convient mieux à l'écosystème Ethereum existant. À l'avenir, ils pourraient trouver chacun leur place dans une architecture de blockchain modulaire.

Cinq, Opportunités et défis futurs du calcul parallèle

Le calcul parallèle offre d'énormes opportunités pour la blockchain :

1. Débloquer le plafond d'application, soutenir des applications complexes telles que les jeux blockchain et les agents AI avec des interactions fréquentes.

2. Promouvoir la transformation des paradigmes de développement, susciter une nouvelle génération de chaînes d'outils et d'abstractions de machines virtuelles.

3. Fournir des modules d'exécution haute performance pour les blockchains modulaires.

En même temps, le calcul parallèle fait également face à de nombreux défis :

1. Problèmes techniques : garantie de la cohérence de la concurrence des états, gestion des conflits de transactions, etc.

2. Modèle de sécurité : nouvelle surface d'attaque dans un environnement multithread.

3. Migration écologique : seuil de compréhension des développeurs, auditabilité des contrats, etc.

L'avenir du calcul parallèle dépend non seulement des percées technologiques, mais également de la conception écologique et du soutien des développeurs. Cela pourrait redéfinir la nature de la blockchain et devenir un tournant dans le paradigme de calcul Web3.

VI. Conclusion : L'informatique parallèle est-elle le meilleur chemin pour l'extension native de Web3 ?

Bien que la mise en œuvre du calcul parallèle soit difficile, elle pourrait être le chemin d'extension le plus proche de l'essence de la blockchain. Elle reconstruit fondamentalement le modèle d'exécution tout en préservant le modèle de confiance central de la blockchain. Cette méthode d'extension "nativement sur la chaîne" offre une base de performance durable pour les futures applications complexes sur la chaîne.

La computation parallèle reconstruit "l'âme de la chaîne", bien qu'il soit difficile de l'implémenter complètement à court terme, cela pourrait être le seul chemin durable et correct dans l'évolution à long terme du Web3. Nous assistons à une transition similaire de l'architecture monocœur à multicœur, et le prototype du système d'exploitation natif du Web3 pourrait se cacher dans ces expériences parallèles au sein des chaînes.