Informe de investigación profunda sobre la computación paralela en Web3: la ruta definitiva para la escalabilidad nativa
I. Introducción: La expansión es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo
Los sistemas de blockchain siempre enfrentan el problema central de la escalabilidad. Los cuellos de botella en el rendimiento de Bitcoin y Ethereum son difíciles de superar en comparación con la capacidad de procesamiento del mundo tradicional de Web2. No se trata simplemente de aumentar el número de servidores, sino que proviene de limitaciones sistémicas en el diseño subyacente de la blockchain.
En la última década, hemos sido testigos de varios intentos de escalado, desde la controversia sobre la escalabilidad de Bitcoin hasta la visión de fragmentación de Ethereum, desde canales de estado, Plasma hasta Rollup y blockchain modular. Rollup, como la solución de escalado más común en la actualidad, mejora el TPS mientras mantiene la seguridad de Ethereum. Sin embargo, no ha tocado el verdadero límite de "rendimiento de cadena única" en la capa de ejecución.
El cálculo paralelo dentro de la cadena está comenzando a entrar en la visión de la industria. A diferencia de la escalabilidad fuera de la cadena, el cálculo paralelo dentro de la cadena intenta reconstruir completamente el motor de ejecución mientras mantiene la estructura de cadena única, actualizando la blockchain de "ejecución serie de transacciones una por una" a un sistema de alta concurrencia de "múltiples hilos + tuberías + programación de dependencias". Esto no solo podría lograr un aumento en el rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
Las nuevas cadenas como Solana introducen paralelismo a nivel de arquitectura, mientras que proyectos como Monad y MegaETH llevan ese paralelismo interno a un nivel más profundo de avance. Se puede decir que la computación paralela no solo es una optimización del rendimiento, sino también un punto de inflexión en el modelo de ejecución de blockchain. Desafía el modelo fundamental de ejecución de contratos inteligentes y redefine la lógica básica del procesamiento de transacciones.
Después de la convergencia en la pista de Rollup, la paralelización en la cadena se está convirtiendo en la variable decisiva en la competencia de Layer1 en este nuevo ciclo. El rendimiento ya no se trata solo de ser "más rápido", sino de la posibilidad de soportar un mundo de aplicaciones heterogéneas en su totalidad. Esto no es solo una competencia técnica, sino también una lucha por el paradigma. La próxima generación de plataformas de ejecución soberana en el mundo de Web3 probablemente surgirá de esta lucha por la paralelización en la cadena.
II. Panorama del paradigma de escalado: cinco tipos de rutas, cada una con su enfoque particular
La escalabilidad, como uno de los temas más importantes en la evolución de la tecnología de las cadenas públicas, ha dado lugar a casi todas las rutas tecnológicas principales en la última década. Desde la disputa sobre el tamaño de los bloques de Bitcoin, esta competencia técnica de "cómo hacer que la cadena funcione más rápido" ha derivado finalmente en cinco rutas básicas:
Escalado en cadena: aumentar el tamaño de los bloques, reducir el tiempo de creación de bloques, etc. Aunque se mantiene la coherencia de una sola cadena, es fácil alcanzar riesgos de centralización y límites del sistema.
Escalado fuera de la cadena: canales de estado y cadenas laterales. Mover la mayoría de las transacciones fuera de la cadena y solo escribir el resultado final en la cadena principal. Puede escalar la capacidad de manera ilimitada, pero existen problemas de confianza y seguridad.
Layer2 Rollup: La solución de escalabilidad más ampliamente implementada en la actualidad. Logra la escalabilidad mediante la ejecución fuera de la cadena y la verificación en la cadena. Optimistic Rollup y ZK Rollup tienen cada uno sus ventajas, pero también existen cuellos de botella a medio plazo.
Blockchain modular: desacoplar las funciones centrales de la blockchain, completadas por múltiples cadenas especializadas que cumplen diferentes funciones. Flexible y reemplazable, pero los desafíos son evidentes.
Cálculo paralelo en la cadena: cambiar la arquitectura del motor de ejecución dentro de una única cadena para lograr el procesamiento concurrente de transacciones atómicas. Es necesario reescribir la lógica de programación de la VM e introducir mecanismos de programación de sistemas informáticos modernos.
Estas cinco categorías de caminos reflejan el equilibrio entre el rendimiento, la combinabilidad, la seguridad y la complejidad en la blockchain. Cada camino tiene sus ventajas y desventajas, formando juntos un panorama completo de la actualización del paradigma de computación Web3. Y la paralelización en la cadena podría ser el campo de batalla definitivo de esta guerra a largo plazo.
Tres, Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta la instrucción
El cálculo en paralelo se ha convertido gradualmente en la ruta central para romper las limitaciones de rendimiento de la blockchain. Partiendo del modelo de ejecución, la tecnología de cálculo en paralelo se puede dividir en cinco rutas:
Paralelismo a nivel de cuenta: representado por Solana. Basado en el desacoplamiento de cuentas y estados, se determina el conflicto de transacciones a través de análisis estático. Es adecuado para transacciones con una estructura clara, pero en escenarios complejos, la paralelización puede disminuir.
Paralelismo a nivel de objeto: representado por Aptos y Sui. Introduce un "objeto de estado" de mayor granularidad para la programación concurrente. Más versátil, pero aumenta la barrera del lenguaje y la complejidad del desarrollo.
Paralelismo a nivel de transacciones: representado por Monad, Sei y Fuel. Se construye un gráfico de dependencias en torno a toda la transacción de pago y se realiza una ejecución en línea concurrente. La capacidad de procesamiento potencial es alta, pero requiere una gestión de dependencias compleja.
Paralelismo a nivel de máquina virtual: representado por MegaETH. Integrar la capacidad de ejecución concurrente en la lógica de programación de instrucciones subyacente de la VM. El desafío radica en mantener la compatibilidad con EVM mientras se transforma todo el entorno de ejecución.
Paralelismo a nivel de instrucciones: el paralelismo de mayor grano. Similar a la ejecución fuera de orden y la tubería de instrucciones de las CPU modernas. El equipo de Fuel lo ha introducido de manera preliminar, pero aún se encuentra en fase experimental.
Estos cinco caminos van de un granulado grueso a un granulado fino, que son tanto la refinación de la lógica paralela como el aumento de la complejidad del sistema. Marcan la transición del modelo de computación blockchain de la ejecución secuencial tradicional a un entorno distribuido de alto rendimiento.
Cuarta, análisis profundo de las dos principales pistas: Monad vs MegaETH
Las dos rutas tecnológicas más destacadas en el campo de la computación paralela actualmente son "Construir desde cero una cadena de computación paralela" de Monad y "Revolución de paralelismo interno de EVM" de MegaETH. Representan dos paradigmas diferentes: "reconstruccionismo" y "compatibilismo".
Monad adopta un enfoque de reestructuración radical, inspirándose en bases de datos modernas y sistemas de alto rendimiento. Su tecnología central incluye control de concurrencia optimista, programación de DAG de transacciones, ejecución desordenada, etc., con el objetivo de elevar el rendimiento del procesamiento de transacciones a niveles de millón de TPS. Monad soporta la compatibilidad con Solidity a través de una capa de lenguaje intermedio, adoptando una estrategia de "compatibilidad superficial, reestructuración profunda".
MegaETH opta por implementar paralelismo sobre la base existente de EVM. No cambia la especificación de EVM, sino que reestructura el modelo de ejecución de instrucciones, introduciendo aislamiento a nivel de hilo y mecanismos de ejecución asíncrona. MegaETH permite a los desarrolladores obtener mejoras de rendimiento sin necesidad de modificar los contratos existentes, lo que facilita su aceptación en el ecosistema de Ethereum.
Monad es como el tren de alta velocidad de una nueva pista, redefiniendo desde la vía hasta el cuerpo del tren. MegaETH es como instalar turbinas en una autopista existente, mejorando la estructura de programación para que los vehículos vayan más rápido. Ambos pueden encontrar su propia posición en la futura arquitectura modular, construyendo juntos un motor de ejecución de alto rendimiento para Web3.
Cinco, oportunidades y desafíos futuros de la computación en paralelo
La computación paralela está pasando del diseño a la implementación, y su potencial se está mostrando gradualmente. No solo trae mejoras en el rendimiento, sino que también redefine los paradigmas de desarrollo y los modelos de negocio.
Oportunidades:
Eliminar el límite de la aplicación, soportar interacciones frecuentes en la cadena, como un verdadero motor de juegos en cadena y agentes de inteligencia artificial en autonomía en tiempo real.
Impulsar una nueva generación de herramientas de desarrollo, como marcos de contratos inteligentes en paralelo, compiladores optimizados, etc.
Proporcionar módulos de ejecución de alto rendimiento para blockchain modular.
Aspectos desafiantes:
Problemas técnicos: garantía de consistencia de la concurrencia de estados y manejo de conflictos de transacciones.
El modelo de seguridad aún no se ha establecido completamente, como problemas de aislamiento de hilos, nuevos tipos de ataques, etc.
Migración ecológica y umbral de cognición de los desarrolladores.
El futuro de la computación paralela es tanto una victoria de la ingeniería de sistemas como una prueba de diseño ecológico. Redefinirá la esencia de la cadena y podría convertirse en un punto de inflexión en el paradigma computacional de Web3.
Seis, Conclusión: ¿Es la computación paralela el mejor camino para la expansión nativa de Web3?
Aunque la computación paralela no es la más fácil de implementar, puede ser la que más se acerca a la esencia de la blockchain. Intenta reconstruir el modelo de ejecución en la atomicidad de la cadena, llegando a la raíz de los cuellos de botella de rendimiento. Este enfoque de escalabilidad "nativo de la cadena" conserva el modelo de confianza central, reservando un rendimiento sostenible para aplicaciones complejas.
La computación paralela reconstruye "el alma de la cadena". Esto puede que no sea un atajo a corto plazo, pero podría ser la única solución sostenible en la evolución a largo plazo de Web3. Estamos siendo testigos de un salto arquitectónico similar al de pasar de un sistema operativo de un solo núcleo a uno de múltiples núcleos, y la forma primitiva del sistema operativo nativo de Web3 podría estar oculta en esto.
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nft_widow
· 07-23 09:29
Veniendo de Monad, la tecnología es alcista.
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PerennialLeek
· 07-22 19:20
Problemas de rendimiento, cada día suben los precios pero no dan resultados.
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DegenWhisperer
· 07-22 00:59
¡Hagámoslo!
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MetadataExplorer
· 07-22 00:51
La capacidad de procesamiento aún depende del costo on-chain.
Investigación sobre computación paralela en Web3: el camino hacia la escalabilidad nativa del futuro
Informe de investigación profunda sobre la computación paralela en Web3: la ruta definitiva para la escalabilidad nativa
I. Introducción: La expansión es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo
Los sistemas de blockchain siempre enfrentan el problema central de la escalabilidad. Los cuellos de botella en el rendimiento de Bitcoin y Ethereum son difíciles de superar en comparación con la capacidad de procesamiento del mundo tradicional de Web2. No se trata simplemente de aumentar el número de servidores, sino que proviene de limitaciones sistémicas en el diseño subyacente de la blockchain.
En la última década, hemos sido testigos de varios intentos de escalado, desde la controversia sobre la escalabilidad de Bitcoin hasta la visión de fragmentación de Ethereum, desde canales de estado, Plasma hasta Rollup y blockchain modular. Rollup, como la solución de escalado más común en la actualidad, mejora el TPS mientras mantiene la seguridad de Ethereum. Sin embargo, no ha tocado el verdadero límite de "rendimiento de cadena única" en la capa de ejecución.
El cálculo paralelo dentro de la cadena está comenzando a entrar en la visión de la industria. A diferencia de la escalabilidad fuera de la cadena, el cálculo paralelo dentro de la cadena intenta reconstruir completamente el motor de ejecución mientras mantiene la estructura de cadena única, actualizando la blockchain de "ejecución serie de transacciones una por una" a un sistema de alta concurrencia de "múltiples hilos + tuberías + programación de dependencias". Esto no solo podría lograr un aumento en el rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
Las nuevas cadenas como Solana introducen paralelismo a nivel de arquitectura, mientras que proyectos como Monad y MegaETH llevan ese paralelismo interno a un nivel más profundo de avance. Se puede decir que la computación paralela no solo es una optimización del rendimiento, sino también un punto de inflexión en el modelo de ejecución de blockchain. Desafía el modelo fundamental de ejecución de contratos inteligentes y redefine la lógica básica del procesamiento de transacciones.
Después de la convergencia en la pista de Rollup, la paralelización en la cadena se está convirtiendo en la variable decisiva en la competencia de Layer1 en este nuevo ciclo. El rendimiento ya no se trata solo de ser "más rápido", sino de la posibilidad de soportar un mundo de aplicaciones heterogéneas en su totalidad. Esto no es solo una competencia técnica, sino también una lucha por el paradigma. La próxima generación de plataformas de ejecución soberana en el mundo de Web3 probablemente surgirá de esta lucha por la paralelización en la cadena.
II. Panorama del paradigma de escalado: cinco tipos de rutas, cada una con su enfoque particular
La escalabilidad, como uno de los temas más importantes en la evolución de la tecnología de las cadenas públicas, ha dado lugar a casi todas las rutas tecnológicas principales en la última década. Desde la disputa sobre el tamaño de los bloques de Bitcoin, esta competencia técnica de "cómo hacer que la cadena funcione más rápido" ha derivado finalmente en cinco rutas básicas:
Escalado en cadena: aumentar el tamaño de los bloques, reducir el tiempo de creación de bloques, etc. Aunque se mantiene la coherencia de una sola cadena, es fácil alcanzar riesgos de centralización y límites del sistema.
Escalado fuera de la cadena: canales de estado y cadenas laterales. Mover la mayoría de las transacciones fuera de la cadena y solo escribir el resultado final en la cadena principal. Puede escalar la capacidad de manera ilimitada, pero existen problemas de confianza y seguridad.
Layer2 Rollup: La solución de escalabilidad más ampliamente implementada en la actualidad. Logra la escalabilidad mediante la ejecución fuera de la cadena y la verificación en la cadena. Optimistic Rollup y ZK Rollup tienen cada uno sus ventajas, pero también existen cuellos de botella a medio plazo.
Blockchain modular: desacoplar las funciones centrales de la blockchain, completadas por múltiples cadenas especializadas que cumplen diferentes funciones. Flexible y reemplazable, pero los desafíos son evidentes.
Cálculo paralelo en la cadena: cambiar la arquitectura del motor de ejecución dentro de una única cadena para lograr el procesamiento concurrente de transacciones atómicas. Es necesario reescribir la lógica de programación de la VM e introducir mecanismos de programación de sistemas informáticos modernos.
Estas cinco categorías de caminos reflejan el equilibrio entre el rendimiento, la combinabilidad, la seguridad y la complejidad en la blockchain. Cada camino tiene sus ventajas y desventajas, formando juntos un panorama completo de la actualización del paradigma de computación Web3. Y la paralelización en la cadena podría ser el campo de batalla definitivo de esta guerra a largo plazo.
Tres, Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta la instrucción
El cálculo en paralelo se ha convertido gradualmente en la ruta central para romper las limitaciones de rendimiento de la blockchain. Partiendo del modelo de ejecución, la tecnología de cálculo en paralelo se puede dividir en cinco rutas:
Paralelismo a nivel de cuenta: representado por Solana. Basado en el desacoplamiento de cuentas y estados, se determina el conflicto de transacciones a través de análisis estático. Es adecuado para transacciones con una estructura clara, pero en escenarios complejos, la paralelización puede disminuir.
Paralelismo a nivel de objeto: representado por Aptos y Sui. Introduce un "objeto de estado" de mayor granularidad para la programación concurrente. Más versátil, pero aumenta la barrera del lenguaje y la complejidad del desarrollo.
Paralelismo a nivel de transacciones: representado por Monad, Sei y Fuel. Se construye un gráfico de dependencias en torno a toda la transacción de pago y se realiza una ejecución en línea concurrente. La capacidad de procesamiento potencial es alta, pero requiere una gestión de dependencias compleja.
Paralelismo a nivel de máquina virtual: representado por MegaETH. Integrar la capacidad de ejecución concurrente en la lógica de programación de instrucciones subyacente de la VM. El desafío radica en mantener la compatibilidad con EVM mientras se transforma todo el entorno de ejecución.
Paralelismo a nivel de instrucciones: el paralelismo de mayor grano. Similar a la ejecución fuera de orden y la tubería de instrucciones de las CPU modernas. El equipo de Fuel lo ha introducido de manera preliminar, pero aún se encuentra en fase experimental.
Estos cinco caminos van de un granulado grueso a un granulado fino, que son tanto la refinación de la lógica paralela como el aumento de la complejidad del sistema. Marcan la transición del modelo de computación blockchain de la ejecución secuencial tradicional a un entorno distribuido de alto rendimiento.
Cuarta, análisis profundo de las dos principales pistas: Monad vs MegaETH
Las dos rutas tecnológicas más destacadas en el campo de la computación paralela actualmente son "Construir desde cero una cadena de computación paralela" de Monad y "Revolución de paralelismo interno de EVM" de MegaETH. Representan dos paradigmas diferentes: "reconstruccionismo" y "compatibilismo".
Monad adopta un enfoque de reestructuración radical, inspirándose en bases de datos modernas y sistemas de alto rendimiento. Su tecnología central incluye control de concurrencia optimista, programación de DAG de transacciones, ejecución desordenada, etc., con el objetivo de elevar el rendimiento del procesamiento de transacciones a niveles de millón de TPS. Monad soporta la compatibilidad con Solidity a través de una capa de lenguaje intermedio, adoptando una estrategia de "compatibilidad superficial, reestructuración profunda".
MegaETH opta por implementar paralelismo sobre la base existente de EVM. No cambia la especificación de EVM, sino que reestructura el modelo de ejecución de instrucciones, introduciendo aislamiento a nivel de hilo y mecanismos de ejecución asíncrona. MegaETH permite a los desarrolladores obtener mejoras de rendimiento sin necesidad de modificar los contratos existentes, lo que facilita su aceptación en el ecosistema de Ethereum.
Monad es como el tren de alta velocidad de una nueva pista, redefiniendo desde la vía hasta el cuerpo del tren. MegaETH es como instalar turbinas en una autopista existente, mejorando la estructura de programación para que los vehículos vayan más rápido. Ambos pueden encontrar su propia posición en la futura arquitectura modular, construyendo juntos un motor de ejecución de alto rendimiento para Web3.
Cinco, oportunidades y desafíos futuros de la computación en paralelo
La computación paralela está pasando del diseño a la implementación, y su potencial se está mostrando gradualmente. No solo trae mejoras en el rendimiento, sino que también redefine los paradigmas de desarrollo y los modelos de negocio.
Oportunidades:
Aspectos desafiantes:
El futuro de la computación paralela es tanto una victoria de la ingeniería de sistemas como una prueba de diseño ecológico. Redefinirá la esencia de la cadena y podría convertirse en un punto de inflexión en el paradigma computacional de Web3.
Seis, Conclusión: ¿Es la computación paralela el mejor camino para la expansión nativa de Web3?
Aunque la computación paralela no es la más fácil de implementar, puede ser la que más se acerca a la esencia de la blockchain. Intenta reconstruir el modelo de ejecución en la atomicidad de la cadena, llegando a la raíz de los cuellos de botella de rendimiento. Este enfoque de escalabilidad "nativo de la cadena" conserva el modelo de confianza central, reservando un rendimiento sostenible para aplicaciones complejas.
La computación paralela reconstruye "el alma de la cadena". Esto puede que no sea un atajo a corto plazo, pero podría ser la única solución sostenible en la evolución a largo plazo de Web3. Estamos siendo testigos de un salto arquitectónico similar al de pasar de un sistema operativo de un solo núcleo a uno de múltiples núcleos, y la forma primitiva del sistema operativo nativo de Web3 podría estar oculta en esto.