Rapport de recherche approfondi sur le calcul parallèle Web3 : le chemin ultime vers l'extension native
I. Introduction : L'extension est un sujet éternel, le parallélisme est le champ de bataille ultime
Les systèmes de blockchain sont toujours confrontés à ce problème central qu'est l'évolutivité. Les goulets d'étranglement de performance de Bitcoin et d'Ethereum peinent à dépasser la capacité de traitement du monde Web2 traditionnel. Ce n'est pas une simple question d'ajouter des serveurs, mais plutôt d'une limitation systémique dans la conception sous-jacente de la blockchain.
Au cours de la dernière décennie, nous avons été témoins de diverses tentatives d'extension, allant de la controverse sur l'extension du Bitcoin à la vision du sharding d'Ethereum, des canaux d'état, Plasma aux Rollups et aux blockchains modulaires. Les Rollups, en tant que solution d'extension dominante actuelle, augmentent le TPS tout en conservant la sécurité d'Ethereum. Cependant, ils n'ont pas atteint la véritable limite de "performance d'une seule chaîne" au niveau de la blockchain, en particulier en ce qui concerne l'exécution.
Le calcul parallèle en chaîne entre progressivement dans le champ de vision de l'industrie. Contrairement à l'extension hors chaîne, le calcul parallèle en chaîne tente de reconstruire complètement le moteur d'exécution tout en maintenant une structure de chaîne unique, élevant la blockchain d'une "exécution sérielle de transactions" à un système à haute concurrence de "multithreading + pipeline + planification des dépendances". Cela pourrait non seulement permettre d'améliorer le débit de plusieurs centaines de fois, mais pourrait également devenir la clé de l'explosion des applications de contrats intelligents.
Les nouvelles chaînes comme Solana introduisent la parallélisation au niveau de l'architecture, tandis que des projets comme Monad et MegaETH élèvent encore la parallélisation interne à un niveau plus profond de rupture. On peut dire que 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 remet en question le modèle fondamental de l'exécution des contrats intelligents et redéfinit la logique de base du traitement des transactions.
Après la convergence dans la course Rollup, le parallélisme intra-chaîne devient une variable décisive dans la compétition Layer 1 du nouveau cycle. La performance n'est plus seulement "plus rapide", mais c'est la possibilité de soutenir un monde d'applications hétérogènes dans son ensemble. Ce n'est pas seulement une compétition technologique, mais une lutte pour le paradigme. La prochaine génération de plateformes d'exécution souveraines dans le monde Web3 pourrait bien naître de cette lutte pour le parallélisme intra-chaîne.
II. Panorama des paradigmes d'extension : cinq types de routes, chacun ayant ses propres points forts
L'extension, en tant que l'un des sujets les plus importants dans l'évolution de la technologie des chaînes publiques, a donné naissance à presque tous les chemins technologiques dominants au cours de la dernière décennie. Depuis le début de la bataille sur la taille des blocs de Bitcoin, cette compétition technique sur "comment faire fonctionner la chaîne plus rapidement" a finalement abouti à cinq grandes lignes directrices :
Extension on-chain : augmenter la taille des blocs, réduire le temps de création des blocs, etc. Bien que la cohérence de la chaîne unique soit préservée, cela expose facilement à des risques de centralisation et à des limites systémiques.
Scalabilité hors chaîne : canaux d'état et chaînes latérales. Déplacer la majorité des transactions hors chaîne, en n'écrivant que le résultat final sur la chaîne principale. Extensibilité illimitée du débit, mais des problèmes de confiance et de sécurité subsistent.
Layer2 Rollup : La solution d'extension la plus largement déployée actuellement. Elle permet l'extension grâce à l'exécution hors chaîne et la vérification sur chaîne. Optimistic Rollup et ZK Rollup ont chacun leurs avantages, mais présentent également des goulets d'étranglement à moyen terme.
Blockchain modulaire : découpler les fonctionnalités centrales de la blockchain, permettant à plusieurs chaînes spécialisées d'accomplir différentes fonctions. Flexibilité et interchangeabilité, mais les défis sont également évidents.
Calcul parallèle en chaîne : Changer l'architecture du moteur d'exécution à l'intérieur d'une seule chaîne pour réaliser le traitement concurrent des transactions atomiques. Il est nécessaire 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 illustrent le compromis entre performance, combinaison, sécurité et complexité dans la blockchain. Chaque chemin a ses avantages et inconvénients, formant ensemble une vue d'ensemble de l'upgrade du paradigme de calcul Web3. Et la parallélisation intra-chaîne pourrait être le champ de bataille ultime de cette guerre de longue durée.
Trois, carte des classifications du calcul parallèle : les cinq grandes voies de comptes aux instructions
Le calcul parallèle devient progressivement le chemin central pour les percées de performance de la blockchain. À partir du modèle d'exécution, la technologie de calcul parallèle peut être divisée en cinq chemins :
Parallélisme au niveau du compte : représenté par Solana. Basé sur le découplage compte-état, détermine les conflits de transaction par analyse statique. Adapté aux transactions clairement structurées, mais le parallélisme peut diminuer dans des scénarios complexes.
Parallélisme au niveau des objets : représenté par Aptos et Sui. Introduction d'"objets d'état" à granularité plus fine pour une planification concurrente. Plus polyvalent, mais augmente le seuil de compétence linguistique et la complexité du développement.
Concurrence au niveau des transactions : représentée par Monad, Sei, et Fuel. Construire un graphique de dépendance autour de l'ensemble des transactions, pour une exécution en pipeline concurrente. Capacité de débit potentielle élevée, mais nécessite une gestion complexe des dépendances.
Parallélisme au niveau de la machine virtuelle : représenté par MegaETH. Intégrer la capacité d'exécution concurrente dans la logique de planification des instructions au niveau de la VM. La difficulté réside dans le maintien de la compatibilité avec l'EVM tout en transformant l'ensemble de l'environnement d'exécution.
Parallélisme au niveau des instructions : le plus fin grain de parallélisme. Semblable à l'exécution hors ordre des CPU modernes et au pipeline d'instructions. L'équipe Fuel l'a déjà introduit de manière préliminaire, mais il est encore en phase d'expérimentation.
Ces cinq chemins vont de la granularité grossière à la granularité fine, représentant à la fois un raffinement de la logique parallèle et une augmentation de la complexité du système. Ils marquent la transition du modèle de calcul blockchain de l'exécution séquentielle traditionnelle vers un environnement distribué haute performance.
Quatre, Analyse approfondie des deux principales pistes : Monad vs MegaETH
Les deux lignes technologiques les plus surveillées dans le domaine du calcul parallèle sont "Construire une chaîne de calcul parallèle à partir de zéro" de Monad et "Révolution parallèle interne de l'EVM" de MegaETH. Elles représentent deux paradigmes différents : "reconstructivisme" et "compatibilisme".
Monad adopte une approche de reconstruction radicale, s'inspirant des bases de données modernes et des systèmes haute performance. Ses technologies clés incluent le contrôle de concurrence optimiste, la planification des transactions en DAG, l'exécution désordonnée, etc., visant à porter les performances de traitement des transactions à des niveaux de millions de TPS. Monad prend en charge la compatibilité avec Solidity grâce à une couche de langage intermédiaire, adoptant une stratégie de "compatibilité de surface, reconstruction de base".
MegaETH choisit de mettre en œuvre le parallélisme sur la base de l'EVM existant. Il ne modifie pas la spécification de l'EVM, mais reconstruit le modèle d'exécution des instructions en introduisant un isolement au niveau des threads et un mécanisme d'exécution asynchrone. MegaETH permet aux développeurs d'obtenir des améliorations de performance sans avoir à modifier les contrats existants, ce qui est plus facilement accepté par l'écosystème Ethereum.
Monad est comme un train à grande vitesse sur une toute nouvelle voie, redéfinissant tout, des rails à la carrosserie. MegaETH ressemble à l'installation de turbines sur une autoroute existante, améliorant la structure de répartition pour permettre aux véhicules de rouler plus vite. Les deux pourraient trouver leur place dans une architecture modulaire future, construisant ensemble un moteur d'exécution haute performance pour le Web3.
Cinq, Opportunités et défis futurs du calcul parallèle
Le calcul parallèle passe de la conception à la mise en œuvre, son potentiel émerge progressivement. Il apporte non seulement une amélioration des performances, mais redéfinit également les paradigmes de développement et les modèles commerciaux.
Opportunités :
Lever le plafond d'application, soutenir les interactions fréquentes sur la chaîne, comme un véritable moteur de jeu sur la chaîne et une autonomie en temps réel des agents IA.
Favoriser la naissance d'une nouvelle génération d'outils de développement, tels que des cadres de contrats intelligents parallèles, des compilateurs optimisés, etc.
Fournir des modules d'exécution haute performance pour les blockchains modulaires.
Défis :
Problèmes techniques : garantie de cohérence de la concurrence d'état et gestion des conflits de transaction.
Le modèle de sécurité n'est pas encore complètement établi, des problèmes tels que l'isolation des threads et les nouvelles attaques.
Migration écologique et seuil de compréhension des développeurs.
L'avenir du calcul parallèle est à la fois une victoire de l'ingénierie système et une épreuve de la conception écologique. Il redéfinira la nature de la chaîne et pourrait devenir un tournant dans le paradigme de calcul Web3.
VI. Conclusion : Le calcul parallèle est-il le meilleur chemin pour l'extension native de Web3 ?
Bien que le calcul parallèle ne soit pas le plus facile à réaliser, il pourrait être le plus proche de l'essence de la blockchain. Il tente de reconstruire le modèle d'exécution dans l'atomicité de la chaîne, atteignant la racine des goulets d'étranglement en performance. Cette méthode d'extension "native à la chaîne" préserve le modèle de confiance central, réservant une performance durable pour des applications complexes.
Le calcul parallèle reconstruit "l'âme de la chaîne". Ce n'est peut-être pas un raccourci à court terme, mais cela pourrait être la seule solution durable dans l'évolution à long terme du Web3. Nous assistons à une transition architecturale similaire au passage d'un OS monocœur à un OS multicœur, la forme embryonnaire d'un système d'exploitation natif Web3 pourrait y être cachée.
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nft_widow
· Il y a 11h
En ce qui concerne Monad, la technologie est géniale.
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PerennialLeek
· 07-22 19:20
Problèmes de performance, augmentation des prix tous les jours sans efficacité.
Recherche sur le calcul parallèle Web3 : la voie vers l'expansion native du futur
Rapport de recherche approfondi sur le calcul parallèle Web3 : le chemin ultime vers l'extension native
I. Introduction : L'extension est un sujet éternel, le parallélisme est le champ de bataille ultime
Les systèmes de blockchain sont toujours confrontés à ce problème central qu'est l'évolutivité. Les goulets d'étranglement de performance de Bitcoin et d'Ethereum peinent à dépasser la capacité de traitement du monde Web2 traditionnel. Ce n'est pas une simple question d'ajouter des serveurs, mais plutôt d'une limitation systémique dans la conception sous-jacente de la blockchain.
Au cours de la dernière décennie, nous avons été témoins de diverses tentatives d'extension, allant de la controverse sur l'extension du Bitcoin à la vision du sharding d'Ethereum, des canaux d'état, Plasma aux Rollups et aux blockchains modulaires. Les Rollups, en tant que solution d'extension dominante actuelle, augmentent le TPS tout en conservant la sécurité d'Ethereum. Cependant, ils n'ont pas atteint la véritable limite de "performance d'une seule chaîne" au niveau de la blockchain, en particulier en ce qui concerne l'exécution.
Le calcul parallèle en chaîne entre progressivement dans le champ de vision de l'industrie. Contrairement à l'extension hors chaîne, le calcul parallèle en chaîne tente de reconstruire complètement le moteur d'exécution tout en maintenant une structure de chaîne unique, élevant la blockchain d'une "exécution sérielle de transactions" à un système à haute concurrence de "multithreading + pipeline + planification des dépendances". Cela pourrait non seulement permettre d'améliorer le débit de plusieurs centaines de fois, mais pourrait également devenir la clé de l'explosion des applications de contrats intelligents.
Les nouvelles chaînes comme Solana introduisent la parallélisation au niveau de l'architecture, tandis que des projets comme Monad et MegaETH élèvent encore la parallélisation interne à un niveau plus profond de rupture. On peut dire que 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 remet en question le modèle fondamental de l'exécution des contrats intelligents et redéfinit la logique de base du traitement des transactions.
Après la convergence dans la course Rollup, le parallélisme intra-chaîne devient une variable décisive dans la compétition Layer 1 du nouveau cycle. La performance n'est plus seulement "plus rapide", mais c'est la possibilité de soutenir un monde d'applications hétérogènes dans son ensemble. Ce n'est pas seulement une compétition technologique, mais une lutte pour le paradigme. La prochaine génération de plateformes d'exécution souveraines dans le monde Web3 pourrait bien naître de cette lutte pour le parallélisme intra-chaîne.
II. Panorama des paradigmes d'extension : cinq types de routes, chacun ayant ses propres points forts
L'extension, en tant que l'un des sujets les plus importants dans l'évolution de la technologie des chaînes publiques, a donné naissance à presque tous les chemins technologiques dominants au cours de la dernière décennie. Depuis le début de la bataille sur la taille des blocs de Bitcoin, cette compétition technique sur "comment faire fonctionner la chaîne plus rapidement" a finalement abouti à cinq grandes lignes directrices :
Extension on-chain : augmenter la taille des blocs, réduire le temps de création des blocs, etc. Bien que la cohérence de la chaîne unique soit préservée, cela expose facilement à des risques de centralisation et à des limites systémiques.
Scalabilité hors chaîne : canaux d'état et chaînes latérales. Déplacer la majorité des transactions hors chaîne, en n'écrivant que le résultat final sur la chaîne principale. Extensibilité illimitée du débit, mais des problèmes de confiance et de sécurité subsistent.
Layer2 Rollup : La solution d'extension la plus largement déployée actuellement. Elle permet l'extension grâce à l'exécution hors chaîne et la vérification sur chaîne. Optimistic Rollup et ZK Rollup ont chacun leurs avantages, mais présentent également des goulets d'étranglement à moyen terme.
Blockchain modulaire : découpler les fonctionnalités centrales de la blockchain, permettant à plusieurs chaînes spécialisées d'accomplir différentes fonctions. Flexibilité et interchangeabilité, mais les défis sont également évidents.
Calcul parallèle en chaîne : Changer l'architecture du moteur d'exécution à l'intérieur d'une seule chaîne pour réaliser le traitement concurrent des transactions atomiques. Il est nécessaire 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 illustrent le compromis entre performance, combinaison, sécurité et complexité dans la blockchain. Chaque chemin a ses avantages et inconvénients, formant ensemble une vue d'ensemble de l'upgrade du paradigme de calcul Web3. Et la parallélisation intra-chaîne pourrait être le champ de bataille ultime de cette guerre de longue durée.
Trois, carte des classifications du calcul parallèle : les cinq grandes voies de comptes aux instructions
Le calcul parallèle devient progressivement le chemin central pour les percées de performance de la blockchain. À partir du modèle d'exécution, la technologie de calcul parallèle peut être divisée en cinq chemins :
Parallélisme au niveau du compte : représenté par Solana. Basé sur le découplage compte-état, détermine les conflits de transaction par analyse statique. Adapté aux transactions clairement structurées, mais le parallélisme peut diminuer dans des scénarios complexes.
Parallélisme au niveau des objets : représenté par Aptos et Sui. Introduction d'"objets d'état" à granularité plus fine pour une planification concurrente. Plus polyvalent, mais augmente le seuil de compétence linguistique et la complexité du développement.
Concurrence au niveau des transactions : représentée par Monad, Sei, et Fuel. Construire un graphique de dépendance autour de l'ensemble des transactions, pour une exécution en pipeline concurrente. Capacité de débit potentielle élevée, mais nécessite une gestion complexe des dépendances.
Parallélisme au niveau de la machine virtuelle : représenté par MegaETH. Intégrer la capacité d'exécution concurrente dans la logique de planification des instructions au niveau de la VM. La difficulté réside dans le maintien de la compatibilité avec l'EVM tout en transformant l'ensemble de l'environnement d'exécution.
Parallélisme au niveau des instructions : le plus fin grain de parallélisme. Semblable à l'exécution hors ordre des CPU modernes et au pipeline d'instructions. L'équipe Fuel l'a déjà introduit de manière préliminaire, mais il est encore en phase d'expérimentation.
Ces cinq chemins vont de la granularité grossière à la granularité fine, représentant à la fois un raffinement de la logique parallèle et une augmentation de la complexité du système. Ils marquent la transition du modèle de calcul blockchain de l'exécution séquentielle traditionnelle vers un environnement distribué haute performance.
Quatre, Analyse approfondie des deux principales pistes : Monad vs MegaETH
Les deux lignes technologiques les plus surveillées dans le domaine du calcul parallèle sont "Construire une chaîne de calcul parallèle à partir de zéro" de Monad et "Révolution parallèle interne de l'EVM" de MegaETH. Elles représentent deux paradigmes différents : "reconstructivisme" et "compatibilisme".
Monad adopte une approche de reconstruction radicale, s'inspirant des bases de données modernes et des systèmes haute performance. Ses technologies clés incluent le contrôle de concurrence optimiste, la planification des transactions en DAG, l'exécution désordonnée, etc., visant à porter les performances de traitement des transactions à des niveaux de millions de TPS. Monad prend en charge la compatibilité avec Solidity grâce à une couche de langage intermédiaire, adoptant une stratégie de "compatibilité de surface, reconstruction de base".
MegaETH choisit de mettre en œuvre le parallélisme sur la base de l'EVM existant. Il ne modifie pas la spécification de l'EVM, mais reconstruit le modèle d'exécution des instructions en introduisant un isolement au niveau des threads et un mécanisme d'exécution asynchrone. MegaETH permet aux développeurs d'obtenir des améliorations de performance sans avoir à modifier les contrats existants, ce qui est plus facilement accepté par l'écosystème Ethereum.
Monad est comme un train à grande vitesse sur une toute nouvelle voie, redéfinissant tout, des rails à la carrosserie. MegaETH ressemble à l'installation de turbines sur une autoroute existante, améliorant la structure de répartition pour permettre aux véhicules de rouler plus vite. Les deux pourraient trouver leur place dans une architecture modulaire future, construisant ensemble un moteur d'exécution haute performance pour le Web3.
Cinq, Opportunités et défis futurs du calcul parallèle
Le calcul parallèle passe de la conception à la mise en œuvre, son potentiel émerge progressivement. Il apporte non seulement une amélioration des performances, mais redéfinit également les paradigmes de développement et les modèles commerciaux.
Opportunités :
Défis :
L'avenir du calcul parallèle est à la fois une victoire de l'ingénierie système et une épreuve de la conception écologique. Il redéfinira la nature de la chaîne et pourrait devenir un tournant dans le paradigme de calcul Web3.
VI. Conclusion : Le calcul parallèle est-il le meilleur chemin pour l'extension native de Web3 ?
Bien que le calcul parallèle ne soit pas le plus facile à réaliser, il pourrait être le plus proche de l'essence de la blockchain. Il tente de reconstruire le modèle d'exécution dans l'atomicité de la chaîne, atteignant la racine des goulets d'étranglement en performance. Cette méthode d'extension "native à la chaîne" préserve le modèle de confiance central, réservant une performance durable pour des applications complexes.
Le calcul parallèle reconstruit "l'âme de la chaîne". Ce n'est peut-être pas un raccourci à court terme, mais cela pourrait être la seule solution durable dans l'évolution à long terme du Web3. Nous assistons à une transition architecturale similaire au passage d'un OS monocœur à un OS multicœur, la forme embryonnaire d'un système d'exploitation natif Web3 pourrait y être cachée.