# Web3並列計算セクターの全景図：ネイティブスケーリングの最良の解決策は？## I. 背景と概要ブロックチェーンの「不可能な三角形」（Blockchain Trilemma）「安全性」、「非中央集権」、「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにしています。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極度の安全性、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいのです。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに対して、現在市場に出ている主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムによって分類されています。* 拡張型の実行を強化する：実行能力をその場で向上させる、例えば並列処理、GPU、マルチコア* 状態分離型スケーリング：水平方向の状態分割 / Shard、例えばシャーディング、UTXO、多サブネット* オフチェーンアウトソーシング型スケーリング：実行をチェーン外に置く、例えばロールアップ、コプロセッサー、DA* 構造デカップリング型拡張：アーキテクチャのモジュール化、協調運用、例えばモジュールチェーン、共有ソート、Rollup Mesh* 非同期並列型拡張：アクターモデル、プロセス隔離、メッセージ駆動、例えばエージェント、マルチスレッド非同期チェーンブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内の並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュラー構造、アクターシステム、zk証明圧縮、Statelessアーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーしています。これは"多層協調、モジュールの組み合わせ"の完全なスケーリングシステムです。本稿では、並列計算を主流とするスケーリング手法に重点を置いて紹介します。チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に焦点を当てています。並列メカニズムに基づいて、スケーラビリティの方法は5つの主要なカテゴリに分けることができ、それぞれが異なる性能の追求、開発モデル、アーキテクチャ哲学を表しています。並列粒度は次第に細かくなり、並列強度はますます高くなり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑さと実装の難易度も増していきます。* アカウントレベルの並行処理（Account-level）：プロジェクトSolanaを表します* オブジェクトレベルの並行性（Object-level）：プロジェクトSuiを表します*トランザクションレベル:プロジェクトMonad、Aptosを表します* コールレベル / マイクロVM 並列（Call-level / MicroVM）: プロジェクト MegaETH を代表します*指導レベル:プロジェクトGatlingXを表しますチェーン外非同期並行モデルは、Actorエージェントシステム（エージェント / アクターモデル）を代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。これはクロスチェーン / 非同期メッセージシステム（ブロック同期モデルではない）として、各エージェントが独立して動作する「インテリジェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としない並列方式であります。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。私たちがよく知っているRollupやシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行処理メカニズムに属し、チェーン内の並行計算には属しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現しており、単一のブロック/仮想マシン内部の並行度を向上させるのではありません。このようなスケーリングソリューションは本記事の重点ではありませんが、私たちは依然としてそれをアーキテクチャ理念の異同比較に使用します。! 【Web3並列計算トラックパノラマ:ネイティブスケーリングに最適なソリューション?】 ](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-2340d8a61251ba55c370d74178eec53e)## 次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破しますイーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、シャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなど、さまざまなスケーリングの試みによって進化してきましたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を見ていません。しかし同時に、EVMとSolidityは依然として現在最も開発者の基盤とエコシステムのポテンシャルを持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系の並列強化チェーンは、エコシステムの互換性と実行性能の向上を両立させる重要な道筋として、新たなスケーリング進化の重要な方向になりつつあります。MonadとMegaETHはこの方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発して、高い同時実行性と高スループットのシーンに向けたEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。### Monadの並列計算メカニズムの解析Monadは、Ethereum仮想マシン（EVM）を再設計した高性能のLayer1ブロックチェーンであり、パイプライン処理（Pipelining）という基本的な並行理念に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。さらに、コンセンサス層とストレージ層において、Monadはそれぞれ高性能BFTプロトコル（MonadBFT）と専用データベースシステム（MonadDB）を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。**パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム**パイプライニングはモナドの並列実行の基本的な理念であり、その核心的な考え方はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立した段階に分割し、これらの段階を並列化して処理し、立体的なパイプラインアーキテクチャを形成することです。各段階は独立したスレッドやコアで実行され、ブロック間の並行処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、遅延を低下させる効果を得ることができます。これらの段階には、取引提案（Propose）、コンセンサスの達成（Consensus）、取引実行（Execution）、ブロックの提出（Commit）が含まれます。**非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング**従来のチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能の拡張を著しく制限していました。Monadは「非同期実行」によって、コンセンサスレイヤーの非同期、実行レイヤーの非同期、およびストレージの非同期を実現しました。ブロック時間（block time）と確認遅延を大幅に削減し、システムの弾力性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用率を向上させています。コアデザイン：* コンセンサスプロセス（コンセンサス層）は、トランザクションの順序付けのみを担当し、契約のロジックを実行しません。* 実行プロセス（実行層）は、コンセンサスが完了した後に非同期でトリガーされます。* コンセンサスが完了すると、次のブロックのコンセンサスプロセスに即座に入ることができ、実行が完了するのを待つ必要はありません。**オプティミスティック並列実行**従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳密な直列モデルを取って取引を実行します。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。実行メカニズム：* Monadは、ほとんどの取引間に状態の競合がないと仮定して、楽観的にすべての取引を並行して実行します。* 同時に "コンフリクトディテクター（Conflict Detector)）" を実行して、トランザクション間で同じステータス（読み取り / 書き込みの競合）にアクセスしたかどうかを監視します。* 衝突が検出された場合、衝突したトランザクションは直列化されて再実行され、状態の正確性が保証されます。Monadは互換性のあるパスを選択しました：EVMルールをできるだけ変更せず、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に衝突を検出することで並行性を実現します。まるでパフォーマンス版のイーサリアムのようで、成熟度が高くEVMエコシステムの移行が容易であり、EVMの世界における並行加速器です。### MegaETHの並列計算メカニズムの解析Monadとは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並列実行層として位置付けられ、独立したL1パブリックブロックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層（Execution Layer）やモジュール化コンポーネントとしても機能します。そのコアデザインの目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を分離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内の高い同時実行性と低遅延の応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向無環状態依存グラフ）およびモジュール化同期メカニズムであり、これらが共同で「チェーン内スレッド化」に向けた並列実行システムを構築します。**マイクロVM（微小仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドです**MegaETHは「各アカウントに対してマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」して、並列スケジューリングに最小の隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を介して相互に通信し、同期呼び出しではなく、大量のVMが独立して実行され、独立してストレージを持ち、自動的に並行します。**ステート依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム**MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づくDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、グローバル依存グラフ（Dependency Graph）をリアルタイムで維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取るかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引はトポロジー順に直列または遅延してスケジューリングされます。依存グラフは、並行実行プロセス中の状態の整合性と非重複書き込みを保証します。**非同期実行とコールバックメカニズム**MegaETHは非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを使用して、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期（再帰的実行ではない）であり、コントラクトAからB、BからCへと呼び出す際、各呼び出しは非同期化され、ブロッキング待機は不要です。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ（Call Graph）に展開されます。トランザクション処理は、非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングです。要するに、MegaETHは従来のEVMシングルスレッドステートマシンモデルを打破し、アカウント単位でマイクロバーチャルマシンのカプセル化を実現し、ステート依存グラフを通じてトランザクションスケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムを用いて同期呼び出しスタックを置き換えています。これは「アカウント構造 → スケジューリングアーキテクチャ → 実行プロセス」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムシフトを提供します。MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントと契約を独立したVMとして完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列可能性を解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さの制御が難しくなり、Ethereumの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムのようになります。MonadとMegaETHのデザイン理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なる。シャーディングはブロックチェーンを横方向にいくつかの独立したサブチェーン（シャード）に分割し、それぞれのサブチェーンが一部のトランザクションと状態を担当し、単一チェーンの制限を打破してネットワーク層の拡張を行う。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を維持し、実行層での横方向の拡張のみに焦点を当て、単一チェーン内での極限的な並行実行最適化によってパフォーマンスを突破する。両者はブロックチェーンの拡張経路における縦の強化と横の拡張の二つの方向を代表している。MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内TPSを向上させることを核心目標とし、スループット最適化パスに主に集中しています。遅延実行（Deferred Execution）とマイクロVM（Micro-VM）アーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール式のフルスタック並列L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク（SPNs）の協働作業を通じて、複数の仮想マシン環境（EVMとWasm）をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）、信頼できる実行環境（TEE）などの先進技術を統合しています。ロールアップ メッシュ並列計算解析:1. フルライフサイクル非同期パイプライニング（Full Lifecycle Asynchronous Pipelining）：Pharosは取引の各段階（コンセンサス、実行、ストレージなど）をデカップリングし、非同期処理方式を採用することで、各段階が独立して並行して行われることを可能にし、全体的な処理効率を向上させます。2. デュアルVM並列実行（Dual VM Parallel Execution）：PharosはEVMとWASMの2つの仮想マシン環境をサポートしており、開発者はニーズに応じて適切な実行環境を選択できます。このデュアルVMアーキテクチャは、システムの柔軟性を高めるだけでなく、並列実行を通じて取引処理能力を向上させます。3. 特殊処理ネットワーク（SPNs）：SPNsはPharosアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、特定のタイプのタスクやアプリケーションを処理するために特化したモジュール化されたサブネットワークに似ています。SPNsを通じて、Pharosはリソースの動的配分とタスクの並列処理を実現し、システムのスケーラビリティとパフォーマンスをさらに強化しています。4. モジュラーコンセンサスとリステーキングメカニズム（Modular Consensus & Restaking）：Pharosは柔軟なコンセンサスメカニズムを導入し、さまざまなコンセンサスモデル（PBFT、PoS、PoAなど）をサポートしています。
Web3の並列計算分野の全景図：5つのメカニズムの解析と発展動向
Web3並列計算セクターの全景図：ネイティブスケーリングの最良の解決策は？
I. 背景と概要
ブロックチェーンの「不可能な三角形」（Blockchain Trilemma）「安全性」、「非中央集権」、「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにしています。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極度の安全性、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいのです。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに対して、現在市場に出ている主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムによって分類されています。
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内の並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュラー構造、アクターシステム、zk証明圧縮、Statelessアーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーしています。これは"多層協調、モジュールの組み合わせ"の完全なスケーリングシステムです。本稿では、並列計算を主流とするスケーリング手法に重点を置いて紹介します。
チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に焦点を当てています。並列メカニズムに基づいて、スケーラビリティの方法は5つの主要なカテゴリに分けることができ、それぞれが異なる性能の追求、開発モデル、アーキテクチャ哲学を表しています。並列粒度は次第に細かくなり、並列強度はますます高くなり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑さと実装の難易度も増していきます。
チェーン外非同期並行モデルは、Actorエージェントシステム（エージェント / アクターモデル）を代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。これはクロスチェーン / 非同期メッセージシステム（ブロック同期モデルではない）として、各エージェントが独立して動作する「インテリジェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としない並列方式であります。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知っているRollupやシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行処理メカニズムに属し、チェーン内の並行計算には属しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現しており、単一のブロック/仮想マシン内部の並行度を向上させるのではありません。このようなスケーリングソリューションは本記事の重点ではありませんが、私たちは依然としてそれをアーキテクチャ理念の異同比較に使用します。
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次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破します
イーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、シャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなど、さまざまなスケーリングの試みによって進化してきましたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を見ていません。しかし同時に、EVMとSolidityは依然として現在最も開発者の基盤とエコシステムのポテンシャルを持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系の並列強化チェーンは、エコシステムの互換性と実行性能の向上を両立させる重要な道筋として、新たなスケーリング進化の重要な方向になりつつあります。MonadとMegaETHはこの方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発して、高い同時実行性と高スループットのシーンに向けたEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。
Monadの並列計算メカニズムの解析
Monadは、Ethereum仮想マシン（EVM）を再設計した高性能のLayer1ブロックチェーンであり、パイプライン処理（Pipelining）という基本的な並行理念に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。さらに、コンセンサス層とストレージ層において、Monadはそれぞれ高性能BFTプロトコル（MonadBFT）と専用データベースシステム（MonadDB）を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。
パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプライニングはモナドの並列実行の基本的な理念であり、その核心的な考え方はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立した段階に分割し、これらの段階を並列化して処理し、立体的なパイプラインアーキテクチャを形成することです。各段階は独立したスレッドやコアで実行され、ブロック間の並行処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、遅延を低下させる効果を得ることができます。これらの段階には、取引提案（Propose）、コンセンサスの達成（Consensus）、取引実行（Execution）、ブロックの提出（Commit）が含まれます。
非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング
従来のチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能の拡張を著しく制限していました。Monadは「非同期実行」によって、コンセンサスレイヤーの非同期、実行レイヤーの非同期、およびストレージの非同期を実現しました。ブロック時間（block time）と確認遅延を大幅に削減し、システムの弾力性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用率を向上させています。
コアデザイン：
オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳密な直列モデルを取って取引を実行します。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。
実行メカニズム：
Monadは互換性のあるパスを選択しました：EVMルールをできるだけ変更せず、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に衝突を検出することで並行性を実現します。まるでパフォーマンス版のイーサリアムのようで、成熟度が高くEVMエコシステムの移行が容易であり、EVMの世界における並行加速器です。
MegaETHの並列計算メカニズムの解析
Monadとは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並列実行層として位置付けられ、独立したL1パブリックブロックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層（Execution Layer）やモジュール化コンポーネントとしても機能します。そのコアデザインの目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を分離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内の高い同時実行性と低遅延の応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向無環状態依存グラフ）およびモジュール化同期メカニズムであり、これらが共同で「チェーン内スレッド化」に向けた並列実行システムを構築します。
マイクロVM（微小仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドです
MegaETHは「各アカウントに対してマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」して、並列スケジューリングに最小の隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を介して相互に通信し、同期呼び出しではなく、大量のVMが独立して実行され、独立してストレージを持ち、自動的に並行します。
ステート依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づくDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、グローバル依存グラフ（Dependency Graph）をリアルタイムで維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取るかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引はトポロジー順に直列または遅延してスケジューリングされます。依存グラフは、並行実行プロセス中の状態の整合性と非重複書き込みを保証します。
非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを使用して、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期（再帰的実行ではない）であり、コントラクトAからB、BからCへと呼び出す際、各呼び出しは非同期化され、ブロッキング待機は不要です。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ（Call Graph）に展開されます。トランザクション処理は、非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングです。
要するに、MegaETHは従来のEVMシングルスレッドステートマシンモデルを打破し、アカウント単位でマイクロバーチャルマシンのカプセル化を実現し、ステート依存グラフを通じてトランザクションスケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムを用いて同期呼び出しスタックを置き換えています。これは「アカウント構造 → スケジューリングアーキテクチャ → 実行プロセス」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムシフトを提供します。
MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントと契約を独立したVMとして完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列可能性を解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さの制御が難しくなり、Ethereumの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムのようになります。
MonadとMegaETHのデザイン理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なる。シャーディングはブロックチェーンを横方向にいくつかの独立したサブチェーン（シャード）に分割し、それぞれのサブチェーンが一部のトランザクションと状態を担当し、単一チェーンの制限を打破してネットワーク層の拡張を行う。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を維持し、実行層での横方向の拡張のみに焦点を当て、単一チェーン内での極限的な並行実行最適化によってパフォーマンスを突破する。両者はブロックチェーンの拡張経路における縦の強化と横の拡張の二つの方向を代表している。
MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内TPSを向上させることを核心目標とし、スループット最適化パスに主に集中しています。遅延実行（Deferred Execution）とマイクロVM（Micro-VM）アーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール式のフルスタック並列L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク（SPNs）の協働作業を通じて、複数の仮想マシン環境（EVMとWasm）をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）、信頼できる実行環境（TEE）などの先進技術を統合しています。
ロールアップ メッシュ並列計算解析: