Laporan Penelitian Kedalaman Komputasi Paralel Web3: Jalur Akhir untuk Skalabilitas Asli

I. Pendahuluan: Ekspansi adalah isu abadi, paralel adalah medan pertempuran terakhir

Sejak lahirnya, sistem blockchain telah menghadapi masalah inti yaitu skalabilitas. Bottleneck kinerja Bitcoin dan Ethereum sulit untuk diatasi, yang kontras dengan sistem Web2 tradisional. Ini bukan masalah sederhana yang bisa diselesaikan dengan menambah perangkat keras, melainkan berasal dari batasan sistemik dalam desain dasar blockchain.

Selama sepuluh tahun terakhir, industri telah mencoba berbagai solusi untuk meningkatkan kapasitas, mulai dari perdebatan peningkatan Bitcoin hingga pemecahan Ethereum, dari saluran status hingga Rollup. Rollup sebagai solusi utama saat ini, telah meningkatkan kinerja melalui eksekusi di luar rantai, tetapi masih belum mencapai batas "kinerja rantai tunggal" yang sebenarnya dari blockchain.

Oleh karena itu, komputasi paralel dalam rantai secara bertahap menjadi fokus baru. Ini berusaha untuk secara menyeluruh membangun kembali mesin eksekusi sambil mempertahankan struktur satu rantai, meng-upgrade blockchain dari mode satu utas menjadi sistem komputasi dengan tingkat konversi tinggi. Ini tidak hanya dapat membawa peningkatan throughput ratusan kali lipat, tetapi juga dapat menjadi prasyarat kunci untuk ledakan aplikasi kontrak pintar.

Sebenarnya, Web2 sudah lama mengadopsi model optimasi seperti pemrograman paralel. Blockchain sebagai sistem komputasi yang lebih primitif, tidak pernah mampu memanfaatkan pemikiran paralel ini dengan baik. Beberapa blockchain publik baru mulai mengeksplorasi arsitektur paralel, menunjukkan karakteristik yang semakin mendekati sistem operasi modern.

Dapat dikatakan, komputasi paralel bukan hanya optimisasi kinerja, tetapi juga titik balik dalam model eksekusi blockchain. Ini akan mendefinisikan kembali logika dasar pemrosesan transaksi, menyediakan dukungan infrastruktur yang berkelanjutan untuk aplikasi asli Web3 di masa depan. Setelah konvergensi Rollup, paralel dalam rantai menjadi faktor penentu dalam kompetisi Layer1 yang baru. Ini bukan hanya kompetisi teknologi, tetapi juga pertarungan paradigma. Platform eksekusi kedaulatan generasi berikutnya dari Web3 kemungkinan akan muncul dari pertarungan paralel ini.

Dua, Peta Panorama Paradigma Perluasan: Lima Jalur, Masing-Masing Memiliki Fokus

Skalabilitas sebagai topik kunci dalam evolusi teknologi blockchain, telah melahirkan hampir semua jalur teknologi utama dalam dekade terakhir. Kompetisi "bagaimana membuat rantai berjalan lebih cepat" ini, pada akhirnya membedakan lima jalur dasar, di mana setiap jalur memiliki filosofi teknologi dan skenario aplikasi yang unik.

Jenis pertama adalah perluasan on-chain yang paling langsung, seperti meningkatkan ukuran blok, memperpendek waktu blok, dan lain-lain. Cara ini mempertahankan konsistensi rantai tunggal, tetapi rentan terhadap risiko sentralisasi, saat ini lebih banyak digunakan sebagai dukungan untuk mekanisme lainnya.

Jenis kedua adalah ekspansi off-chain, yang meliputi saluran dengan status dan sidechain. Ini memindahkan sebagian besar transaksi ke off-chain, hanya menyelesaikannya di mainchain. Meskipun secara teori dapat memperluas throughput tanpa batas, tetapi menghadapi masalah seperti model kepercayaan.

Kelas ketiga adalah Layer2 Rollup yang saat ini paling populer. Mencapai skalabilitas melalui eksekusi di luar rantai dan verifikasi di dalam rantai, mencapai keseimbangan antara desentralisasi dan kinerja tinggi. Namun, juga ada kendala seperti ketergantungan pada ketersediaan data.

Kelas keempat adalah blockchain modular yang muncul dalam beberapa tahun terakhir, memisahkan fungsi inti blockchain ke dalam rantai khusus yang berbeda. Ini meningkatkan fleksibilitas, tetapi juga menambah kompleksitas sistem.

Jenis terakhir adalah perhitungan paralel dalam rantai, yang mewujudkan pemrosesan transaksi secara bersamaan melalui pengubahan arsitektur mesin eksekusi. Ini memerlukan penulisan ulang logika penjadwalan VM, serta memperkenalkan mekanisme penjadwalan sistem komputer modern. Ini berusaha mendekati batas kinerja sistem modern tanpa merusak konsistensi dalam rantai.

Lima jenis jalur ini mencerminkan trade-off antara kinerja, kombinabilitas, keamanan, dan kompleksitas dalam blockchain. Setiap solusi memiliki kelebihan dan kekurangan, bersama-sama membentuk gambaran keseluruhan tentang peningkatan paradigma komputasi Web3. Di masa depan, Web3 kemungkinan besar akan memasuki era eksekusi yang sangat paralel, di mana paralel dalam rantai dapat menjadi medan pertempuran utama dalam perang jangka panjang ini.

Tiga, Peta Klasifikasi Komputasi Paralel: Lima Jalur dari Akun ke Instruksi

Dalam evolusi teknologi skalabilitas blockchain, komputasi paralel secara bertahap menjadi jalur inti. Dari model eksekusi, komputasi paralel dapat dibagi menjadi lima jalur teknis: tingkat akun, tingkat objek, tingkat transaksi, tingkat mesin virtual, dan tingkat instruksi paralel. Lima jenis jalur ini dari granularity kasar hingga granularity halus, mencerminkan pemurnian logika paralel yang terus-menerus dan peningkatan kompleksitas sistem.

Paralel tingkat akun yang diwakili oleh Solana, berdasarkan desain pemisahan antara akun dan status, menentukan konflik transaksi melalui analisis statis. Cocok untuk menangani transaksi yang terstruktur dengan jelas, tetapi pada skenario yang kompleks, tingkat paralel mungkin menurun.

Paralelisme tingkat objek semakin diperhalus, dijadwalkan berdasarkan unit "objek status" yang lebih halus. Aptos dan Sui adalah penjelajah di arah ini, terutama Sui yang mewujudkan kontrol sumber daya yang tepat melalui bahasa Move. Cara ini lebih umum, tetapi juga memperkenalkan kompleksitas pengembangan yang lebih tinggi.

Paralelisme tingkat transaksi diwakili oleh Monad, Sei, dan Fuel, membangun grafik ketergantungan di seluruh transaksi. Ini menganggap transaksi sebagai unit atom, dieksekusi secara paralel melalui penjadwal. Mekanisme ini secara teori memiliki kemampuan throughput tertinggi, tetapi memerlukan manajemen ketergantungan yang sangat kompleks.

Paralelisme tingkat mesin virtual menyematkan kemampuan konkuren ke dalam dasar VM. MegaETH sedang mencoba merancang ulang EVM untuk mendukung eksekusi kode kontrak secara multi-thread. Cara ini memerlukan kompatibilitas penuh dengan EVM yang ada, tantangannya sangat besar.

Paralelisme tingkat instruksi adalah jalur dengan granularitas terkecil, berasal dari pemikiran desain CPU modern. Tim Fuel telah secara awal memperkenalkan model penyusunan ulang instruksi dalam FuelVM. Dalam jangka panjang, ini dapat mendorong blockchain dan desain perangkat keras menuju tingkat baru.

Lima jalur ini membentuk spektrum perkembangan komputasi paralel dalam rantai, menandai pergeseran model komputasi blockchain dari buku besar tradisional ke lingkungan eksekusi terdistribusi berkinerja tinggi. Pilihan jalur paralel dari berbagai blockchain publik akan menentukan batas kapasitas dan daya saing inti ekosistem masa depan mereka.

Empat, Pemahaman Mendalam Dua Jalur Utama: Monad vs MegaETH

Dalam perhitungan paralel dengan banyak jalur, Monad dan MegaETH mewakili dua jalur teknik utama yang paling diperhatikan. Keduanya masing-masing melambangkan persaingan paradigma paralel "reconstructionism" dan "compatibilism", yang secara mendalam mempengaruhi imajinasi pasar terhadap rantai berkinerja tinggi.

Monad mengambil pendekatan "fundamentalisme komputasi", terinspirasi dari database modern dan sistem multi-core, untuk mendefinisikan ulang mesin eksekusi blockchain. Teknologi inti mereka mencakup kontrol konkurensi optimis, penjadwalan DAG transaksi, eksekusi tidak berurutan, dan lain-lain, dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja pemrosesan transaksi hingga tingkat juta TPS. Monad sepenuhnya memisahkan eksekusi transaksi dan penjadwalan, mewujudkan eksekusi paralel aliran melalui penjadwal yang kompleks. Meskipun implementasi teknisnya sangat kompleks, secara teoritis dapat mendorong throughput ke tingkat yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Monad belum menyerah pada kompatibilitas EVM, dan mendukung pengembangan Solidity melalui lapisan bahasa perantara. Strategi "kompatibilitas permukaan, rekonstruksi dasar" ini tidak hanya menjaga keakraban dengan ekosistem Ethereum, tetapi juga memaksimalkan potensi eksekusi dasar. Monad tidak hanya mungkin menjadi rantai berdaulat berkinerja tinggi, tetapi juga dapat menjadi lapisan eksekusi ideal untuk jaringan Layer 2, bahkan "inti berkinerja tinggi yang dapat dicabut" untuk rantai lainnya.

Sebagai perbandingan, MegaETH mengambil pendekatan yang lebih konservatif, berusaha untuk menanamkan kemampuan paralel di atas EVM yang ada. Ia tidak membatalkan spesifikasi EVM, tetapi merekonstruksi model eksekusi instruksi, memperkenalkan mekanisme seperti isolasi thread dan eksekusi asinkron. Ini memungkinkan pengembang untuk mendapatkan peningkatan kinerja tanpa perlu mengubah kontrak yang ada, yang sangat menarik bagi ekosistem Ethereum.

Terobosan inti MegaETH terletak pada penjadwalan multithreading VM. Ini memperkenalkan tumpukan panggilan asinkron dan isolasi konteks eksekusi, mewujudkan "konteks EVM yang bersamaan" yang dieksekusi secara bersamaan. Mekanisme ini mirip dengan model multithreading JavaScript di browser modern, yang mempertahankan determinisme thread utama, sambil memperkenalkan penjadwalan asinkron yang berkinerja tinggi. MegaETH kemungkinan akan diterapkan pada salah satu jaringan EVM L2, dan begitu diadopsi secara luas, dapat memberikan peningkatan kinerja hampir seratus kali lipat di atas tumpukan teknologi yang ada.

Monad dan MegaETH mewakili dua pendekatan implementasi teknologi paralel, dan juga mencerminkan pertarungan klasik antara "reconstruction faction" dan "compatibility faction" dalam perkembangan blockchain. Yang pertama mengejar terobosan paradigma, membangun kembali seluruh logika eksekusi; yang kedua mengejar optimasi bertahap, mendorong peningkatan kinerja dengan menghormati ekosistem yang ada. Keduanya memiliki keunggulan masing-masing, melayani kelompok pengembang dan visi ekosistem yang berbeda.

Dalam arsitektur blockchain modular di masa depan, Monad mungkin menjadi modul "eksekusi sebagai layanan" untuk Rollup, sementara MegaETH mungkin menjadi plugin percepatan kinerja untuk L2 mainstream. Keduanya mungkin bersama-sama membentuk mesin eksekusi terdistribusi berkinerja tinggi di dunia Web3.

Lima, Peluang dan Tantangan Masa Depan Komputasi Paralel

Seiring dengan pergeseran komputasi paralel dari teori ke praktik, potensinya semakin menjadi nyata. Di satu sisi, paradigma pengembangan baru dan model bisnis mulai mendefinisikan ulang "kinerja tinggi di atas rantai", seperti logika permainan rantai yang lebih kompleks, siklus hidup AI Agent yang lebih nyata, dan sebagainya. Di sisi lain, komputasi paralel tidak hanya membawa peningkatan kinerja, tetapi juga merupakan perubahan struktural dalam batas pemahaman pengembang dan biaya migrasi ekosistem.

Dari segi peluang, komputasi paralel akan pertama kali menghapus batasan aplikasi. Saat ini, DeFi, game, dan aplikasi sosial banyak dibatasi oleh bottleneck status dan biaya Gas, sulit untuk mendukung interaksi frekuensi tinggi. Komputasi paralel melalui mekanisme DAG transaksi, konteks asinkron, dll., dapat mewujudkan terobosan seperti "mesin game on-chain" dan "AI Agent on-chain", mendorong Web3 dari "transaksi sebagai aset" menuju paradigma baru "interaksi sebagai agen".

Kedua, rantai alat pengembang dan lapisan abstraksi VM akan dibentuk ulang karena paralelisasi. Kerangka kontrak pintar paralel generasi baru, kompiler yang dioptimalkan, debugger konkuren, dan alat lainnya akan muncul dengan cepat. Sementara itu, blockchain modular menyediakan jalur implementasi yang ideal untuk komputasi paralel, seperti Monad yang disisipkan sebagai modul eksekusi di L2, MegaETH yang diterapkan sebagai pengganti EVM, dan berkolaborasi dengan Celestia dan EigenLayer untuk membentuk arsitektur terintegrasi berkinerja tinggi.

Namun, komputasi paralel juga menghadapi banyak tantangan. Dari sisi teknologi, masalah inti yang paling mendasar adalah jaminan konsistensi dari keadaan yang bersamaan dan penanganan konflik transaksi. Lingkungan on-chain memiliki toleransi yang sangat rendah terhadap konflik eksekusi, yang mengharuskan penjadwal memiliki kemampuan yang sangat kuat dalam membangun grafik ketergantungan dan memprediksi konflik. Sementara itu, model keamanan untuk eksekusi multithreading belum sepenuhnya terbentuk, seperti mekanisme isolasi keadaan dan masalah serangan reentrancy baru yang perlu segera diselesaikan.

Tantangan yang lebih tersembunyi berasal dari tingkat ekologi dan mental. Apakah pengembang bersedia untuk beralih ke paradigma baru, apakah mereka dapat menguasai metode desain paralel, dan apakah mereka bersedia牺牲部分可读性 untuk kinerja, semua pertanyaan lunak ini adalah kunci untuk menentukan apakah komputasi paralel dapat membentuk potensi ekosistem. Keheningan beberapa blockchain publik berkinerja tinggi di masa lalu tetapi kurang dukungan pengembang mengingatkan kita akan pentingnya ekosistem. Oleh karena itu, proyek komputasi paralel tidak hanya perlu menghasilkan mesin terkuat, tetapi juga merancang jalur transisi ekosistem yang paling lembut.

Akhirnya, masa depan komputasi paralel adalah kemenangan rekayasa sistem serta ujian desain ekologi. Ini akan memaksa kita untuk memikirkan kembali hakikat rantai: apakah itu komputer penyelesaian terdesentralisasi, atau koordinator status waktu nyata terdistribusi secara global? Jika yang terakhir, maka throughput status, konkruensi transaksi, kemampuan respons kontrak, dan faktor lainnya akan menjadi indikator inti yang mendefinisikan nilai rantai. Dan paradigma komputasi paralel yang menyelesaikan lompatan ini juga akan menjadi primitif infrastruktur dengan efek bunga majemuk terkuat di siklus baru, dan mungkin menjadi titik balik dalam pola komputasi Web3 secara keseluruhan.

Enam, Kesimpulan: Apakah komputasi paralel adalah jalur terbaik untuk skalabilitas asli Web3?

Di antara semua jalur yang mengeksplorasi batas kinerja Web3, komputasi paralel meskipun bukan yang paling mudah untuk diimplementasikan, namun mungkin paling mendekati esensi blockchain. Ini bukan dengan memindahkan ke luar rantai atau mengorbankan desentralisasi untuk mendapatkan throughput, tetapi mencoba untuk secara fundamental membangun kembali model eksekusi sambil mempertahankan atomisitas dan determinisme rantai. Cara penskalaan "yang berasal dari rantai" ini, tidak hanya mempertahankan model kepercayaan inti blockchain, tetapi juga menyediakan dasar kinerja yang berkelanjutan untuk aplikasi on-chain yang lebih kompleks di masa depan.

Tantangan dan daya tarik dari pengolahan paralel terletak pada strukturnya. Jika rekayasa modular adalah "arsitektur rantai", maka pengolahan paralel adalah "jiwa rantai". Ini mungkin bukan jalan pintas yang langsung memberikan hasil dalam jangka pendek, tetapi kemungkinan besar adalah satu-satunya jalur yang berkelanjutan dan benar dalam evolusi jangka panjang Web3. Kita sedang menyaksikan sebuah lompatan arsitektur yang mirip dengan transisi dari CPU inti tunggal ke OS multi-inti/benang, dan mungkin, bentuk awal sistem operasi asli Web3 tersembunyi di sini.