チェーン外非同期並行モデルは、Actorエージェント/ Actor Model)を代表とし、別の並列計算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(非ブロック同期モデル)として、各エージェントが独立して動作する"エージェントプロセス"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行方式を採用しています。代表的なプロジェクトには、AO、ICP、Cartesiなどがあります。
ダブル仮想マシンの並行実行)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、開発者がニーズに応じて適切な実行環境を選択できるようにしています。このダブル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、並行実行を通じて取引処理能力を向上させます。
Web3並列計算の全景：オンチェーン実行からマルチチェーン協調へのスケーリング進化
Web3並行計算セクター全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？
ブロックチェーンの「不可能三角」(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おり、つまりブロックチェーンプロジェクトは「究極の安全性、誰もが参加できる、高速処理」を同時に実現することが難しい。スケーラビリティという永遠のテーマに関して、現在市場にある主流のブロックチェーンのスケーリングソリューションは、パラダイムによって区別されており、以下を含みます:
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、オンチェーン並列計算、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おり、「マルチレイヤー協調、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。本記事では、並列計算を主流とした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、ブロック内部のトランザクション/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つの大きなカテゴリに分けられ、それぞれが異なる性能の追求、開発モデル、アーキテクチャの哲学を代表します。順に並列粒度はますます細かくなり、並列強度はさらに高くなり、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性と実装の難易度もますます高くなります。
チェーン外非同期並行モデルは、Actorエージェント/ Actor Model)を代表とし、別の並列計算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(非ブロック同期モデル)として、各エージェントが独立して動作する"エージェントプロセス"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行方式を採用しています。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やシャーディング拡張ソリューションは、システムレベルの並行機構に属し、チェーン内の並列計算には含まれません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによって拡張を実現しており、単一のブロック/仮想マシン内部の並行性を向上させるものではありません。この種の拡張ソリューションは本稿の焦点ではありませんが、私たちはそれをアーキテクチャの理念の類似性を比較するために使用します。
二、EVM システムの並列強化チェーン: 互換性の中で性能の限界を突破する
イーサリアムの直列処理アーキテクチャは、これまでにシャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなどの多くの拡張試行を経てきましたが、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果たしていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、開発者の基盤とエコシステムのポテンシャルが最も豊富な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系の並行強化チェーンは、エコシステムの互換性と実行性能の向上を兼ね備えた重要な道筋として、新たな拡張進化の重要な方向性となりつつあります。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、高い同時実行性と高スループットのシナリオに向けたEVMの並行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Layer1ブロックチェーンで、パイプライン処理(Pipelining)という基本的な並列の概念に基づき、コンセンサス層で非同期実行(Asynchronous Execution)、実行層で楽観的並行実行(Optimistic Parallel Execution)を実現しています。さらに、コンセンサス層とストレージ層では、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。
パイプライン処理：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプラインはモナドの並行実行の基本理念であり、その核心的思想はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立したステージに分割し、これらのステージを並行処理して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。各ステージは独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを越えた同時処理を実現し、最終的にスループットの向上と遅延の低減を達成します。これらのステージには、取引提案(提案)、コンセンサス達成(コンセンサス)、取引実行(実行)、ブロック提出(コミット)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
従来のブロックチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常、同期プロセスであり、この直列モデルはパフォーマンスの拡張を著しく制限しています。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサスレイヤーの非同期、実行レイヤーの非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間(、確認遅延)を大幅に短縮し、システムをより弾力的にし、プロセスをより細分化し、リソースの利用率を高めます。
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、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少なく変更し、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に競合を検出することで並行性を実現します。これは性能向上版のイーサリアムに近く、成熟度が高く、EVMエコシステムの移行が容易で、EVMの世界の並行加速器です。
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) MegaETH の並列計算メカニズムの解析
MonadのL1ポジショニングとは異なり、MegaETHはEVM互換のモジュラー高性能並列実行層として位置付けられ、独立したL1パブリックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層###Execution Layer(またはモジュラーコンポーネントとしても機能します。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、および状態を隔離して独立してスケジュール可能な最小単位に構築し、チェーン内での高並列実行と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提唱する主要な革新点は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG)有向非巡回状態依存グラフ(とモジュラー同期メカニズムであり、共同で「チェーン内スレッド化」に向けた並行実行システムを構築します。
Micro-VM)マイクロ仮想マシン(アーキテクチャ:アカウントはスレッドである
MegaETHは「各アカウントに対して1つのミニ仮想マシン)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のための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(を通じて通信し、同期呼び出しではなく、大量のVMが独立して実行され、独立したストレージを持ち、自然に並列化されています。
状態依存DAG:依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントステートアクセス関係に基づいた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、各トランザクション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。競合のないトランザクションは直接並行して実行でき、依存関係のあるトランザクション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一貫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の上に構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージ伝達を使用して、従来のEVMの逐次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で)再帰的に実行されず(、コントラクトAからB、BからCに呼び出す際には、各呼び出しが非同期化され、ブロック待機を必要としません; コールスタックは非同期呼び出しグラフ)コールグラフ(に展開されます; 取引処理=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。
要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機械モデルを打破し、アカウントを単位としてマイクロバーチャルマシンのカプセル化を実現し、状態依存グラフを通じて取引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。それは「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、次世代の高性能チェーン上システムを構築するためのパラダイムレベルの新しい考え方を提供します。
MegaETHは再構築の道を選択しました：アカウントとコントラクトを完全に独立したVMとして抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列性の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、複雑さを制御するのはさらに難しく、Ethereumの理念に基づくスーパー分散型オペレーティングシステムに近いです。
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MonadとMegaETHのデザイン理念は、分割)Sharding(とは大きく異なります: 分割はブロックチェーンを複数の独立したサブチェーン)分割 Shards(に横方向に切り分け、各サブチェーンが一部の取引と状態を担当し、ネットワーク層での単一チェーンの制限を打破します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を維持し、実行層でのみ横方向に拡張し、単一チェーン内部での限界並行実行最適化を通じて性能を突破します。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2つの方向性を代表しています。
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MonadやMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、スループット最適化パスに主に集中し、チェーン内のTPSを向上させることを核心目標としています。)Deferred Execution(と)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はモジュラーでフルスタックの並列L1ブロックチェーンネットワークであり、その核心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、メインネットと特殊処理ネットワーク)SPNs(の協調作業を通じて、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(や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: