Web3の並列計算デプス解析:ブロックチェーンのスケーラビリティの究極の道を探る

Web3並列計算デプス研究報告:ネイティブスケーリングの究極の道

一、前言:拡張は永遠の命題であり、並行は究極の戦場です。

ブロックチェーンシステムは誕生以来、拡張性という核心的な問題に直面しています。ビットコインやイーサリアムのパフォーマンスのボトルネックは突破が難しく、従来のWeb2システムとは対照的です。これは単にハードウェアを増やすことで解決できるものではなく、ブロックチェーンの基盤となる設計における体系的な制限に起因しています。

過去10年間、業界は様々なスケーリングソリューションを試みてきました。ビットコインのスケーリング論争からイーサリアムのシャーディング、状態チャネルからRollupまで。Rollupは現在の主流ソリューションとして、オフチェーン実行を通じて性能向上を実現しましたが、依然としてブロックチェーンの基本的な「シングルチェーン性能」の真の限界には達していません。

したがって、チェーン内の並行計算は徐々に新たな焦点となっています。これは、単一チェーン構造を維持しながら、実行エンジンを完全に再構築し、ブロックチェーンを単一スレッドモードから高並行計算システムへとアップグレードしようとしています。これにより、数百倍のスループットの向上が期待できるだけでなく、スマートコントラクトアプリケーションの爆発的な普及の重要な前提条件となる可能性があります。

実際、Web2はすでに並列プログラミングなどの最適化モデルを採用しています。ブロックチェーンはより原始的な計算システムとして、これらの並列思想を十分に活用できていません。いくつかの新興のパブリックチェーンは、並列アーキテクチャの探索を開始し、現代のオペレーティングシステムにますます近い特徴を示しています。

並行計算は性能最適化だけでなく、ブロックチェーン実行モデルのパラダイム転換点でもあると言えます。それは取引処理の基本論理を再定義し、未来のWeb3ネイティブアプリケーションに持続可能なインフラ支援を提供します。Rollupの収束後、チェーン内の並行性は新たなLayer1競争の決定的な要素となっています。これは単なる技術競争ではなく、パラダイムの争いでもあります。Web3の次世代主権実行プラットフォームは、この並行戦の中から誕生する可能性が高いです。

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二、拡張パラダイムの全景図:五つのルート、それぞれの重点

拡張はパブリックチェーン技術の進化における重要なテーマであり、過去10年間のほぼすべての主流技術パスを生み出しました。この"チェーンをより速く走らせる方法"の競争は、最終的に5つの基本的なルートに分化し、それぞれのルートには独自の技術哲学と適用シーンがあります。

第一のタイプは最も直接的なオンチェーンスケーリングであり、ブロックサイズの増加やブロック生成時間の短縮などが含まれます。この方法は単一チェーンの整合性を保持しますが、中央集権のリスクに触れやすく、現在は他のメカニズムの補助的な役割を果たすことが多いです。

第二のタイプはオフチェーン拡張で、状態チャネルとサイドチェーンを代表します。これは大部分の取引をオフチェーンに移し、主チェーン上でのみ決済を行います。理論的には無限にスループットを拡張できるが、信頼モデルなどの問題に直面しています。

第三のタイプは現在最も人気のあるLayer2 Rollupです。チェーン外での実行とチェーン上での検証を通じてスケーリングを実現し、分散化と高性能の間でバランスを取っています。しかし、データの利用可能性への依存などのボトルネックも存在します。

第四類は近年興起したモジュラー型ブロックチェーンで、ブロックチェーンのコア機能を異なる専門チェーンにデカップリングします。これにより柔軟性が向上しますが、システムの複雑さも増します。

最後のタイプは、チェーン内の並列計算であり、実行エンジンのアーキテクチャを変更することで取引の同時処理を実現します。これには、VMスケジューリングロジックの書き換えと、現代のコンピュータシステムのスケジューリングメカニズムの導入が必要です。これは、チェーン内の整合性を損なうことなく、現代のシステム性能の限界に近づくことを試みています。

これらの5つのパスは、パフォーマンス、コンポーザビリティ、安全性、複雑性の間のブロックチェーンのトレードオフを反映しています。各方案にはそれぞれの長所と短所があり、Web3コンピューティングパラダイムのアップグレードの全景を形成しています。将来的にWeb3は高度に並列化された実行時代に向かう可能性が高く、チェーン内の並列処理がこの長期戦争の最終戦場となるかもしれません。

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三、並行計算分類図譜:アカウントから命令までの五大パス

ブロックチェーンのスケーラビリティ技術の進化において、並列計算は徐々にコアな道となっています。実行モデルから出発し、並列計算は五つの技術的な道に分けることができます: アカウントレベル、オブジェクトレベル、トランザクションレベル、バーチャルマシンレベル、そして命令レベルの並列です。これら五つの道は、粗粒度から細粒度まで、並列ロジックの不断の細分化とシステムの複雑さの上昇を反映しています。

アカウントレベルの並行処理はSolanaを代表とし、アカウント-ステートのデカップリング設計に基づいて、静的分析を通じて取引の競合を判断します。構造が明確な取引の処理に適していますが、複雑なシナリオでは並行度が低下する可能性があります。

オブジェクトレベルの並行性はさらに細分化され、より細かい粒度の「ステートオブジェクト」を単位としてスケジューリングされます。AptosとSuiはこの方向の探求者であり、特にSuiはMove言語を通じて精密なリソース管理を実現しています。この方法はより汎用性がありますが、同時に開発の複雑性も高めています。

トランザクションレベルの並行性は、Monad、Sei、Fuelを代表とし、全体のトランザクションに依存関係グラフを構築します。それはトランザクションを原子単位と見なし、スケジューラーを通じて並行してパイプライン実行を行います。このメカニズムは理論的にスループット能力が最も高いですが、非常に複雑な依存関係の管理を必要とします。

仮想マシンレベルの並列処理は、並行処理能力をVMの基盤に組み込むことを意味します。MegaETHはEVMを再設計し、マルチスレッドによる同時実行の契約コードをサポートしようとしています。この方法は既存のEVMとの完全な互換性を必要とし、大きな課題となります。

命令レベルの並列性は最も細かい粒度のパスであり、現代のCPU設計思想に由来しています。FuelチームはFuelVMにおいて初歩的に命令再配置モデルを導入しました。長期的には、これがブロックチェーンとハードウェア設計を新たな高みに引き上げる可能性があります。

この5つのパスは、チェーン内の並行計算の発展スペクトルを構成し、ブロックチェーン計算モデルが従来の台帳から高性能の分散実行環境への移行を示しています。異なるパブリックチェーンの並行パスの選択は、その未来のエコシステムのキャパシティの上限とコア競争力を決定します。

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4. 2つのメイントラックの深い理解:Monad vs MegaETH

並行計算のマルチパスにおいて、MonadとMegaETHは最も注目される主力技術ラインの2つを代表しています。それぞれ「リコンストラクティビズム」と「コンパチビリズム」の並行パラダイム競争を象徴し、高性能チェーンに対する市場の想像に深く影響を及ぼしています。

Monadは「計算原教旨主義」路線を採用し、現代のデータベースやマルチコアシステムからインスピレーションを得て、ブロックチェーン実行エンジンを再定義しています。そのコア技術には楽観的同時実行制御、トランザクションDAGスケジューリング、乱序実行などが含まれ、目標は取引処理性能を百万TPSの規模に向上させることです。Monadは取引の実行とソートを完全にデカップリングし、複雑なスケジューラを通じてパイプライン並列実行を実現します。技術的な実現は非常に複雑ですが、理論的にはスループットを前例のない高さにまで押し上げることが可能です。

MonadはEVM互換性を放棄しておらず、中間言語層を通じてSolidity開発をサポートしています。この"表層互換、底層再構築"の戦略は、Ethereumエコシステムへの友好を維持しつつ、底層実行の潜在能力を最大限に引き出します。Monadは高性能の主権チェーンになる可能性があるだけでなく、Layer 2ネットワークの理想的な実行層や、さらには他のチェーンの"プラグイン可能な高性能カーネル"にもなり得ます。

対照的に、MegaETHはより保守的なアプローチを取り、既存のEVM基盤に並行能力を埋め込もうとしています。EVM仕様を覆すのではなく、命令実行モデルを再構築し、スレッド隔離や非同期実行などのメカニズムを導入しています。これにより、開発者は既存のコントラクトを変更することなく性能向上を得ることができ、イーサリアムエコシステムにとって非常に魅力的です。

MegaETHのコアの突破は、VMのマルチスレッドスケジューリングにあります。非同期コールスタックと実行コンテキストの分離を導入し、"並行EVMコンテキスト"を同時に実行します。このメカニズムは、現代のブラウザのJavaScriptのマルチスレッドモデルに似ており、メインスレッドの決定性を保持しながら、高性能な非同期スケジューリングを導入しています。MegaETHは、あるEVM L2ネットワークに実装される可能性が高く、一旦大規模に採用されれば、既存の技術スタックの上でほぼ100倍の性能向上を実現できます。

MonadとMegaETHは並列技術の2つの実装アプローチを表しており、ブロックチェーンの発展における"再構築派"と"互換派"の古典的対立を反映しています。前者はパラダイムの突破を追求し、全体の実行ロジックを再構築します。一方、後者は漸進的な最適化を追求し、既存のエコシステムを尊重した上で性能向上を推進します。両者にはそれぞれの利点があり、異なる開発者グループとエコシステムビジョンにサービスを提供しています。

将来的なモジュラー型ブロックチェーンアーキテクチャにおいて、MonadはRollupの「実行サービス」モジュールになる可能性があり、MegaETHは主流のL2のパフォーマンスアクセラレータープラグインになる可能性があります。両者はWeb3世界の高性能分散実行エンジンを共同で構成するかもしれません。

5 並列コンピューティングの将来の可能性と課題

並列計算が理論から実践へと移行する中で、その潜在能力はますます具体化しています。一方で、新しい開発パラダイムやビジネスモデルが「チェーン上の高性能」を中心に再定義され始めています。例えば、より複雑なチェーンゲームのロジックや、よりリアルなAIエージェントのライフサイクルなどです。もう一方では、並列計算がもたらすのは性能の向上だけでなく、開発者の認識の境界やエコシステムの移行コストにおける構造的変革でもあります。

機会の観点から見ると、並列計算はまずアプリケーションの天井を解除します。現在、DeFi、ゲーム、ソーシャルアプリケーションは状態のボトルネックとガスコストに制約されており、高頻度の相互作用をサポートすることが難しいです。並列計算は取引DAG、非同期コンテキストなどのメカニズムを通じて、「チェーン上のゲームエンジン」や「チェーン上のAIエージェント」などの突破を実現し、Web3を「取引は資産」から「相互作用はエージェント」への新しいパラダイムに推進します。

次に、開発者ツールチェーンとVM抽象レイヤーは並列化によって再構築される。新世代の並列スマートコントラクトフレームワーク、最適化コンパイラ、並行デバッガーなどのツールが急速に台頭する。同時に、モジュラー型ブロックチェーンは並列計算に理想的な実現パスを提供する。Monadは実行モジュールとしてL2に挿入され、MegaETHはEVMの代替としてデプロイされ、CelestiaやEigenLayerなどと組み合わせて高性能の統合アーキテクチャを形成する。

しかし、並列計算は多くの課題にも直面しています。技術的な側面では、最も重要な問題は状態並行性の一貫性の保証とトランザクションの競合処理です。チェーン上の環境は実行の競合に対する許容度が非常に低く、スケジューラは強力な依存グラフの構築と競合予測能力を備えている必要があります。また、マルチスレッド実行のセキュリティモデルはまだ完全には確立されておらず、状態の隔離メカニズムや新しい再入攻撃などの問題は早急に解決する必要があります。

より隠蔽的な課題は、エコロジーとメンタルの両面から来ます。開発者が新しいパラダイムに移行する意欲、並行設計手法を習得できるかどうか、性能のためにある程度の可読性を犠牲にすることを厭わないかどうか、これらのソフトな問題こそが並行計算がエコシステムのポテンシャルを形成できるかどうかの鍵となります。過去に多くの高性能だが開発者の支援が欠けていたパブリックチェーンの静寂は、エコシステムの重要性を私たちに思い出させます。したがって、並行計算プロジェクトは最強のエンジンを作るだけでなく、最も穏やかなエコロジーの移行パスを設計する必要があります。

最終、並列計算の未来は、システムエンジニアリングの勝利であると同時に、エコロジー設計の試練でもあります。それは私たちにチェーンの本質を再考させるでしょう: 中央集権的決済機なのか、それともグローバル分散リアルタイム状態協調者なのか?もし後者であれば、状態スループット、取引同時実行、契約応答能力などの要素がチェーンの価値を定義する核心指標となります。そして、この飛躍を達成する並列計算のパラダイムは、新しいサイクルにおいて最も複利効果を持つインフラストラクチャープリミティブとなり、Web3全体の計算パラダイムの転換点を構成する可能性があります。

六、結語:並行計算、Web3ネイティブのスケーリングにおける最良の道は?

すべてのWeb3のパフォーマンスの限界を探る道の中で、並列計算は最も実現しやすいわけではありませんが、ブロックチェーンの本質に最も近いかもしれません。これは、スループットを得るためにオフチェーンに移行したり、非中央集権を犠牲にしたりするのではなく、チェーンの原子性と確定性を保持しながら、実行モデルを根本的に再構築しようとしています。この「チェーンネイティブ」のスケーリング方式は、ブロックチェーンのコア信頼モデルを保持するだけでなく、将来のより複雑なオンチェーンアプリケーションのために持続可能なパフォーマンス基盤を確保しています。

並行計算の難しさと魅力はその構造性にあります。モジュール化が「チェーンのアーキテクチャ」を再構築するなら、並行計算が再構築するのは「チェーンの魂」です。これは短期的に効果が得られる近道ではないかもしれませんが、Web3の長期的な進化の中で唯一持続可能な正しい道である可能性があります。私たちは、単一コアCPUからマルチコア/スレッドOSへのアーキテクチャの飛躍を目の当たりにしていますが、Web3ネイティブオペレーティングシステムの雛形は、ひょっとするとここに隠れているのかもしれません。

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コメント
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ContractSurrendervip
· 07-31 13:20
古い話の拡張がまた来たのか?
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ChainSpyvip
· 07-31 13:20
本当に苦しみ 10年も終わらない
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BankruptWorkervip
· 07-31 13:04
ハードウェアを積み上げるよりも、基盤を最適化した方がいい。
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LiquidatedAgainvip
· 07-31 13:03
売り切れたら上昇、買い終わったら下落、ああ、またレポートでロングポジションの夢が砕けた一日だ
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