# Web3パラレルコンピューティングの全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューションは？## 一、前言：ブロックチェーンの並列計算技術の進化ブロックチェーンの「不可能三角」（Blockchain Trilemma）「セキュリティ」、「脱中央集権」、「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ます。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極限のセキュリティ、誰もが参加可能、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関して、現在市場にある主流のブロックチェーンの拡張ソリューションは、パラダイムに基づいて区別されています。* 実行の強化された拡張：実行能力を向上させる、例えば並列処理、GPU、マルチコア* ステートアイソレーション型スケーリング：水平分割ステート/シャード、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Rollup、Coprocessor、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* 非同期並行型のスケーリング：アクターモデル、プロセスの分離、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、オンチェーンの並列計算、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、並列計算を主流としたスケーリング方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。並列メカニズムによって分類すると、その拡張方法は5つの大きなカテゴリに分けることができ、それぞれが異なる性能追求、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性と実装の難易度もますます高くなります。* アカウントレベルの並行（Account-level）： プロジェクトSolanaを代表する* オブジェクトレベルの並行処理（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:Monad、Aptosを表します* コールレベル/マイクロVMの並行（Call-level/MicroVM）: プロジェクトMegaETHを代表*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であり、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、これは別の並列計算のパラダイムに属します。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く）として、各エージェントは独立して動作する「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なしで並行に処理されます。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であり、チェーン内の並列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」ことでスケーリングを実現しており、単一のブロック/仮想マシン内の並行度を向上させるものではありません。このようなスケーリングソリューションは本記事の主要な議論の焦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の理念の類似点と相違点を比較するために使用します。! 【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の複数回のスケーリング試行を経てきましたが、実行層のスループットの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は依然として現在最も開発者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性となっています。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ーンに向けた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）向けに再設計された高性能Layer1ブロックチェーンであり、パイプライン処理（Pipelining）という基本的な並列概念に基づいて、コンセンサス層での非同期実行（Asynchronous Execution）や実行層での楽観的並行実行（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。**パイプライニング：多段階パイプライン並列実行メカニズム**パイプライン処理は、モナドの並行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、これらの段階を並行して処理することによって、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。各段階は独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを超えた並行処理を実現し、最終的にスループットの向上とレイテンシの低減を達成します。これらの段階には、取引提案（Propose）、コンセンサスの達成（Consensus）、取引の実行（Execution）、およびブロックのコミット（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大きく制限しています。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、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）は取引の順序付けのみを担当し、契約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した後、次のブロックのコンセンサスプロセスに即座に入ります。実行の完了を待つ必要はありません。**楽観的並列実行：オプティミスティックパラレルエグゼキューション**従来のイーサリアムは、状態の競合を回避するために厳密な直列モデルを使用し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は楽観的にすべてのトランザクションを並行して実行し、ほとんどのトランザクション間に状態の競合がないと仮定します。* 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状態にアクセスしているか（読み取り/書き込みの競合）を監視します。* 競合が検出された場合、競合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動かさず、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、性能版のイーサリアムのようです。成熟度が高く、EVMエコシステムの移行を容易に実現でき、EVM世界の並行アクセラレーターです。### 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行実行層として位置づけられ、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）やモジュール化コンポーネントとしても利用可能です。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境と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として、チェーン内での高い同時実行性と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要なイノベーションは、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向非巡回状態依存グラフ）およびモジュール化同期メカニズムであり、これにより「チェーン内スレッド化」を目指した並行実行システムを構築します。**マイクロVM（微仮想マシン）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1つの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」して並行スケジューリングの最小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）を介して通信し、同期呼び出しではなく、多くのVMが独立して実行、独立して保存され、自然に並行します。**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、アカウントステート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カル順序に従って直列または遅延してスケジュールされます。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、アクターモデルの非同期メッセージングと同様に、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、従来のEVMシリアルコールの問題を解決します。 コントラクト呼び出しは非同期 (非再帰的実行) であり、コントラクト A -> B -> C が呼び出されると、各呼び出しはブロック待機せずに非同期になります。 呼び出し履歴は、非同期呼び出しグラフに展開されます。 トランザクション処理 = 非同期グラフの走査 + 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の単一スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位で微小な仮想マシンのパッケージ化を実現し、状態依存グラフを用いて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージ機構を同期呼び出しスタックの代わりに使用しています。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レベルの新しいアプローチを提供します。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行性を引き出します。理論的には、MegaETHの並行性の上限はより高いですが、複雑さの制御が難しくなり、イーサリアム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に近くなります。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複数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取引と状態を担当することで、単一チェーンの制限を打破し、ネットワーク層の拡張を実現する。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を維持しつつ、実行層での横方向の拡張を行い、単一チェーン内での極限並列実行の最適化によって性能を突破する。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やMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内の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）とマイクロ仮想マシン（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はモジュール化されたフルスタックのL1ブロックチェーンネットワークであり、その核心的な並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれます。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および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ン処理（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）を分離し、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進行できるようにし、全体の処理効率を向上させます。2. デュアルVM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、並行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型のサブネットワークに似ています。SPNsを通じて、Pharosはリソースの動的割り当て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向上させます。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、リステーキングプロトコル（Restaking）を通じてメインネットとSPNの間での安全な共有とリソース統合を実現しています。さらに、PharosはマルチバージョンMerkleツリー、デルタエンコーディング、バージョンアドレッシング、ADSプッシュダウン技術を通じて、ストレージエンジンのベースから実行モデルを再構築し、ネイティブブロックチェーンの高性能ストレージエンジンPharos Storeを導入し、高スループットを実現しました。
Web3並列コンピューティングトラック:Monad、MegaETH、Pharosのアーキテクチャイノベーション
Web3パラレルコンピューティングの全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューションは？
一、前言：ブロックチェーンの並列計算技術の進化
ブロックチェーンの「不可能三角」（Blockchain Trilemma）「セキュリティ」、「脱中央集権」、「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ます。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極限のセキュリティ、誰もが参加可能、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関して、現在市場にある主流のブロックチェーンの拡張ソリューションは、パラダイムに基づいて区別されています。
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、オンチェーンの並列計算、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、並列計算を主流としたスケーリング方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。並列メカニズムによって分類すると、その拡張方法は5つの大きなカテゴリに分けることができ、それぞれが異なる性能追求、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であり、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、これは別の並列計算のパラダイムに属します。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く）として、各エージェントは独立して動作する「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なしで並行に処理されます。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であり、チェーン内の並列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」ことでスケーリングを実現しており、単一のブロック/仮想マシン内の並行度を向上させるものではありません。このようなスケーリングソリューションは本記事の主要な議論の焦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の理念の類似点と相違点を比較するために使用します。
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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の複数回のスケーリング試行を経てきましたが、実行層のスループットの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は依然として現在最も開発者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性となっています。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ーンに向けた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）向けに再設計された高性能Layer1ブロックチェーンであり、パイプライン処理（Pipelining）という基本的な並列概念に基づいて、コンセンサス層での非同期実行（Asynchronous Execution）や実行層での楽観的並行実行（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。
パイプライニング：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプライン処理は、モナドの並行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、これらの段階を並行して処理することによって、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。各段階は独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを超えた並行処理を実現し、最終的にスループットの向上とレイテンシの低減を達成します。これらの段階には、取引提案（Propose）、コンセンサスの達成（Consensus）、取引の実行（Execution）、およびブロックのコミット（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大きく制限しています。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、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ます。
コアデザイン：
楽観的並列実行：オプティミスティックパラレルエグゼキューション
従来のイーサリアムは、状態の競合を回避するために厳密な直列モデルを使用し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動かさず、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、性能版のイーサリアムのようです。成熟度が高く、EVMエコシステムの移行を容易に実現でき、EVM世界の並行アクセラレーターです。
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行実行層として位置づけられ、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）やモジュール化コンポーネントとしても利用可能です。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境と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として、チェーン内での高い同時実行性と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要なイノベーションは、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向非巡回状態依存グラフ）およびモジュール化同期メカニズムであり、これにより「チェーン内スレッド化」を目指した並行実行システムを構築します。
マイクロVM（微仮想マシン）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1つの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」して並行スケジューリングの最小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）を介して通信し、同期呼び出しではなく、多くのVMが独立して実行、独立して保存され、自然に並行します。
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、アカウントステート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カル順序に従って直列または遅延してスケジュールされます。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、アクターモデルの非同期メッセージングと同様に、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、従来のEVMシリアルコールの問題を解決します。 コントラクト呼び出しは非同期 (非再帰的実行) であり、コントラクト A -> B -> C が呼び出されると、各呼び出しはブロック待機せずに非同期になります。 呼び出し履歴は、非同期呼び出しグラフに展開されます。 トランザクション処理 = 非同期グラフの走査 + 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の単一スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位で微小な仮想マシンのパッケージ化を実現し、状態依存グラフを用いて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージ機構を同期呼び出しスタックの代わりに使用しています。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レベルの新しいアプローチを提供します。
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行性を引き出します。理論的には、MegaETHの並行性の上限はより高いですが、複雑さの制御が難しくなり、イーサリアム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に近くなります。
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複数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取引と状態を担当することで、単一チェーンの制限を打破し、ネットワーク層の拡張を実現する。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を維持しつつ、実行層での横方向の拡張を行い、単一チェーン内での極限並列実行の最適化によって性能を突破する。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やMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内の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）とマイクロ仮想マシン（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はモジュール化されたフルスタックのL1ブロックチェーンネットワークであり、その核心的な並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれます。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および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:
さらに、PharosはマルチバージョンMerkleツリー、デルタエンコーディング、バージョンアドレッシング、ADSプッシュダウン技術を通じて、ストレージエンジンのベースから実行モデルを再構築し、ネイティブブロックチェーンの高性能ストレージエンジンPharos Storeを導入し、高スループットを実現しました。