Panorama del sector de computación paralela en Web3: Innovaciones en la arquitectura de Monad, MegaETH y Pharos

Mapa panorámico de la pista de computación paralela en Web3: ¿la mejor solución para la expansión nativa?

I. Introducción: La evolución tecnológica de la computación paralela en blockchain

El "triángulo imposible" de la blockchain (Blockchain Trilemma) que incluye "seguridad", "descentralización" y "escalabilidad" revela la compensación esencial en el diseño de sistemas de blockchain, es decir, que es difícil para los proyectos de blockchain lograr simultáneamente "máxima seguridad, participación universal y procesamiento rápido". En cuanto a la "escalabilidad", este tema eterno, las soluciones de escalado de blockchain más importantes en el mercado se clasifican según paradigmas, incluyendo:

  • Ejecución de escalado mejorado: mejora de la capacidad de ejecución en el lugar, como paralelización, GPU y múltiples núcleos.
  • Escalado por aislamiento de estado: partición horizontal del estado/Shard, por ejemplo, fragmentación, UTXO, múltiples subredes
  • Escalado de tipo outsourcing fuera de la cadena: realiza la ejecución fuera de la cadena, por ejemplo, Rollup, Coprocesador, DA
  • Desacoplamiento estructural de la expansión: modularidad de la arquitectura, funcionamiento colaborativo, por ejemplo, cadenas modulares, ordenadores compartidos, Rollup Mesh
  • Escalado asíncrono y concurrente: modelo Actor, aislamiento de procesos, impulsado por mensajes, como agentes, cadenas asíncronas multihilo

Las soluciones de escalado de blockchain incluyen: computación paralela en la cadena, Rollup, fragmentación, módulos DA, estructura modular, sistema Actor, compresión de pruebas zk, arquitectura Stateless, etc., abarcando múltiples niveles de ejecución, estado, datos y estructura, siendo un sistema completo de escalado "multicapa y combinación modular". Este artículo se centra en las formas de escalado con computación paralela como la principal.

Paralelismo intra-cadena (, enfocado en la ejecución paralela de transacciones/instrucciones dentro de bloques. Según el mecanismo de paralelismo, su forma de escalabilidad se puede dividir en cinco grandes categorías, cada una representando diferentes objetivos de rendimiento, modelos de desarrollo y filosofías de arquitectura. A medida que se avanza en la clasificación, la granularidad del paralelismo se vuelve cada vez más fina, la intensidad del paralelismo es cada vez más alta, la complejidad de la programación y la dificultad de implementación también aumentan.

  • Paralelismo a nivel de cuenta (Account-level): representa el proyecto Solana
  • Paralelismo a nivel de objeto (Object-level): representa el proyecto Sui
  • Paralelismo a nivel de transacción (Transaction-level): representa el proyecto Monad, Aptos
  • Llamada de nivel/MicroVM en paralelo: representa el proyecto MegaETH
  • Paralelismo a nivel de instrucciones (Instruction-level): representa el proyecto GatlingX

Modelo de concurrencia asíncrona fuera de la cadena, representado por el sistema de agentes actores (Modelo de Agente/Actor), que pertenece a otro paradigma de cálculo paralelo. Como un sistema de mensajería cruzada/asíncrona (modelo de no sincronización de bloques), cada Agente funciona como un "proceso inteligente independiente", enviando mensajes de manera asíncrona en paralelo, impulsado por eventos y sin necesidad de programación sincronizada. Proyectos representativos incluyen AO, ICP, Cartesi, entre otros.

Los conocidos Rollup o soluciones de escalado por fragmentación pertenecen a mecanismos de concurrencia a nivel de sistema y no a la computación paralela dentro de la cadena. Logran la escalabilidad mediante "la ejecución paralela de múltiples cadenas/dominios de ejecución", en lugar de aumentar la paralelización dentro de un solo bloque/máquina virtual. Este tipo de soluciones de escalado no son el enfoque principal de este artículo, pero aún así las utilizaremos para comparar las similitudes y diferencias en los conceptos arquitectónicos.

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Dos, Cadena de mejora paralela EVM: Rompiendo los límites de rendimiento en la compatibilidad

La arquitectura de procesamiento en serie de Ethereum ha evolucionado hasta hoy, pasando por múltiples intentos de escalado como el sharding, Rollup y arquitecturas modularizadas, pero el cuello de botella en el rendimiento de la capa de ejecución aún no ha tenido un avance fundamental. Sin embargo, al mismo tiempo, EVM y Solidity siguen siendo las plataformas de contratos inteligentes con la mayor base de desarrolladores y potencial ecosistémico en la actualidad. Por lo tanto, las cadenas paralelas que mejoran el sistema EVM, como una ruta clave que equilibra la compatibilidad ecosistémica y la mejora del rendimiento de ejecución, están convirtiéndose en una dirección importante para la evolución del nuevo ciclo de escalado. Monad y MegaETH son los proyectos más representativos en esta dirección, construyendo arquitecturas de procesamiento paralelo de EVM orientadas a escenarios de alta concurrencia y alto rendimiento, a partir de la ejecución de retraso y la descomposición de estado, respectivamente.

) Análisis del mecanismo de cálculo paralelo de Monad

Monad es una blockchain de alto rendimiento Layer1 rediseñada para la máquina virtual de Ethereum (EVM), basada en la idea básica de procesamiento en paralelo (Pipelining), con ejecución asíncrona en la capa de consenso (Asynchronous Execution) y ejecución paralela optimista en la capa de ejecución (Optimistic Parallel Execution). Además, en la capa de consenso y almacenamiento, Monad introduce un protocolo BFT de alto rendimiento (MonadBFT) y un sistema de bases de datos especializado (MonadDB), logrando una optimización de extremo a extremo.

Pipelining: Mecanismo de ejecución paralela de múltiples etapas

Pipelining es la idea básica de la ejecución paralela de los Monads, y su concepto central es descomponer el proceso de ejecución de la cadena de bloques en múltiples etapas independientes y procesar estas etapas de manera paralela, formando una arquitectura de tubería tridimensional. Cada etapa se ejecuta en hilos o núcleos independientes, logrando un procesamiento concurrente entre bloques, y finalmente alcanzando el objetivo de mejorar el rendimiento y reducir la latencia. Estas etapas incluyen: Propuesta de transacción (Propose), consenso (Consensus), ejecución de transacciones (Execution) y compromiso de bloques (Commit).

Ejecución Asíncrona: Desacoplamiento Asíncrono de Consenso y Ejecución

En cadenas tradicionales, el consenso y la ejecución de transacciones suelen ser procesos síncronos, y este modelo secuencial limita gravemente la escalabilidad del rendimiento. Monad logra la asincronía en la capa de consenso, la capa de ejecución y el almacenamiento a través de "ejecución asíncrona". Esto reduce significativamente el tiempo de bloque y la latencia de confirmación, haciendo que el sistema sea más resiliente, con procesos más segmentados y una mayor eficiencia en el uso de recursos.

Diseño central:

  • El proceso de consenso (capa de consenso) solo se encarga de ordenar las transacciones, no de ejecutar la lógica de los contratos.
  • El proceso de ejecución (capa de ejecución) se activa de forma asíncrona después de que se complete el consenso.
  • Una vez completado el consenso, entra inmediatamente en el proceso de consenso del siguiente bloque, sin necesidad de esperar a que se complete la ejecución.

Ejecución Paralela Optimista:乐观并行执行

Ethereum tradicional utiliza un modelo de ejecución estrictamente secuencial para las transacciones, con el fin de evitar conflictos de estado. En cambio, Monad adopta una estrategia de "ejecución paralela optimista", lo que mejora significativamente la velocidad de procesamiento de transacciones.

Mecanismo de ejecución:

  • Monad ejecutará todas las transacciones en paralelo de manera optimista, asumiendo que la mayoría de las transacciones no tienen conflictos de estado entre sí.
  • Ejecutar simultáneamente un "Detector de Conflictos (Conflict Detector###)" para monitorear si las transacciones acceden al mismo estado (como conflictos de lectura/escritura).
  • Si se detecta un conflicto, las transacciones en conflicto se volverán a ejecutar de forma serializada para asegurar la corrección del estado.

Monad eligió un camino compatible: altera lo menos posible las reglas de EVM, logrando la paralelización durante el proceso de ejecución mediante la escritura diferida del estado y la detección dinámica de conflictos, pareciendo más una versión de alto rendimiento de Ethereum, con buena madurez que facilita la migración del ecosistema EVM, siendo un acelerador de paralelización en el mundo EVM.

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) Análisis del mecanismo de computación en paralelo de MegaETH

A diferencia de la posición L1 de Monad, MegaETH se posiciona como una capa de ejecución paralela de alto rendimiento y modular compatible con EVM, que puede funcionar tanto como una cadena pública L1 independiente, como una capa de mejora de ejecución sobre Ethereum (Execution Layer) o un componente modular. Su objetivo de diseño central es descomponer la lógica de cuentas, el entorno de ejecución y el estado en unidades mínimas que se puedan programar de forma independiente, con el fin de lograr una ejecución de alta concurrencia y una capacidad de respuesta de baja latencia dentro de la cadena. La clave de la innovación propuesta por MegaETH radica en: arquitectura Micro-VM + DAG de Dependencia de Estado (Directed Acyclic Graph) y un mecanismo de sincronización modular, que en conjunto construyen un sistema de ejecución paralela orientado a "la threadización dentro de la cadena".

Micro-VM (micro máquina virtual) arquitectura: cuenta es hilo

MegaETH introduce un modelo de ejecución de "una micro máquina virtual (Micro-VM) por cuenta", que "hilo" el entorno de ejecución, proporcionando la unidad de aislamiento mínima para la programación en paralelo. Estas VM se comunican entre sí a través de mensajes asíncronos (Asynchronous Messaging), en lugar de llamadas síncronas, lo que permite que un gran número de VM se ejecute de manera independiente y almacene de forma independiente, lo que resulta en una paralelización natural.

Dependencia del Estado DAG: Mecanismo de programación impulsado por gráfico de dependencias

MegaETH ha construido un sistema de programación DAG basado en relaciones de acceso al estado de la cuenta, que mantiene en tiempo real un gráfico de dependencias global (Dependency Graph). Cada transacción modela las cuentas que se modifican y las cuentas que se leen como relaciones de dependencia. Las transacciones sin conflictos se pueden ejecutar en paralelo directamente, mientras que las transacciones con relaciones de dependencia se programarán en orden secuencial o se retrasarán de acuerdo a un orden topológico. El gráfico de dependencias asegura la consistencia del estado y la no escritura duplicada durante el proceso de ejecución en paralelo.

Ejecución asíncrona y mecanismo de devolución de llamada

B

En resumen, MegaETH rompe con el modelo tradicional de máquina de estados de un solo hilo EVM, implementando un encapsulamiento de micro máquinas virtuales a nivel de cuenta, programando transacciones a través de un gráfico de dependencias de estado, y utilizando un mecanismo de mensajes asíncronos en lugar de una pila de llamadas síncronas. Es una plataforma de computación paralela rediseñada desde la "estructura de cuentas → arquitectura de programación → flujo de ejecución" en todos sus dimensiones, proporcionando nuevas ideas a nivel de paradigma para construir el próximo sistema de cadena de alto rendimiento.

MegaETH ha elegido un camino de reestructuración: abstraer completamente las cuentas y contratos en una VM independiente, liberando un potencial de paralelismo extremo a través de la programación de ejecución asincrónica. Teóricamente, el límite de paralelismo de MegaETH es más alto, pero también es más difícil controlar la complejidad, más parecido a un sistema operativo superdistribuido bajo la filosofía de Ethereum.

Monad y MegaETH tienen conceptos de diseño bastante diferentes del sharding: el sharding divide la cadena de bloques en múltiples subcadenas independientes (shards), cada una responsable de parte de las transacciones y del estado, rompiendo las limitaciones de una sola cadena para escalar a nivel de red; mientras que Monad y MegaETH mantienen la integridad de una sola cadena, expandiéndose horizontalmente solo en la capa de ejecución, optimizando la ejecución paralela extrema dentro de la cadena única para superar el rendimiento. Ambos representan dos direcciones en el camino de escalabilidad de blockchain: el refuerzo vertical y la expansión horizontal.

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Los proyectos de computación paralela como Monad y MegaETH se centran principalmente en la optimización del rendimiento, con el objetivo central de mejorar el TPS dentro de la cadena, logrando un procesamiento paralelo a nivel de transacciones o cuentas a través de la ejecución diferida (Deferred Execution) y la arquitectura de micromáquinas virtuales (Micro-VM). Pharos Network, como una red de blockchain L1 modular y de pila completa, tiene un mecanismo de computación paralela central conocido como "Rollup Mesh". Esta arquitectura, a través de la colaboración entre la red principal y las redes de procesamiento especializadas (SPNs), admite un entorno de múltiples máquinas virtuales (EVM y Wasm) e integra tecnologías avanzadas como pruebas de conocimiento cero (ZK) y entornos de ejecución confiables (TEE).

Análisis del mecanismo de cálculo paralelo Rollup Mesh:

  1. Procesamiento de tuberías asincrónicas de ciclo de vida completo (Full Lifecycle Asynchronous Pipelining): Pharos desacopla las distintas etapas de la transacción (como consenso, ejecución, almacenamiento) y adopta un enfoque de procesamiento asincrónico, lo que permite que cada etapa se realice de manera independiente y en paralelo, mejorando así la eficiencia general del procesamiento.
  2. Ejecución paralela de doble máquina virtual (Dual VM Parallel Execution): Pharos admite dos entornos de máquina virtual, EVM y WASM, lo que permite a los desarrolladores elegir el entorno de ejecución adecuado según sus necesidades. Esta arquitectura de doble VM no solo mejora la flexibilidad del sistema, sino que también aumenta la capacidad de procesamiento de transacciones mediante la ejecución paralela.
  3. Redes de Procesamiento Especial (SPNs): Las SPNs son componentes clave en la arquitectura de Pharos, similares a subredes modularizadas, diseñadas específicamente para manejar tipos particulares de tareas o aplicaciones. A través de las SPNs, Pharos puede lograr una asignación dinámica de recursos y un procesamiento paralelo de tareas, lo que mejora aún más la escalabilidad y el rendimiento del sistema.
  4. Consenso modular y mecanismo de restaking (Modular Consensus & Restaking): Pharos introduce un mecanismo de consenso flexible que admite múltiples modelos de consenso (como PBFT, PoS, PoA), y logra un intercambio seguro y una integración de recursos entre la red principal y los SPNs a través del protocolo de restaking.

Además, Pharos ha reconstruido el modelo de ejecución desde la capa base del motor de almacenamiento mediante tecnologías como árboles de Merkle de múltiples versiones, codificación diferencial (Delta Encoding), direccionamiento versionado (Versioned Addressing) y empuje ADS (ADS Pushdown), lanzando el motor de almacenamiento de alto rendimiento nativo de blockchain, Pharos Store, logrando un alto rendimiento.

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NotGonnaMakeItvip
· 07-19 16:28
Otra vez son esos conceptos vacíos que toman a la gente por tonta.
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token_therapistvip
· 07-19 16:24
Yo, ¿no es esto todavía拼tps?
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PerpetualLongervip
· 07-19 16:14
comprar la caída aumentando la posicióning solo queda media botella de salsa de soja sin invertir en ella caída rompe el costo al cien por ciento reposición de márgen no miro la capitalización de mercado miro la técnica esta ola no es algo que los comerciantes bajistas o los inversores minoristas puedan manejar.
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