Будущее масштабирования: панорама треков параллельных вычислений Web3

Автор: 0xjacobzhao и ChatGPT

«Трилемма блокчейна» 4o «безопасность», «децентрализация» и «масштабируемость» раскрывают существенный компромисс в проектировании блокчейн-систем, то есть блокчейн-проектам трудно достичь «чрезвычайной безопасности, в которой каждый может участвовать, и высокой скорости обработки» одновременно. В ответ на вечную тему «масштабируемости» основные решения для масштабирования блокчейна на рынке разделены в соответствии с парадигмами, в том числе:

• Масштабирование с улучшением выполнения: Улучшение возможностей выполнения in situ, таких как параллелизм, GPU и многоядерное

• масштабирование с изолированным состоянием: Горизонтально разделенное состояние/шард, такое как шардинг, UTXO и многоподсеть

• Аутсорсинговое масштабирование вне сети: Перенос выполнения вне сети, Например, Rollup, Coprocessor, DA

• структура, разделяющая масштабирование: модульная архитектура, совместная работа, такая как цепочка модулей, общий секвенсор, Rollup Mesh

• асинхронное параллельное масштабирование: модель актора, изоляция процесса, управляемая сообщениями, например, агент, многопоточная асинхронная цепочка

  Решение для масштабирования блокчейна включает в себя: параллельные вычисления в цепочке, свертку, шардинг, модуль DA, модульную структуру, систему акторов, сжатие zk proof, архитектуру без сохранения состояния и т. д., охватывающие несколько уровней выполнения, состояния, данных и структуры, и представляет собой полную систему масштабирования «многоуровневой совместной работы и комбинации модулей». В этой статье основное внимание уделяется методам масштабирования, которые являются основными для параллельных вычислений.

  Внутрицепочечный параллелизм, который фокусируется на параллельном выполнении внутриблочных транзакций/инструкций. В соответствии с параллельным механизмом, его методы масштабирования можно разделить на пять категорий, каждая из которых представляет собой различные стремления к производительности, модели разработки и философии архитектуры, причем параллельная гранулярность становится все тоньше и тоньше, интенсивность параллелизма становится все выше и выше, сложность планирования становится все выше и выше, а сложность программирования и реализация также становятся все выше и выше.

  • Account-level: Представляет проект Solana

  • Object-level: Представляет проект Sui

  • Transaction-level: Представляет проект Monad, Aptos

  • Call-level / MicroVM: Представляет проект MegaETH

  • Параллелизм на уровне инструкций: Представляет проект GatlingX

  Модель асинхронного параллелизма вне цепочки, представленная моделью Actor / Actor Model, относится к другой парадигме параллельных вычислений, как кроссчейн/асинхронная система сообщений (модель синхронизации без блоков), каждый агент выполняется независимо как «агентский процесс», асинхронные сообщения в параллельном режиме, управляемые событиями, без синхронного планирования, репрезентативные проекты, такие как AO, ICP, Cartesi и т.д.

  Хорошо известная схема свертки или масштабирования шардов относится к механизму параллелизма на системном уровне, а не к внутрицепочечным параллельным вычислениям. Они достигают масштабирования за счет «параллельного запуска нескольких цепочек/доменов выполнения», а не увеличения параллелизма в пределах одного блока/виртуальной машины. Этот тип решения для масштабирования не является предметом обсуждения в этой статье, но мы все же будем использовать его для сравнения сходств и различий в архитектурных концепциях.