تقرير البحث العميق في الحوسبة المتوازية Web3: المسار النهائي للتوسع الأصلي

١. المقدمة: التوسع هو موضوع أبدي، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية

منذ ظهور نظام blockchain ، واجهت هذه المشكلة الأساسية المتمثلة في توسيع السعة. من الصعب تجاوز قيود الأداء لكل من Bitcoin و Ethereum ، مما يشكل تباينًا واضحًا مع أنظمة Web2 التقليدية. هذه ليست مشكلة يمكن حلها ببساطة عن طريق زيادة عدد الخوادم ، بل تنبع من القيود النظامية في التصميم الأساسي لـ blockchain.

على مدى العقد الماضي، شهدت الصناعة العديد من محاولات التوسع، من صراع توسيع البيتكوين إلى تقسيم الإيثيريوم، من قنوات الحالة إلى Rollup. على الرغم من أن Rollup كحل توسيع رئيسي حاليًا قد زاد من TPS، إلا أنه لم يصل بعد إلى "العمق" الحقيقي لأداء "سلسلة واحدة" في الأساس.

بدأت الحوسبة المتوازية داخل السلسلة تكتسب اهتمامًا. إنها تحاول إعادة بناء محرك التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على الذرية في سلسلة واحدة، لترقية تقنية البلوكشين من "وضع الخيط الواحد" إلى "نظام الحوسبة المتزامنة العالية". وهذا قد يؤدي ليس فقط إلى تحقيق زيادة في القدرة على المعالجة بمئات الأضعاف، بل قد يصبح أيضًا مفتاحًا لانفجار تطبيقات العقود الذكية.

في الواقع، تم اعتماد نماذج تحسين مثل البرمجة المتوازية والجدولة غير المتزامنة على نطاق واسع في Web2. بينما فشلت البلوكشين كنظام حسابي أكثر تحفظًا في الاستفادة الكاملة من هذه الأفكار. كانت سلاسل جديدة مثل Solana هي الأولى في إدخال التوازي، بينما استكشفت مشاريع مثل Monad وMegaETH المزيد من الآليات مثل التنفيذ المتسلسل والتزامن المتفائل.

يمكن القول إن الحوسبة المتوازية ليست مجرد تحسين للأداء، بل هي تحول نموذجي في نموذج تنفيذ blockchain. إنها تعيد تعريف المنطق الأساسي مثل تجميع المعاملات والوصول إلى الحالة. إذا كانت Rollup هي "نقل التنفيذ إلى خارج السلسلة"، فإن الحوسبة المتوازية داخل السلسلة هي "بناء نواة حوسبة فائقة"، مما يوفر بنية تحتية مستدامة لتطبيقات Web3 في المستقبل.

بعد تزايد التماثل في سباق Rollup، أصبح التوازي داخل السلسلة متغيرًا حاسمًا في المنافسة على Layer1 في الدورة الجديدة. هذه ليست مجرد منافسة تقنية، بل هي أيضًا صراع على النماذج. من المحتمل أن تنشأ الجيل التالي من منصات التنفيذ السيادية في عالم Web3 من هذه المعركة.

٢. صورة شاملة لنموذج التوسع: خمسة أنواع من المسارات، كل منها يركز على جوانب مختلفة

تُعتبر التوسعة كموضوع مركزي في تطور تكنولوجيا السلاسل العامة، وقد أوجدت جميع مسارات التكنولوجيا السائدة تقريبًا على مدى العقد الماضي. في هذه المنافسة "لجعل السلسلة تعمل بشكل أسرع"، تفرعت في النهاية خمس مسارات أساسية، لكل منها تركيز خاص:

1. التوسع على السلسلة: زيادة حجم الكتلة مباشرة، تقصير وقت إنتاج الكتلة، إلخ. سهل التنفيذ ولكنه يعرض لمخاطر المركزية، ويعتبر حالياً كحل مساعد.

2. التوسع خارج السلسلة: مثل قنوات الحالة، السلاسل الجانبية. يمكن أن تعزز بشكل كبير من السعة، ولكن تواجه مشاكل في نموذج الثقة، وأمان الأموال، وغيرها.

3. Layer2 Rollup: الحل الأكثر شعبية للتوسع حاليا. يتم تحقيق التوسع من خلال التنفيذ خارج السلسلة والتحقق على السلسلة.

4. سلسلة الكتل المعيارية: تفكيك الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل، بحيث تكمل سلاسل متخصصة متعددة وظائف مختلفة. مرنة ولكنها تزيد من تكلفة التزامن بين الأنظمة.

5. المعالجة المتوازية داخل السلسلة: من خلال تغيير بنية محرك التنفيذ، تحقيق معالجة متزامنة للمعاملات داخل السلسلة. يلزم إعادة كتابة منطق جدولة VM، وإدخال آلية جدولة الحاسوب الحديثة.

تُظهر هذه الفئات الخمس من المسارات توازن blockchain بين الأداء، التوافق، الأمان، والتعقيد. كل حل له مزاياه وعيوبه، مما يشكل صورة شاملة لترقية نموذج حساب Web3.

٣. خريطة تصنيف الحوسبة المتوازية: خمسة مسارات من الحساب إلى التعليمات

تُعتبر الحوسبة المتوازية كتحسين عميق لطبقة التنفيذ، ويمكن تقسيمها إلى خمسة مسارات تقنية:

1. التوازي على مستوى الحساب: ممثلة بسولانا، بناءً على فصل الحساب - الحالة، تحديد ما إذا كانت هناك تعارضات بين المعاملات.

2. التوازي على مستوى الكائن: مثل Aptos و Sui، تم تقديم مفهوم "كائن الحالة" الأكثر دقة لإجراء الجدولة.

3. التوازي على مستوى المعاملات: مثل Monad وSei، بناء رسم بياني للاعتماد حول المعاملة التجارية بأكملها، وتنفيذ التدفق المتزامن.

4. التوازي على مستوى الآلة الافتراضية: مثل MegaETH، يتم دمج القدرة على التزامن في منطق جدولة التعليمات الأساسية للآلة الافتراضية.

5. التوازي على مستوى التعليمات: الاقتباس من فكرة التنفيذ غير المتسلسل لوحدات المعالجة المركزية الحديثة، وتحليل الجدولة وإعادة ترتيب العمليات بشكل متوازي.

تعكس هذه الأنواع الخمسة من المسارات من الخشونة إلى الدقة تكرار المنطق المتوازي وزيادة تعقيد النظام. إنها تمثل تحول نموذج حساب البلوكشين من دفتر الأستاذ التقليدي إلى بيئة تنفيذ موزعة عالية الأداء.

أربعة، تحليل عميق لمساري القوة الرئيسيين: Monad مقابل MegaETH

الخطتان التكنولوجيتان الرئيسيتان اللتان تركز عليهما السوق الحالية هما Monad و MegaETH.

تتبنى Monad مسار "إعادة البناء"، مستلهمة من أنظمة قواعد البيانات الحديثة، لإعادة تعريف محرك تنفيذ blockchain بشكل جذري. تشمل تقنياتها الأساسية التحكم المتفائل في التزامن، وجدولة DAG للمعاملات، والهدف هو تحقيق مليون TPS. تحتفظ Monad بالتوافق مع Solidity، من خلال طبقة لغة وسيطة لتحقيق "التوافق السطحي، وإعادة البناء الأساسية".

تسلك MegaETH مسار "التوافقية"، حيث تحاول زرع القدرة على المعالجة المتوازية على أساس EVM الحالي. لا تغير بناء الجملة الخاص بـ Solidity، بل تعيد بناء نموذج تنفيذ التعليمات في EVM، وتدخل آليات مثل العزل على مستوى الخيوط والتنفيذ غير المتزامن. هذه الطريقة أكثر ودية تجاه نظام إيثريوم البيئي، ومن المتوقع أن تتصدر في التنفيذ في L2 Rollup.

يمثل كل منهما اتجاهين مختلفين في تكنولوجيا التوازي: يسعى Monad لتحقيق اختراق في النمط، بينما يسعى MegaETH إلى تحسين تدريجي. إنهما مناسبان لمجموعات مطورين ورؤى بيئية مختلفة، وقد يشكلان تكاملاً في بنية blockchain المعيارية في المستقبل.

خمسة، الفرص والتحديات المستقبلية للحوسبة المتوازية

الحوسبة المتوازية جلبت إمكانيات جديدة لـ Web3:

1. إزالة سقف التطبيق: دعم الألعاب على السلسلة ذات التفاعل عالي التردد، وعملاء الذكاء الاصطناعي في الوقت الحقيقي وغيرها أصبح ممكنًا.

2. إعادة تشكيل نمط التطوير: سيفي التفكير المتوازي بتغيير أنماط تصميم العقود الذكية، مما يخلق سلاسل أدوات جديدة.

3. التعاون المعياري: يمكن أن تتعاون الحوسبة المتوازية مع مكونات معيارية أخرى مثل Celestia و EigenLayer( لتشكيل بنية عالية الأداء.

ومع ذلك، تواجه الحوسبة المتوازية العديد من التحديات:

1. التحديات التقنية: ضمان اتساق الحالة، استراتيجيات معالجة النزاعات وغيرها لا تزال بحاجة إلى突破.

2. مخاطر الأمان: تحتاج إلى مواجهة أسطح الهجوم الجديدة في بيئة متعددة الخيوط.

3. الانتقال البيئي: استعداد المطورين للتكيف مع النموذج الجديد هو المفتاح.

4. حاجز الإدراك: كيفية تقليل حاجز استخدام الحوسبة المتوازية هو المفتاح للتعميم.

السادس، الخاتمة: هل الحوسبة المتوازية هي أفضل طريق لتوسيع Web3 الأصلي؟

على الرغم من أن تنفيذ الحساب المتوازي صعب، إلا أنه قد يكون أقرب مسار للتوسع لطبيعة blockchain. فهو يعيد بناء نموذج التنفيذ من الجذور مع الحفاظ على نموذج الثقة الأساسي لل blockchain. توفر هذه الطريقة التوسعية "المولودة في السلسلة" مساحة أداء مستدامة للتطبيقات المعقدة في المستقبل.

نحن نشهد قفزة معمارية تشبه الانتقال من أنظمة التشغيل أحادية النواة إلى متعددة النواة. إعادة هيكلة الحوسبة المتوازية لا تعيد تشكيل "معمارية السلسلة" فحسب، بل أيضًا "روح السلسلة". على الرغم من أن هذه ليست طريقة سريعة لتحقيق النتائج على المدى القصير، إلا أنها قد تكون الحل المستدام الوحيد في التطور الطويل الأمد لـ Web3. ربما تكون نواة نظام التشغيل الأصلي لـ Web3 مخبأة في هذه التجارب المتوازية داخل السلاسل.