Informe de investigación sobre la profundidad de la computación paralela en Web3: la ruta definitiva para la escalabilidad nativa
Introducción: La escalabilidad es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo
Desde su creación, los sistemas de blockchain han enfrentado el problema central de la escalabilidad. Los cuellos de botella en el rendimiento de Bitcoin y Ethereum son mucho menores que los de los sistemas tradicionales de Web2. Esto no se puede resolver simplemente aumentando los servidores, sino que proviene de las limitaciones sistémicas en el diseño subyacente de la blockchain: el dilema de "descentralización, seguridad y escalabilidad".
Durante la última década, hemos sido testigos de innumerables intentos de escalado, desde la disputa de escalado de Bitcoin hasta la fragmentación de Ethereum, desde canales de estado hasta Rollup y blockchains modulables. Rollup, como la solución de escalado predominante en la actualidad, aunque ha logrado un aumento significativo en TPS, no ha tocado el verdadero límite de "rendimiento de cadena única" en la capa base de la blockchain, especialmente en el aspecto de la ejecución que sigue limitado por el cálculo secuencial en la cadena.
El cálculo paralelo dentro de la cadena se está convirtiendo gradualmente en el foco de la industria. Intenta reestructurar por completo el motor de ejecución mientras mantiene la atomicidad de una sola cadena, actualizando la blockchain de "ejecución de transacciones en serie" a un sistema de alta concurrencia de "multihilo + canalización + programación de dependencias". Esto no solo podría traer mejoras en el rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la base clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
La computación paralela desafía el modelo fundamental de ejecución de contratos inteligentes, redefiniendo la lógica básica de empaquetado de transacciones, acceso al estado, relaciones de llamadas y disposición de almacenamiento. Su objetivo no es solo mejorar el rendimiento, sino también proporcionar un soporte de infraestructura verdaderamente sostenible para las aplicaciones nativas de Web3 en el futuro.
Después de que la pista de Rollup se vuelva homogénea, la paralelización en la cadena se está convirtiendo en una variable decisiva en la competencia de Layer1 del nuevo ciclo. Esto no solo es una competencia tecnológica, sino también una lucha por el paradigma. La próxima generación de plataformas de ejecución soberana en el mundo Web3, probablemente surgirá de esta lucha de paralelización en la cadena.
Panorama del paradigma de escalabilidad: cinco tipos de rutas, cada una con su énfasis
La escalabilidad, como uno de los temas más importantes, persistentes y difíciles de abordar en la evolución de la tecnología de cadenas públicas, ha dado lugar a la aparición y evolución de casi todos los caminos tecnológicos principales en la última década. Desde la disputa sobre el tamaño del bloque de Bitcoin, esta competencia técnica sobre "cómo hacer que la cadena funcione más rápido", ha terminado diversificándose en cinco rutas básicas, cada una de las cuales aborda el cuello de botella desde diferentes ángulos, con su propia filosofía técnica, dificultad de implementación, modelos de riesgo y escenarios aplicables.
La primera categoría de rutas es la expansión en cadena más directa, representada por prácticas como aumentar el tamaño de los bloques, acortar el tiempo de creación de bloques, o mejorar la capacidad de procesamiento a través de la optimización de la estructura de datos y el mecanismo de consenso. Este enfoque mantiene la simplicidad de la coherencia de la cadena única, siendo fácil de entender y desplegar, pero también es muy susceptible a riesgos de centralización, aumento de los costos de operación de los nodos y mayor dificultad de sincronización, por lo que en el diseño actual ya no es la solución central principal, sino que se ha convertido más en un complemento auxiliar para otros mecanismos.
La segunda categoría de rutas es la expansión fuera de la cadena, representada por los canales de estado y las cadenas laterales. La idea básica de esta ruta es trasladar la mayor parte de las actividades de transacción fuera de la cadena, escribiendo solo el resultado final en la cadena principal, que actúa como la capa final de liquidación. Aunque esta idea puede teóricamente escalar indefinidamente en términos de rendimiento, los problemas relacionados con el modelo de confianza en las transacciones fuera de la cadena, la seguridad de los fondos y la complejidad de la interacción limitan su aplicación.
La tercera ruta es la más popular y ampliamente desplegada actualmente, la ruta de Layer2 Rollup. Este método logra la escalabilidad a través de un mecanismo de ejecución fuera de la cadena y verificación en la cadena. Optimistic Rollup y ZK Rollup tienen sus ventajas: el primero es rápido y tiene alta compatibilidad, pero enfrenta problemas de retraso en el período de desafío y mecanismos de prueba de fraude; el segundo es muy seguro, tiene buena capacidad de compresión de datos, pero es complejo de desarrollar y su compatibilidad con EVM es insuficiente.
La cuarta categoría de rutas es la arquitectura modular de blockchain que ha surgido en los últimos años, representada por Celestia, Avail, EigenLayer, entre otros. Esta dirección aboga por desacoplar completamente las funciones centrales de blockchain - ejecución, consenso, disponibilidad de datos, liquidación - para que múltiples cadenas especializadas cumplan diferentes funciones, y luego se combinen en una red escalable mediante protocolos de cadena cruzada.
La última categoría de rutas es la ruta de optimización de cálculo paralelo dentro de la cadena. A diferencia de las cuatro categorías anteriores que se centran principalmente en la "división horizontal" desde el nivel estructural, el cálculo paralelo enfatiza la "actualización vertical", es decir, dentro de una sola cadena, logrando el procesamiento concurrente de transacciones atómicas al cambiar la arquitectura del motor de ejecución. Solana fue uno de los primeros proyectos en llevar el concepto de VM paralelo al sistema a nivel de cadena. Proyectos de nueva generación como Monad, Sei, Fuel y MegaETH van un paso más allá al intentar introducir ideas de vanguardia como la ejecución en tuberías, la concurrencia optimista, la partición de almacenamiento y el desacoplamiento paralelo, construyendo un núcleo de ejecución de alto rendimiento similar a una CPU moderna.
Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta las instrucciones
En el contexto de la continua evolución de las tecnologías de escalado en blockchain, la computación paralela se ha convertido gradualmente en la ruta central para la superación del rendimiento. A partir del modelo de ejecución, al revisar el desarrollo de esta línea técnica, podemos trazar un mapa clasificador claro de la computación paralela, que se puede dividir en cinco rutas técnicas: paralelismo a nivel de cuenta, paralelismo a nivel de objeto, paralelismo a nivel de transacción, paralelismo a nivel de máquina virtual y paralelismo a nivel de instrucción. Estas cinco rutas, desde un nivel de granularidad grueso hasta uno fino, son tanto un proceso de refinamiento continuo de la lógica paralela como una ruta en la que la complejidad del sistema y la dificultad de programación aumentan constantemente.
El primer nivel de paralelismo a nivel de cuenta se representa con el paradigma de Solana. Este modelo se basa en un diseño desacoplado de cuenta-estado, analizando estáticamente el conjunto de cuentas involucradas en las transacciones para determinar si existen relaciones de conflicto. Si los conjuntos de cuentas accedidos por dos transacciones no se superponen, se pueden ejecutar de manera concurrente en múltiples núcleos. Este mecanismo es muy adecuado para manejar transacciones con estructuras claras y entradas y salidas definidas, especialmente en programas de rutas predecibles como DeFi. Sin embargo, su suposición inherente es que el acceso a las cuentas es predecible y que las dependencias de estado se pueden inferir estáticamente, lo que hace que, al enfrentarse a contratos inteligentes complejos, surjan problemas de ejecución conservadora y disminución del paralelismo.
Basado en el modelo de cuentas, nos adentramos en un nivel técnico de paralelismo a nivel de objetos. El paralelismo a nivel de objetos introduce una abstracción semántica de recursos y módulos, programando la concurrencia a nivel de "objetos de estado" con un mayor grado de granularidad. Aptos y Sui son importantes exploradores en esta dirección, especialmente el último, que a través del sistema de tipos lineales del lenguaje Move, define en tiempo de compilación la propiedad y la mutabilidad de los recursos, permitiendo así un control preciso de los conflictos de acceso a los recursos en tiempo de ejecución. Este enfoque es más versátil y escalable en comparación con el paralelismo a nivel de cuentas, ya que puede cubrir lógicas de lectura y escritura de estado más complejas, y sirve de forma natural a escenarios de alta heterogeneidad como juegos, redes sociales e IA.
El paralelismo a nivel de transacciones, que da un paso más, es la dirección explorada por la nueva generación de cadenas de alto rendimiento representadas por Monad, Sei y Fuel. Este camino ya no considera el estado o la cuenta como la unidad mínima de paralelismo, sino que construye un gráfico de dependencias en torno a toda la transacción misma. Se considera la transacción como una unidad de operación atómica, construyendo un gráfico de transacciones a través de análisis estático o dinámico, y confiando en un planificador para llevar a cabo la ejecución en tuberías concurrentes. Este diseño permite que el sistema maximice la paralelización sin necesidad de comprender completamente la estructura del estado subyacente. Monad es especialmente notable, ya que combina tecnologías modernas de motores de bases de datos como control de concurrencia optimista, planificación de tuberías paralelas y ejecución fuera de orden, acercando la ejecución de la cadena al paradigma del "programador de GPU".
La paralelización a nivel de máquina virtual incrusta directamente la capacidad de ejecución concurrente en la lógica de programación de instrucciones a nivel de VM, buscando romper completamente las limitaciones inherentes a la ejecución secuencial de EVM. MegaETH, como "experimento de super máquina virtual" dentro del ecosistema de Ethereum, está intentando rediseñar EVM para que soporte la ejecución concurrente de código de contratos inteligentes en múltiples hilos. Su base permite que cada contrato se ejecute de manera independiente en diferentes contextos de ejecución a través de mecanismos como la ejecución segmentada, la separación de estados y las llamadas asíncronas, y utiliza una capa de sincronización paralela para asegurar la consistencia final.
La última categoría de ruta, es decir, la paralelización a nivel de instrucción más fina y con la mayor barrera técnica. Su idea proviene de la ejecución fuera de orden y la canalización de instrucciones en el diseño moderno de CPU. Este paradigma sostiene que, dado que cada contrato inteligente se compila finalmente en instrucciones de bytecode, es completamente posible, al igual que una CPU ejecuta el conjunto de instrucciones x86, realizar un análisis de planificación y reordenamiento paralelo de cada operación. El equipo de Fuel ya ha introducido un modelo de ejecución reordenable a nivel de instrucción en su FuelVM, y a largo plazo, una vez que el motor de ejecución de blockchain implemente la ejecución predictiva y el reordenamiento dinámico de las dependencias de instrucciones, su paralelización alcanzará un límite teórico.
Dos grandes pistas de poder en profundidad: Monad vs MegaETH
En la evolución de múltiples caminos de la computación paralela, las dos principales rutas tecnológicas que más se enfocan en el mercado, que generan más voces y presentan la narrativa más completa, son sin duda "construir una cadena de computación paralela desde cero", representada por Monad, y "la revolución de la paralelización interna de EVM", representada por MegaETH. Estas dos no solo son las direcciones de investigación y desarrollo en las que los ingenieros de criptografía están más intensamente involucrados, sino que también son los dos extremos más determinantes en la competencia de rendimiento de computadoras Web3 en la actualidad.
Monad es un "fundamentalista del cálculo" absoluto, cuya filosofía de diseño no tiene como objetivo ser compatible con el EVM existente, sino que se inspira en bases de datos modernas y sistemas de múltiples núcleos de alto rendimiento para redefinir la forma en que funciona el motor de ejecución de blockchain en su nivel más básico. Su sistema tecnológico central se basa en mecanismos maduros en el campo de las bases de datos, como el control de concurrencia optimista, la programación de transacciones DAG, la ejecución fuera de orden y las tuberías de procesamiento por lotes, con el objetivo de elevar el rendimiento del procesamiento de transacciones de la cadena a niveles de millones de TPS. En la arquitectura de Monad, la ejecución y el orden de las transacciones se desacoplan por completo; el sistema primero construye un gráfico de dependencias de transacciones y luego lo pasa a un programador para su ejecución paralela en tubería. Todas las transacciones se consideran unidades atómicas de transacción, con conjuntos de lectura/escritura y instantáneas de estado claramente definidos; el programador realiza una ejecución optimista basada en el gráfico de dependencias y, en caso de conflicto, lleva a cabo retrocesos y reejecuciones.
Y lo más crucial es que Monad no ha renunciado a la interoperabilidad con EVM. A través de una capa intermedia similar a un "Lenguaje Intermedio Compatible con Solidity", apoya a los desarrolladores en la redacción de contratos utilizando la sintaxis de Solidity, mientras optimiza el lenguaje intermedio y programa la paralelización en el motor de ejecución. Esta estrategia de diseño de "compatibilidad superficial, reestructuración subyacente" permite que sea amigable para los desarrolladores del ecosistema de Ethereum y, al mismo tiempo, libera al máximo el potencial de ejecución subyacente, siendo una estrategia técnica típica de "tragar EVM y luego reconstruirlo".
A diferencia de la postura de "constructor de un nuevo mundo" de Monad, MegaETH es un tipo de proyecto completamente opuesto, que elige partir del mundo existente de Ethereum y lograr una mejora significativa en la eficiencia de ejecución con un costo de cambio muy bajo. MegaETH no derriba el estándar EVM, sino que se esfuerza por incorporar la capacidad de computación en paralelo en el motor de ejecución EVM existente, creando una versión futura de "EVM de múltiples núcleos". Su principio básico radica en la reestructuración completa del modelo de ejecución de instrucciones EVM actual, dotándolo de capacidades como aislamiento a nivel de hilo, ejecución asíncrona a nivel de contrato y detección de conflictos de acceso al estado, permitiendo así que múltiples contratos inteligentes se ejecuten simultáneamente en el mismo bloque y, finalmente, fusionen los cambios de estado. Este modelo requiere que los desarrolladores no modifiquen los contratos Solidity existentes, ni utilicen nuevos lenguajes o cadenas de herramientas, sino que, simplemente a través de la implementación del mismo contrato en la cadena MegaETH, pueden obtener beneficios significativos en el rendimiento.
La innovación central de MegaETH radica en su mecanismo de programación multihilo para la VM. La EVM tradicional utiliza un modelo de ejecución de hilo único basado en pila, donde cada instrucción se ejecuta de manera lineal y la actualización del estado debe ocurrir de manera sincronizada. MegaETH rompe con este patrón al introducir una pila de llamadas asíncronas y un mecanismo de aislamiento del contexto de ejecución, permitiendo la ejecución simultánea de "contextos EVM concurrentes". Cada contrato puede invocar su propia lógica en un hilo independiente, y todos los hilos, al momento de enviar finalmente el estado, realizan una detección y convergencia de conflictos de estado a través de una capa de sincronización paralela. Este mecanismo es muy similar al modelo multihilo de JavaScript en los navegadores modernos, ya que conserva la determinación del comportamiento del hilo principal, al tiempo que introduce un mecanismo de programación de alto rendimiento asíncrono en segundo plano.
Más importante aún, MegaETH opta por estar profundamente vinculado al ecosistema de Ethereum, y su principal punto de destino en el futuro probablemente será alguna red EVM L2 Rollup, como Optimism, Base o
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TokenDustCollector
· 07-30 08:30
¿Ya has entendido cómo funciona el juego de aprovechar el momento?
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OfflineNewbie
· 07-30 08:30
¿Cómo es que cada uno que hace ampliaciones es más ostentoso que el anterior?
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SnapshotLaborer
· 07-30 08:28
¿Otra vez va a haber expansión? Hacer ruedas nunca se detiene.
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GweiTooHigh
· 07-30 08:09
Se está enrollando demasiado rápido, L2 no puede seguir.
Explorando las cinco grandes rutas de la computación paralela en Web3: la solución definitiva para la escalabilidad nativa.
Informe de investigación sobre la profundidad de la computación paralela en Web3: la ruta definitiva para la escalabilidad nativa
Introducción: La escalabilidad es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo
Desde su creación, los sistemas de blockchain han enfrentado el problema central de la escalabilidad. Los cuellos de botella en el rendimiento de Bitcoin y Ethereum son mucho menores que los de los sistemas tradicionales de Web2. Esto no se puede resolver simplemente aumentando los servidores, sino que proviene de las limitaciones sistémicas en el diseño subyacente de la blockchain: el dilema de "descentralización, seguridad y escalabilidad".
Durante la última década, hemos sido testigos de innumerables intentos de escalado, desde la disputa de escalado de Bitcoin hasta la fragmentación de Ethereum, desde canales de estado hasta Rollup y blockchains modulables. Rollup, como la solución de escalado predominante en la actualidad, aunque ha logrado un aumento significativo en TPS, no ha tocado el verdadero límite de "rendimiento de cadena única" en la capa base de la blockchain, especialmente en el aspecto de la ejecución que sigue limitado por el cálculo secuencial en la cadena.
El cálculo paralelo dentro de la cadena se está convirtiendo gradualmente en el foco de la industria. Intenta reestructurar por completo el motor de ejecución mientras mantiene la atomicidad de una sola cadena, actualizando la blockchain de "ejecución de transacciones en serie" a un sistema de alta concurrencia de "multihilo + canalización + programación de dependencias". Esto no solo podría traer mejoras en el rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la base clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
La computación paralela desafía el modelo fundamental de ejecución de contratos inteligentes, redefiniendo la lógica básica de empaquetado de transacciones, acceso al estado, relaciones de llamadas y disposición de almacenamiento. Su objetivo no es solo mejorar el rendimiento, sino también proporcionar un soporte de infraestructura verdaderamente sostenible para las aplicaciones nativas de Web3 en el futuro.
Después de que la pista de Rollup se vuelva homogénea, la paralelización en la cadena se está convirtiendo en una variable decisiva en la competencia de Layer1 del nuevo ciclo. Esto no solo es una competencia tecnológica, sino también una lucha por el paradigma. La próxima generación de plataformas de ejecución soberana en el mundo Web3, probablemente surgirá de esta lucha de paralelización en la cadena.
Panorama del paradigma de escalabilidad: cinco tipos de rutas, cada una con su énfasis
La escalabilidad, como uno de los temas más importantes, persistentes y difíciles de abordar en la evolución de la tecnología de cadenas públicas, ha dado lugar a la aparición y evolución de casi todos los caminos tecnológicos principales en la última década. Desde la disputa sobre el tamaño del bloque de Bitcoin, esta competencia técnica sobre "cómo hacer que la cadena funcione más rápido", ha terminado diversificándose en cinco rutas básicas, cada una de las cuales aborda el cuello de botella desde diferentes ángulos, con su propia filosofía técnica, dificultad de implementación, modelos de riesgo y escenarios aplicables.
La primera categoría de rutas es la expansión en cadena más directa, representada por prácticas como aumentar el tamaño de los bloques, acortar el tiempo de creación de bloques, o mejorar la capacidad de procesamiento a través de la optimización de la estructura de datos y el mecanismo de consenso. Este enfoque mantiene la simplicidad de la coherencia de la cadena única, siendo fácil de entender y desplegar, pero también es muy susceptible a riesgos de centralización, aumento de los costos de operación de los nodos y mayor dificultad de sincronización, por lo que en el diseño actual ya no es la solución central principal, sino que se ha convertido más en un complemento auxiliar para otros mecanismos.
La segunda categoría de rutas es la expansión fuera de la cadena, representada por los canales de estado y las cadenas laterales. La idea básica de esta ruta es trasladar la mayor parte de las actividades de transacción fuera de la cadena, escribiendo solo el resultado final en la cadena principal, que actúa como la capa final de liquidación. Aunque esta idea puede teóricamente escalar indefinidamente en términos de rendimiento, los problemas relacionados con el modelo de confianza en las transacciones fuera de la cadena, la seguridad de los fondos y la complejidad de la interacción limitan su aplicación.
La tercera ruta es la más popular y ampliamente desplegada actualmente, la ruta de Layer2 Rollup. Este método logra la escalabilidad a través de un mecanismo de ejecución fuera de la cadena y verificación en la cadena. Optimistic Rollup y ZK Rollup tienen sus ventajas: el primero es rápido y tiene alta compatibilidad, pero enfrenta problemas de retraso en el período de desafío y mecanismos de prueba de fraude; el segundo es muy seguro, tiene buena capacidad de compresión de datos, pero es complejo de desarrollar y su compatibilidad con EVM es insuficiente.
La cuarta categoría de rutas es la arquitectura modular de blockchain que ha surgido en los últimos años, representada por Celestia, Avail, EigenLayer, entre otros. Esta dirección aboga por desacoplar completamente las funciones centrales de blockchain - ejecución, consenso, disponibilidad de datos, liquidación - para que múltiples cadenas especializadas cumplan diferentes funciones, y luego se combinen en una red escalable mediante protocolos de cadena cruzada.
La última categoría de rutas es la ruta de optimización de cálculo paralelo dentro de la cadena. A diferencia de las cuatro categorías anteriores que se centran principalmente en la "división horizontal" desde el nivel estructural, el cálculo paralelo enfatiza la "actualización vertical", es decir, dentro de una sola cadena, logrando el procesamiento concurrente de transacciones atómicas al cambiar la arquitectura del motor de ejecución. Solana fue uno de los primeros proyectos en llevar el concepto de VM paralelo al sistema a nivel de cadena. Proyectos de nueva generación como Monad, Sei, Fuel y MegaETH van un paso más allá al intentar introducir ideas de vanguardia como la ejecución en tuberías, la concurrencia optimista, la partición de almacenamiento y el desacoplamiento paralelo, construyendo un núcleo de ejecución de alto rendimiento similar a una CPU moderna.
Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta las instrucciones
En el contexto de la continua evolución de las tecnologías de escalado en blockchain, la computación paralela se ha convertido gradualmente en la ruta central para la superación del rendimiento. A partir del modelo de ejecución, al revisar el desarrollo de esta línea técnica, podemos trazar un mapa clasificador claro de la computación paralela, que se puede dividir en cinco rutas técnicas: paralelismo a nivel de cuenta, paralelismo a nivel de objeto, paralelismo a nivel de transacción, paralelismo a nivel de máquina virtual y paralelismo a nivel de instrucción. Estas cinco rutas, desde un nivel de granularidad grueso hasta uno fino, son tanto un proceso de refinamiento continuo de la lógica paralela como una ruta en la que la complejidad del sistema y la dificultad de programación aumentan constantemente.
El primer nivel de paralelismo a nivel de cuenta se representa con el paradigma de Solana. Este modelo se basa en un diseño desacoplado de cuenta-estado, analizando estáticamente el conjunto de cuentas involucradas en las transacciones para determinar si existen relaciones de conflicto. Si los conjuntos de cuentas accedidos por dos transacciones no se superponen, se pueden ejecutar de manera concurrente en múltiples núcleos. Este mecanismo es muy adecuado para manejar transacciones con estructuras claras y entradas y salidas definidas, especialmente en programas de rutas predecibles como DeFi. Sin embargo, su suposición inherente es que el acceso a las cuentas es predecible y que las dependencias de estado se pueden inferir estáticamente, lo que hace que, al enfrentarse a contratos inteligentes complejos, surjan problemas de ejecución conservadora y disminución del paralelismo.
Basado en el modelo de cuentas, nos adentramos en un nivel técnico de paralelismo a nivel de objetos. El paralelismo a nivel de objetos introduce una abstracción semántica de recursos y módulos, programando la concurrencia a nivel de "objetos de estado" con un mayor grado de granularidad. Aptos y Sui son importantes exploradores en esta dirección, especialmente el último, que a través del sistema de tipos lineales del lenguaje Move, define en tiempo de compilación la propiedad y la mutabilidad de los recursos, permitiendo así un control preciso de los conflictos de acceso a los recursos en tiempo de ejecución. Este enfoque es más versátil y escalable en comparación con el paralelismo a nivel de cuentas, ya que puede cubrir lógicas de lectura y escritura de estado más complejas, y sirve de forma natural a escenarios de alta heterogeneidad como juegos, redes sociales e IA.
El paralelismo a nivel de transacciones, que da un paso más, es la dirección explorada por la nueva generación de cadenas de alto rendimiento representadas por Monad, Sei y Fuel. Este camino ya no considera el estado o la cuenta como la unidad mínima de paralelismo, sino que construye un gráfico de dependencias en torno a toda la transacción misma. Se considera la transacción como una unidad de operación atómica, construyendo un gráfico de transacciones a través de análisis estático o dinámico, y confiando en un planificador para llevar a cabo la ejecución en tuberías concurrentes. Este diseño permite que el sistema maximice la paralelización sin necesidad de comprender completamente la estructura del estado subyacente. Monad es especialmente notable, ya que combina tecnologías modernas de motores de bases de datos como control de concurrencia optimista, planificación de tuberías paralelas y ejecución fuera de orden, acercando la ejecución de la cadena al paradigma del "programador de GPU".
La paralelización a nivel de máquina virtual incrusta directamente la capacidad de ejecución concurrente en la lógica de programación de instrucciones a nivel de VM, buscando romper completamente las limitaciones inherentes a la ejecución secuencial de EVM. MegaETH, como "experimento de super máquina virtual" dentro del ecosistema de Ethereum, está intentando rediseñar EVM para que soporte la ejecución concurrente de código de contratos inteligentes en múltiples hilos. Su base permite que cada contrato se ejecute de manera independiente en diferentes contextos de ejecución a través de mecanismos como la ejecución segmentada, la separación de estados y las llamadas asíncronas, y utiliza una capa de sincronización paralela para asegurar la consistencia final.
La última categoría de ruta, es decir, la paralelización a nivel de instrucción más fina y con la mayor barrera técnica. Su idea proviene de la ejecución fuera de orden y la canalización de instrucciones en el diseño moderno de CPU. Este paradigma sostiene que, dado que cada contrato inteligente se compila finalmente en instrucciones de bytecode, es completamente posible, al igual que una CPU ejecuta el conjunto de instrucciones x86, realizar un análisis de planificación y reordenamiento paralelo de cada operación. El equipo de Fuel ya ha introducido un modelo de ejecución reordenable a nivel de instrucción en su FuelVM, y a largo plazo, una vez que el motor de ejecución de blockchain implemente la ejecución predictiva y el reordenamiento dinámico de las dependencias de instrucciones, su paralelización alcanzará un límite teórico.
Dos grandes pistas de poder en profundidad: Monad vs MegaETH
En la evolución de múltiples caminos de la computación paralela, las dos principales rutas tecnológicas que más se enfocan en el mercado, que generan más voces y presentan la narrativa más completa, son sin duda "construir una cadena de computación paralela desde cero", representada por Monad, y "la revolución de la paralelización interna de EVM", representada por MegaETH. Estas dos no solo son las direcciones de investigación y desarrollo en las que los ingenieros de criptografía están más intensamente involucrados, sino que también son los dos extremos más determinantes en la competencia de rendimiento de computadoras Web3 en la actualidad.
Monad es un "fundamentalista del cálculo" absoluto, cuya filosofía de diseño no tiene como objetivo ser compatible con el EVM existente, sino que se inspira en bases de datos modernas y sistemas de múltiples núcleos de alto rendimiento para redefinir la forma en que funciona el motor de ejecución de blockchain en su nivel más básico. Su sistema tecnológico central se basa en mecanismos maduros en el campo de las bases de datos, como el control de concurrencia optimista, la programación de transacciones DAG, la ejecución fuera de orden y las tuberías de procesamiento por lotes, con el objetivo de elevar el rendimiento del procesamiento de transacciones de la cadena a niveles de millones de TPS. En la arquitectura de Monad, la ejecución y el orden de las transacciones se desacoplan por completo; el sistema primero construye un gráfico de dependencias de transacciones y luego lo pasa a un programador para su ejecución paralela en tubería. Todas las transacciones se consideran unidades atómicas de transacción, con conjuntos de lectura/escritura y instantáneas de estado claramente definidos; el programador realiza una ejecución optimista basada en el gráfico de dependencias y, en caso de conflicto, lleva a cabo retrocesos y reejecuciones.
Y lo más crucial es que Monad no ha renunciado a la interoperabilidad con EVM. A través de una capa intermedia similar a un "Lenguaje Intermedio Compatible con Solidity", apoya a los desarrolladores en la redacción de contratos utilizando la sintaxis de Solidity, mientras optimiza el lenguaje intermedio y programa la paralelización en el motor de ejecución. Esta estrategia de diseño de "compatibilidad superficial, reestructuración subyacente" permite que sea amigable para los desarrolladores del ecosistema de Ethereum y, al mismo tiempo, libera al máximo el potencial de ejecución subyacente, siendo una estrategia técnica típica de "tragar EVM y luego reconstruirlo".
A diferencia de la postura de "constructor de un nuevo mundo" de Monad, MegaETH es un tipo de proyecto completamente opuesto, que elige partir del mundo existente de Ethereum y lograr una mejora significativa en la eficiencia de ejecución con un costo de cambio muy bajo. MegaETH no derriba el estándar EVM, sino que se esfuerza por incorporar la capacidad de computación en paralelo en el motor de ejecución EVM existente, creando una versión futura de "EVM de múltiples núcleos". Su principio básico radica en la reestructuración completa del modelo de ejecución de instrucciones EVM actual, dotándolo de capacidades como aislamiento a nivel de hilo, ejecución asíncrona a nivel de contrato y detección de conflictos de acceso al estado, permitiendo así que múltiples contratos inteligentes se ejecuten simultáneamente en el mismo bloque y, finalmente, fusionen los cambios de estado. Este modelo requiere que los desarrolladores no modifiquen los contratos Solidity existentes, ni utilicen nuevos lenguajes o cadenas de herramientas, sino que, simplemente a través de la implementación del mismo contrato en la cadena MegaETH, pueden obtener beneficios significativos en el rendimiento.
La innovación central de MegaETH radica en su mecanismo de programación multihilo para la VM. La EVM tradicional utiliza un modelo de ejecución de hilo único basado en pila, donde cada instrucción se ejecuta de manera lineal y la actualización del estado debe ocurrir de manera sincronizada. MegaETH rompe con este patrón al introducir una pila de llamadas asíncronas y un mecanismo de aislamiento del contexto de ejecución, permitiendo la ejecución simultánea de "contextos EVM concurrentes". Cada contrato puede invocar su propia lógica en un hilo independiente, y todos los hilos, al momento de enviar finalmente el estado, realizan una detección y convergencia de conflictos de estado a través de una capa de sincronización paralela. Este mecanismo es muy similar al modelo multihilo de JavaScript en los navegadores modernos, ya que conserva la determinación del comportamiento del hilo principal, al tiempo que introduce un mecanismo de programación de alto rendimiento asíncrono en segundo plano.
Más importante aún, MegaETH opta por estar profundamente vinculado al ecosistema de Ethereum, y su principal punto de destino en el futuro probablemente será alguna red EVM L2 Rollup, como Optimism, Base o