# Web3の並列計算トラックの全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューションは？ブロックチェーンの「不可能の三角形」（Blockchain Trilemma）「セキュリティ」、「非中央集権」、「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ており、ブロックチェーンプロジェクトは「極度の安全性、誰もが参加できる、高速処理」を同時に実現するのが難しいことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出ている主流のブロックチェーンのスケーリングソリューションは、パラダイムによって区別されています。* 拡張型実行の強化：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スケーリング：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、共有ソート装置、Rollupメッシュ* 非同期並列型拡張：アクターモデル、プロセスの隔離、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ており、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーしており、「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体系を形成しています。本記事では、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/命令の並列実行に注目します。並列メカニズムに基づいて、そのスケーラビリティの方法は5つの主要なカテゴリに分けられ、それぞれが異なるパフォーマンスの追求、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、並列強度は高まり、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しさも高まります。* アカウントレベルの並行処理（Account-level）：プロジェクト Solana を表します* オブジェクトレベルの並列処理（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（Transaction-level）: プロジェクト Monad, Aptos* コールレベル / マイクロVM 並列（Call-level / MicroVM）: プロジェクト MegaETH を表します* インストラクションレベルの並列性（Instruction-level）: プロジェクト GatlingX を代表しますチェーン外の非同期並列モデルは、Actor スマート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、これら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（非ブロック同期モデル）として、各エージェントは独立して動作する「スマートエージェントプロセス」として機能し、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としません。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メカニズムに属し、チェーン内の並行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」によって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性を高めるのではありません。このようなスケーリングソリューションは本稿の重点ではありませんが、アーキテクチャの理念の相違を比較するために依然として使用します。## 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、これまでシャーディング、ロールアップ、モジュール化アーキテクチャなどの複数回のスケーリング試みを経てきましたが、実行層のスループット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系の並列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兼ね備えた重要な道筋として、新たなスケーリング進化の重要な方向性となりつつあります。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て、高並行性、高スループットシナリオに向けたEVM並列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解析Monadは、イーサリアム仮想マシン（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）という基本的な並行性の理念に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。さらに、コンセンサス層とストレージ層では、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。パイプライン：多段階パイプラインの並列実行メカニズムパイプライン化はモナドの並行実行の基本理念であり、その核心思想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で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遅延の低下を達成します。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、トランザクションのコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能の拡張を著しく制限します。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、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短縮し、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、取引の順序を決定するだけで、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ら、次のブロックのコンセンサスプロセスに即座に入ることができ、実行の完了を待つ必要はありません。Optimistic Parallel Execution: オプティミスティック並列実行従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを用いて取引を実行します。一方、モナドは「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、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て、すべてのトランザクションを楽観的に並行実行します。* 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（例えば、読み取り/書き込みの競合）を監視します。* 衝突が検出された場合、衝突トランザクションは直列化されて再実行され、状態の正確性が確保されます。モナド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変更せず、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、パフォーマンス版のイーサリアムに近いです。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の世界の並行加速器です。### 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付けられます。これは独立したL1パブリックチェーンとしても、イーサリアム上の実行強化層（Execution Layer）やモジュール化コンポーネントとしても機能します。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を隔離して解構し、独立したスケジューリングが可能な最小単位にすることです。これにより、チェーン内での高並行実行と低遅延応答能力を実現します。MegaETHが提案する重要な革新は、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、共に「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ています。Micro-VM（マイクロ仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドである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、並列スケジューリングのための最小隔離単位を提供します。これらのVMは、同期呼び出しではなく非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を介して通信し、多数のVMが独立して実行・独立してストレージを持ち、自然に並列化されます。状態依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズムMegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づいたDAGスケジューリングシステムを構築しました。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、各取引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。無衝突の取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引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は非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングにより、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期であり（再帰的実行ではなく）、コントラクトAからB、BからCへの呼び出しは、それぞれの呼び出しが非同期化され、ブロッキング待機は不要です。コールスタックは非同期呼び出しグラフ（コールグラフ）に展開され、トランザクション処理は非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングとなります。要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機モデルを打破し、アカウント単位でマイクロ仮想マシンのラッピングを実現し、状態依存グラフを使って取引スケジューリングを行い、非同期メッセージ機構で同期呼び出しスタックを置き換えています。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は再構築の道を選択しました：アカウントとコントラクトを独立したVMに完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さを制御するのが難しく、Ethereumの理念に基づくスーパー分散型オペレーティングシステムに近いです。MonadとMegaETHのデザイン理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なります。シャーディングはブロックチェーンを横に切り分けて複数の独立したサブチェーン（シャード）を作り、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一チェーンの制限を打破してネットワーク層で拡張します。一方で、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行層でのみ横に拡張し、単一チェーン内部での限界並行実行最適化を通じて性能を突破します。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ます。MonadとMegaETHなどの並行計算プロジェクトは、チェーン内TPSを向上させることをコア目標として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行処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュラーでフルスタックの並行L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並行計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。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（SPN）の協調作業を通じて、多仮想マシン環境（EVMと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（合意、実行、保存など）をデカップリングし、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行えるようにし、全体の処理効率を向上させます。2. デュアルVM並列実行（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、開発者がニーズに応じて適切な実行環境を選択できるようにしています。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、並列実行によっ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化された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行処理を実現し、システムのスケーラビリティと性能をさらに向上させます。4. モジュラーコンセンサスと再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、複数のコンセンサスモデル（PBFT、PoS、PoAなど）をサポートし、再ステーキングプロトコル（Restaking）を通じてメインネットとSPNを実現します。
Web3の並列計算の全景：EVMのスケーリングからRollup Meshアーキテクチャへ
Web3の並列計算トラックの全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューションは？
ブロックチェーンの「不可能の三角形」（Blockchain Trilemma）「セキュリティ」、「非中央集権」、「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ており、ブロックチェーンプロジェクトは「極度の安全性、誰もが参加できる、高速処理」を同時に実現するのが難しいことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出ている主流のブロックチェーンのスケーリングソリューションは、パラダイムによっ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ており、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーしており、「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体系を形成しています。本記事では、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/命令の並列実行に注目します。並列メカニズムに基づいて、そのスケーラビリティの方法は5つの主要なカテゴリに分けられ、それぞれが異なるパフォーマンスの追求、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、並列強度は高まり、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しさも高まります。
チェーン外の非同期並列モデルは、Actor スマート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、これら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（非ブロック同期モデル）として、各エージェントは独立して動作する「スマートエージェントプロセス」として機能し、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としません。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メカニズムに属し、チェーン内の並行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」によって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性を高めるのではありません。このようなスケーリングソリューションは本稿の重点ではありませんが、アーキテクチャの理念の相違を比較するために依然として使用します。
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、これまでシャーディング、ロールアップ、モジュール化アーキテクチャなどの複数回のスケーリング試みを経てきましたが、実行層のスループット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系の並列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兼ね備えた重要な道筋として、新たなスケーリング進化の重要な方向性となりつつあります。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て、高並行性、高スループットシナリオに向けたEVM並列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解析
Monadは、イーサリアム仮想マシン（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）という基本的な並行性の理念に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。さらに、コンセンサス層とストレージ層では、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。
パイプライン：多段階パイプラインの並列実行メカニズム
パイプライン化はモナドの並行実行の基本理念であり、その核心思想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で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遅延の低下を達成します。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、トランザクションのコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能の拡張を著しく制限します。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、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短縮し、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：
Optimistic Parallel Execution: オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを用いて取引を実行します。一方、モナドは「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：
モナド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変更せず、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、パフォーマンス版のイーサリアムに近いです。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の世界の並行加速器です。
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付けられます。これは独立したL1パブリックチェーンとしても、イーサリアム上の実行強化層（Execution Layer）やモジュール化コンポーネントとしても機能します。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を隔離して解構し、独立したスケジューリングが可能な最小単位にすることです。これにより、チェーン内での高並行実行と低遅延応答能力を実現します。MegaETHが提案する重要な革新は、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、共に「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ています。
Micro-VM（マイクロ仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドである
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、並列スケジューリングのための最小隔離単位を提供します。これらのVMは、同期呼び出しではなく非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を介して通信し、多数のVMが独立して実行・独立してストレージを持ち、自然に並列化されます。
状態依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づいたDAGスケジューリングシステムを構築しました。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、各取引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。無衝突の取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引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は非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングにより、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期であり（再帰的実行ではなく）、コントラクトAからB、BからCへの呼び出しは、それぞれの呼び出しが非同期化され、ブロッキング待機は不要です。コールスタックは非同期呼び出しグラフ（コールグラフ）に展開され、トランザクション処理は非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングとなります。
要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機モデルを打破し、アカウント単位でマイクロ仮想マシンのラッピングを実現し、状態依存グラフを使って取引スケジューリングを行い、非同期メッセージ機構で同期呼び出しスタックを置き換えています。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は再構築の道を選択しました：アカウントとコントラクトを独立したVMに完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さを制御するのが難しく、Ethereumの理念に基づくスーパー分散型オペレーティングシステムに近いです。
MonadとMegaETHのデザイン理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なります。シャーディングはブロックチェーンを横に切り分けて複数の独立したサブチェーン（シャード）を作り、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一チェーンの制限を打破してネットワーク層で拡張します。一方で、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行層でのみ横に拡張し、単一チェーン内部での限界並行実行最適化を通じて性能を突破します。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ます。
MonadとMegaETHなどの並行計算プロジェクトは、チェーン内TPSを向上させることをコア目標として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行処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュラーでフルスタックの並行L1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並行計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。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（SPN）の協調作業を通じて、多仮想マシン環境（EVMと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: