Web3の並列計算デプス解析:次世代パブリックチェーンの覇者を争う五つのルート

Web3並列計算デプス研究報告:ネイティブスケーリングの究極の道

一、前言:拡張は永遠の命題であり、並行は究極の戦場である

ブロックチェーンシステムは誕生以来、拡張性という核心的な問題に直面しています。ビットコインとイーサリアムの性能ボトルネックは突破が難しく、従来のWeb2システムよりもはるかに低いです。これは単にハードウェアを増やすことで解決できるものではなく、ブロックチェーンの基盤設計における体系的な制限に起因しています。

過去十年、業界は様々なスケーリングの道を試みてきました。ビットコインのスケーリング論争からイーサリアムのシャーディング、ステートチャンネルからRollupやモジュラー ブロックチェーンまで、スケーリング技術は不断に進化しています。Rollupは現在の主流のソリューションとして、パフォーマンスを向上させる一方で、メインチェーンの安全性を保持しています。しかし、それはブロックチェーンの基盤である「単一チェーンのパフォーマンス」の真の限界には触れておらず、特に実行レベルでは依然として直列計算モデルに制約されています。

したがって、チェーン内並行計算は徐々に業界の視野に入るようになった。それは、単一チェーンの原子性を保持しながら、実行エンジンを徹底的に再構築し、ブロックチェーンを高い同時並行計算システムにアップグレードしようとしている。これは数百倍のスループット向上をもたらす可能性があるだけでなく、スマートコントラクトアプリケーションの爆発的な普及の鍵となる前提条件となる可能性がある。

実際、シングルスレッド計算はWeb2の分野で早くも廃れており、代わりに並行プログラミングや非同期スケジューリングなどの最適化モデルが登場しています。一方、ブロックチェーンはより原始的で、決定性の要求が高い計算システムであり、これらの並行的なアイデアを十分に活用できていません。これは制限でもあり、機会でもあります。新しい世代のパブリックチェーンやプロジェクトがこの分野で深く探求しており、ブロックチェーンの実行モデルを現代のオペレーティングシステムのパラダイムに押し上げようとしています。

並列計算は、性能最適化の手段であるだけでなく、ブロックチェーンの実行モデルのパラダイムシフトであると言える。それは、スマートコントラクトの実行の基本的なモデルに挑戦し、取引処理の基本的な論理を再定義する。目的は、未来のWeb3ネイティブアプリケーションに真に持続可能なインフラストラクチャ支援を提供することである。

Rollupの競争が同様になった後、チェーン内の並行性が新しいサイクルのLayer1競争の鍵となっている。これは単なる技術競争ではなく、パラダイムの争いである。Web3の世界における次世代の主権執行プラットフォームは、おそらくこのチェーン内の並行性の激闘から誕生するだろう。

二、拡張パラダイム全景図:五つのルート、それぞれの重点

拡張性は、パブリックチェーン技術の進化において最も重要な課題の一つであり、過去10年間のほぼすべての主流技術の道筋を生み出しました。「チェーンをより速く動かす方法」に関するこの技術競争は、最終的に5つの基本的なルートに分かれました。各ルートはボトルネックに異なる視点で切り込み、それぞれ独自の技術哲学、実現の難易度、リスクモデル、適用シーンを持っています。

第一のタイプは最も直接的なオンチェーンスケーリングで、ブロックサイズの増加やブロック生成時間の短縮などがあります。この方法は単一チェーンの整合性のシンプルさを保持しますが、中央集権リスクやノードコストの上昇などのシステム的な上限に達しやすいため、現在では主流のコアソリューションではなくなっています。

第二のタイプはオフチェーンスケーリングで、代表的なものはステートチャンネルとサイドチェーンです。この方法は、ほとんどの取引活動をオフチェーンに移し、最終結果のみをメインチェーンに書き込みます。理論的にはスループットを無限に拡張できますが、オフチェーン取引の信頼モデルやセキュリティなどの問題により、その適用は制限されています。

第三のタイプは、現在最も人気のあるLayer2 Rollupルートです。それは、オフチェーンでの実行とオンチェーンでの検証のメカニズムを通じてスケーラビリティを実現し、分散化と高パフォーマンスの間でバランスを取っています。しかし、データの可用性への依存が強すぎることや、費用が依然として高めであることなどの中期的なボトルネックも露呈しています。

第四のタイプは最近台頭してきたモジュール化ブロックチェーンアーキテクチャです。それはブロックチェーンのコア機能を徹底的にデカップリングし、複数の専門チェーンが異なる機能を果たします。この方向性はシステムコンポーネントを柔軟に交換できるが、クロスチェーンのセキュリティとプロトコル標準に対する要求は非常に高いです。

最後のカテゴリーはチェーン内並列計算最適化パスです。これは、単一のチェーン内で実行エンジンアーキテクチャを変更し、原子取引の並行処理を実現することを強調しています。この方向性は、マルチチェーンアーキテクチャに依存せずに性能の限界を突破することができ、将来の複雑なアプリケーションシーンに向けた重要な技術的前提です。

これらの5つのパスを通じて、背後にはブロックチェーンの性能、コンポーザビリティ、安全性、開発の複雑さの間の体系的なトレードオフがあります。各パスにはそれぞれの長所と短所があり、Web3計算のパラダイムアップグレードの全景を形成し、業界に豊富な戦略的選択肢を提供しています。

歴史的にオペレーティングシステムが単核から多核へと移行したように、Web3のスケーリングの道も高度な並列実行の時代へと進んでいくでしょう。この時代において、パフォーマンスはもはやチェーンの速度の競争だけではなく、基盤設計哲学とシステム制御力の総合的な表れとなります。チェーン内の並行処理は、この長期戦争の究極の戦場となるかもしれません。

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三、並行計算分類図譜:アカウントから命令への五大パス

ブロックチェーンのスケーリング技術が進化する文脈の中で、並列計算は徐々にパフォーマンスの突破口の核心的な道となっています。実行モデルから出発して、私たちは明確な並列計算の分類図を整理することができ、主に5つの技術的な道に分かれます: アカウントレベルの並列、オブジェクトレベルの並列、トランザクションレベルの並列、仮想マシンレベルの並列、そして命令レベルの並列です。この5つの道は、粗粒度から細粒度へと、並列論理の細分化のプロセスであり、システムの複雑さとスケジューリングの難しさが絶えず上昇する道でもあります。

最初に登場したアカウントレベルの並行処理は、Solanaを代表としています。このモデルはアカウントとステートのデカップリング設計に基づいており、取引に関与するアカウントの集合を静的分析することで、競合関係が存在するかどうかを判断します。このメカニズムは構造が明確な取引を処理するのに適していますが、複雑なスマートコントラクトに直面した場合、並行度が低下する問題が発生しやすくなります。

オブジェクトレベルの並列処理はさらに詳細化され、リソースとモジュールの意味的抽象が導入されました。AptosとSuiはこの方向の重要な探索者であり、とりわけSuiはMove言語の線形型システムを通じて、ランタイムでリソースアクセスの競合を正確に制御することを可能にしています。この方法はより汎用性と拡張性を持ちますが、同時により高い言語のハードルと開発の複雑さをもたらします。

トランザクションレベルの並行性は、Monad、Sei、Fuelを代表とする新世代の高性能チェーンが探求している方向です。このパスは、トランザクション自体の依存グラフの構築を中心に展開され、静的または動的分析を通じてトランザクショングラフが構築され、スケジューラーに依存して並行パイプライン実行が行われます。このメカニズムには、非常に複雑な依存管理者と競合検出器が必要ですが、その潜在的なスループット能力は、アカウントまたはオブジェクトモデルを大幅に上回ります。

仮想マシンレベルの並列処理は、同時実行能力を直接VMの基本命令スケジューリングロジックに埋め込むことを意味します。MegaETHはイーサリアムエコシステム内の「スーパー仮想マシン実験」として、EVMを再設計し、マルチスレッド同時実行をサポートするスマートコントラクトコードの実行を試みています。この方法の最も難しい点は、既存のEVMの動作セマンティクスに完全に互換性を持たせる必要がある一方で、全体の実行環境とGasメカニズムを改造しなければならないことです。

最後のタイプのパスは命令レベルの並列性を指します。その思想は、現代のCPU設計における乱序実行と命令パイプラインに由来しています。FuelチームはそのFuelVMにおいて、命令レベルのリオーダブルな実行モデルを初めて導入しました。長期的には、ブロックチェーン実行エンジンが命令依存性の予測実行と動的リオーダリングを実現すれば、その並列性は理論的な限界に達するでしょう。

以上のように、アカウント、オブジェクト、トランザクション、VM、命令の5つのパスがチェーン内並列計算の発展スペクトルを構成しています。静的データ構造から動的スケジューリングメカニズム、状態アクセス予測から命令レベルのリオーダリングまで、並列技術の各ステップはシステムの複雑さと開発のハードルの著しい上昇を意味します。しかし同時に、それらはブロックチェーン計算モデルのパラダイムの変化を示しています。従来の全順序コンセンサス台帳から、高性能で予測可能、スケジュール可能な分散実行環境へと移行しています。異なるパブリックチェーンの並列パスの選択は、将来のアプリケーションエコシステムのキャパシティ上限と、AIエージェント、チェーンゲーム、チェーン上の高頻度取引などのシナリオにおけるコア競争力を決定します。

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4. 2つのメイントラックの深い理解:Monad vs MegaETH

並行計算の進化の複数の道筋の中で、現在市場が最も注目している二つの主要技術ルートは、Monadを代表とする"ゼロから並行計算チェーンを構築する"ものであり、MegaETHを代表とする"EVM内部の並行革命"です。これら二つは、現在の暗号原語エンジニアが最も集中的に投入している研究開発の方向性であるだけでなく、現在のWeb3コンピュータの性能競争において最も確実性のある二極の象徴です。それぞれは"再構築主義"と"互換主義"の並行パラダイムの競争を代表し、高性能チェーンの最終形態に対する市場の想像に深く影響を与えています。

Monadは徹底的な"計算原教旨主義者"であり、その設計哲学は既存のEVMとの互換性を目的とするのではなく、現代のデータベースや高性能マルチコアシステムからインスピレーションを得て、ブロックチェーン実行エンジンの基盤的な動作方式を再定義することにあります。そのコア技術体系は、楽観的同時実行制御、トランザクションDAGスケジューリング、乱序実行、バッチ処理パイプラインなど、データベース分野の成熟したメカニズムに依存し、チェーンの取引処理性能を百万TPSの規模に引き上げることを目指しています。Monadアーキテクチャでは、取引の実行と順序が完全にデカップリングされ、システムはまず取引依存グラフを構築し、その後スケジューラによりパイプライン並列実行を行います。このメカニズムは技術的に非常に複雑であり、現代のデータベーストランザクションマネージャに類似した実行スタックを構築する必要がありますが、理論的にはスループットの限界を現在のチェーン界で想像もできない高さに押し上げることが可能です。

より重要なのは、MonadがEVMとの相互運用性を放棄していないことです。これは「Solidity互換中間言語」に似た中間層を通じて、開発者がSolidity文法で契約を書くことをサポートし、同時に実行エンジンで中間言語の最適化と並列スケジューリングを行います。この「表層互換、底層再構築」の設計戦略により、Ethereumエコシステムの開発者に対して友好性を保ちながら、底層の実行ポテンシャルを最大限に解放することができ、典型的な「EVMを飲み込み、そして再構築する」技術戦略です。

Monadの"新しい世界の構築者"の姿勢とは異なり、MegaETHはEthereumの既存の世界から出発し、極小の変更コストで実行効率の大幅な向上を実現することを選択しました。MegaETHはEVM規格を覆すのではなく、既存のEVMの実行エンジンに並列計算の能力を埋め込むことを目指し、"マルチコアEVM"の未来版を構築します。その基本原理は、現在のEVM命令実行モデルを徹底的に再構築し、スレッドレベルの隔離、契約レベルの非同期実行、状態アクセスの競合検出などの能力を備えることで、複数のスマートコントラクトが同じブロック内で同時に実行され、最終的に状態の変更を統合できるようにすることです。この"保守的革命"の道は非常に魅力的であり、特にEthereum L2エコシステムにとっては、構文の移行なしで、痛みのないパフォーマンスのアップグレードを提供する理想的なルートを提供します。

MegaETHのコアの突破口は、そのVMのマルチスレッドスケジューリングメカニズムにあります。従来のEVMはスタックベースのシングルスレッド実行モデルを採用しており、各命令は線形に実行され、状態の更新は必ず同期して行われなければなりません。しかし、MegaETHはこのモデルを打破し、非同期コールスタックと実行コンテキストの分離メカニズムを導入することで、「並行EVMコンテキスト」の同時実行を実現しました。それぞれのコントラクトは独立したスレッドで自身のロジックを呼び出すことができ、すべてのスレッドが最終的に状態を提出する際に、並列同期層を通じて状態の衝突検出と収束を統一的に行います。このメカニズムは、現代のブラウザのJavaScriptマルチスレッドモデルに非常に似ており、主スレッドの挙動の決定性を保持しつつ、バックグラウンドの非同期の高性能スケジューリングメカニズムを導入しています。

ある意味で、MonadとMegaETHの二つのルートは、単なる並行技術パスの二つの実現方法ではなく、ブロックチェーンの発展ルートにおける「リコンストラクション派」と「コンパチブル派」の古典的な対立を示しています。前者はパラダイムの突破を追求し、仮想マシンから基盤の状態管理までの全ての論理を再構築して、極限のパフォーマンスとアーキテクチャの柔軟性を実現します。後者は漸進的な最適化を追求し、既存のエコシステムの制約を尊重しつつ、従来のシステムを限界まで押し上げ、移行コストを最小限に抑えます。二者には絶対的な優劣はなく、異なる開発者グループとエコロジーのビジョンに応じてサービスを提供しています。Monadは、ゼロから新しいシステムを構築し、極限のスループットを追求するチェーンゲーム、AIエージェント、モジュラー実行チェーンに適しています。一方、MegaETHは、最小の開発変更でパフォーマンスのアップグレードを実現したいL2プロジェクト、DeFiプロジェクト、基盤プロトコルにより適しています。

それらはまるで新しいトラックの新幹線のようです。

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MEVictimvip
· 08-10 03:15
このL2の連中を巻き込んで終わらせてしまえ。誰がこれらの基盤を気にするんだ。
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AlphaLeakervip
· 08-10 03:14
モジュラー層状ケーキを食べ過ぎると飽きる~なんでか聞かないで、あなたは分かっているでしょう。
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WalletDoomsDayvip
· 08-10 03:09
言い方を変えれば、直列から並列に変わるってことだよね、なんか高尚な感じ。
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GweiTooHighvip
· 08-10 03:05
ブロックチェーンの並行化はそんなに難しいのか?理解できないのは当然だ!
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BearMarketBardvip
· 08-10 02:55
私たちは大きな円を描いて元の地点に戻ってきたように感じますか?
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