Web3 Paralel Hesaplama Derinlik Araştırma Raporu: Yerel Ölçeklenmenin Nihai Yolu

I. Giriş: Ölçekleme sonsuz bir meseledir, paralel çalışma nihai savaş alanıdır

Blockchain sistemleri doğduğu günden beri ölçeklenebilirlik gibi temel bir sorunla karşı karşıya. Bitcoin ve Ethereum'un performans darboğazları aşılması zor, geleneksel Web2 sistemlerinin çok altında. Bu, yalnızca donanım eklemekle çözülebilecek bir durum değil, bunun nedeni blockchain'in alt yapısındaki sistematik sınırlamalardır.

Son on yılda, sektör çeşitli ölçeklendirme yollarını denedi. Bitcoin ölçeklendirme tartışmalarından Ethereum parçalama yöntemine, durum kanallarından Rollup ve modüler blok zincirine, ölçeklendirme teknolojisi sürekli evrim geçirdi. Rollup, mevcut ana akım çözüm olarak, performansı artırırken ana zincirin güvenliğini koruyor. Ancak, blok zincirinin temelindeki "tek zincir performansı" gerçek sınırlarına ulaşmamıştır, özellikle de yürütme düzeyinde seri hesaplama modeli ile sınırlıdır.

Bu nedenle, zincir içi paralel hesaplama giderek sektörün dikkatini çekiyor. Tekil zincir atomikliğini korurken, yürütme motorunu tamamen yeniden yapılandırmayı hedefliyor ve blok zincirini yüksek eşzamanlılık hesaplama sistemine yükseltiyor. Bu, sadece yüzlerce kat throughput artışı sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda akıllı sözleşme uygulamalarının patlak vermesi için kritik bir ön koşul olabilir.

Aslında, tek iş parçacıklı hesaplama Web2 alanında çoktan terk edildi, yerine paralel programlama, asenkron zamanlama gibi optimizasyon modelleri geçti. Oysa blockchain, daha ilkel ve belirlenebilirlik gereksinimi daha yüksek bir hesaplama sistemi olarak, bu paralel düşüncelerden yeterince yararlanamamıştır. Bu hem bir kısıtlama hem de bir fırsattır. Yeni nesil kamu blok zincirleri ve projeler bu alanda derinlemesine keşif yaparak, blok zinciri yürütme modelini modern işletim sistemleri paradigmasına taşımaya çalışıyor.

Paralel hesaplama, yalnızca bir performans optimizasyon aracı değil, aynı zamanda blok zinciri yürütme modelinin paradigma değişimidir. Akıllı sözleşmelerin yürütülmesinin temel modelini sorgulamakta ve işlem işlemenin temel mantığını yeniden tanımlamaktadır. Hedefi, gelecekteki Web3 yerel uygulamalarına gerçek sürdürülebilir altyapı desteği sağlamaktır.

Rollup yarışı benzeşmeye başladıktan sonra, zincir içi paralellik yeni dönemin Layer1 rekabetinin anahtarı haline geliyor. Bu sadece bir teknik yarış değil, aynı zamanda bir paradigma mücadelesi. Web3 dünyasının bir sonraki nesil egemen yürütme platformu, muhtemelen bu zincir içi paralelliğin mücadelesinden doğacak.

İkincisi, Ölçeklenebilirlik Paradigması Panorama: Beş Tür Yol, Her Biri Farklı Noktalara Odaklanıyor

Genişleme, halka açık blok zinciri teknolojisinin evrimi içindeki en önemli konulardan biri olarak, son on yılda neredeyse tüm ana akım teknolojik yolları doğurdu. "Zinciri nasıl daha hızlı çalıştırabiliriz" konulu bu teknik yarışma, nihayetinde beş ana temel yolun ayrışmasına neden oldu; her bir yol, darboğazlara farklı bir açıdan yaklaşarak, kendi teknik felsefesi, uygulama zorluğu, risk modeli ve uygun senaryoları ile birlikte geldi.

Birinci tür, blok boyutunu artırmak, blok oluşturma süresini kısaltmak gibi en doğrudan zincir üzerindeki ölçeklenmedir. Bu yöntem, tek zincir tutarlılığının basitliğini korur ancak merkezileşme riski ve düğüm maliyetlerinin artması gibi sistematik sınırlara ulaşma eğilimindedir ve şu anda ana akım bir çekirdek çözüm değildir.

İkinci tür, zincir dışı genişleme olup, durum kanalları ve yan zincirleri temsil eder. Bu yol, çoğu işlem faaliyetini zincir dışına kaydırır ve yalnızca nihai sonuçları ana zincire yazar. Teorik olarak, işlem hacmini sonsuz bir şekilde genişletmek mümkün olsa da, zincir dışı işlemlerin güven modeli ve güvenlik gibi sorunları, uygulamalarının sınırlı kalmasına neden olmaktadır.

Üçüncü kategori, şu anda en popüler olan Layer2 Rollup yoludur. Zincir dışı yürütme ve zincir içi doğrulama mekanizması ile ölçeklenmeyi gerçekleştirir, merkeziyetsizlik ile yüksek performans arasında bir denge kurar. Ancak, veri kullanılabilirliğine bağımlılığın fazla olması ve maliyetlerin hâlâ yüksek olması gibi orta vadeli sıkıntıları da ortaya çıkarmaktadır.

Dördüncü tür, son yıllarda ortaya çıkan modüler blok zinciri mimarisidir. Bu mimari, blok zincirinin temel işlevlerini tamamen ayrıştırır ve farklı işlevleri yerine getirmek için birden fazla özel zincir kullanır. Bu yön, sistem bileşenlerinin esnek bir şekilde değiştirilmesini sağlar, ancak çapraz zincir güvenliği ve protokol standartları için son derece yüksek gereksinimler vardır.

Son tür, zincir içi paralel hesaplama optimizasyon yoludur. Bu, tek zincir içinde yürütme motoru mimarisinin değiştirilmesine ve atomik işlemlerin eşzamanlı işlenmesine vurgu yapar. Bu yön, çok zincir mimarisine bağımlı olmaksızın performans sınırlarını aşabilir ve gelecekteki karmaşık uygulama senaryoları için önemli bir teknik ön koşuldur.

Bu beş yolun genelinde, arkasında blockchain'in performans, kombinasyon yeteneği, güvenlik ve geliştirme karmaşıklığı arasındaki sistematik denge yatıyor. Her yolun kendi avantajları ve dezavantajları var, bunlar Web3 hesaplama paradigmasının yükselişinin panoramasını oluşturuyor ve sektöre zengin stratejik seçenekler sunuyor.

Tıpkı tarihte işletim sistemlerinin tek çekirdekten çok çekirdeğe geçişi gibi, Web3'ün ölçeklenme yolu da yüksek paralel yürütme çağını hedef alacak. Bu çağda, performans artık sadece zincir hızının yarışması değil, aynı zamanda temel tasarım felsefesi ve sistem kontrol gücünün birleşik bir yansımasıdır. Zincir içi paralellik, belki de bu uzun vadeli savaşın nihai savaş alanı olacaktır.

Üç, Paralel Hesaplama Sınıflandırma Haritası: Hesaptan Talimata Beş Ana Yol

Blok zinciri genişletme teknolojisinin sürekli evrildiği bir bağlamda, paralel hesaplama giderek performans atılımının ana yolu haline gelmektedir. İcra modelinden hareketle, net bir paralel hesaplama sınıflandırma haritası oluşturabiliriz; bu harita kabaca beş teknik yol olarak ayrılmaktadır: hesap düzeyinde paralel, nesne düzeyinde paralel, işlem düzeyinde paralel, sanal makine düzeyinde paralel ve talimat düzeyinde paralel. Bu beş yol, kaba parçalıdan ince parçalıya doğru, paralel mantığın sürekli inceltilmesi sürecini temsil etmekte olup, aynı zamanda sistem karmaşıklığı ve planlama zorluğunun sürekli olarak yükseldiği bir yol olmaktadır.

En erken ortaya çıkan hesap düzeyinde paralellik, Solana ile temsil edilmektedir. Bu model, hesap-durumunun ayrılması tasarımına dayanmakta olup, işlemlerde yer alan hesap kümesinin statik analizini yaparak çelişki ilişkisi olup olmadığını belirlemektedir. Bu mekanizma, yapılandırılmış ve net tanımlı işlemleri yönetmek için uygundur, ancak karmaşık akıllı sözleşmelerle karşılaştığında, paralellik düzeyinin düşmesi sorunuyla karşılaşma olasılığı yüksektir.

Nesne düzeyinde paralellik daha da ayrıntılı hale getirildi ve kaynaklar ile modüllerin anlamsal soyutlamaları tanıtıldı. Aptos ve Sui, bu alanda önemli keşifler yapıyorlar, özellikle Sui, Move dilinin lineer tür sistemi aracılığıyla, çalışma zamanında kaynak erişim çatışmalarını hassas bir şekilde kontrol etmeye izin veriyor. Bu yöntem daha genel ve ölçeklenebilir olmasına rağmen, aynı zamanda daha yüksek bir dil eşiği ve geliştirme karmaşıklığı da getiriyor.

İşlem seviyesinde paralellik, Monad, Sei ve Fuel gibi yeni nesil yüksek performanslı zincirlerin keşfettiği bir yönü temsil eder. Bu yol, tüm işlem işlemi etrafında bağımlılık grafiği oluşturmakta, işlem grafiğini statik veya dinamik analizle inşa etmekte ve eşzamanlı akışlı yürütme için zamanlayıcıya bağlıdır. Bu mekanizma, son derece karmaşık bir bağımlılık yöneticisi ve çakışma tespit cihazı gerektirir, ancak potansiyel işlem hacmi, hesap veya nesne modelinden çok daha yüksektir.

Sanal makine düzeyindeki paralellik, eşzamanlı yürütme yeteneğini doğrudan VM tabanlı talimat zamanlama mantığına entegre eder. MegaETH, Ethereum ekosisteminin içindeki "süper sanal makine deneyi" olarak, EVM'yi yeniden tasarlayarak akıllı sözleşme kodunun çoklu iş parçacığı ile eşzamanlı yürütülmesini desteklemeye çalışmaktadır. Bu yöntemin en zor kısmı, mevcut EVM davranışının anlamıyla tamamen uyumlu olmak zorunda olması ve aynı zamanda tüm yürütme ortamını ve Gas mekanizmasını revize etmektir.

Son kategori yol, komut seviyesinde paralelliktir. Bu düşünce, modern CPU tasarımındaki sırasız yürütme ve komut pipeline'ından kaynaklanmaktadır. Fuel ekibi, FuelVM'lerinde komut seviyesinde yeniden sıralanabilir yürütme modelini başlangıçta tanıtmıştır. Uzun vadede, bir kez blok zinciri yürütme motoru komut bağımlılığını tahmin eden yürütme ve dinamik yeniden sıralamayı gerçekleştirdiğinde, paralellik teorik sınıra ulaşacaktır.

Özetle, hesaplar, nesneler, işlemler, VM ve komutlar, zincir içi paralel hesaplamanın gelişim spektrumunu oluşturmaktadır. Statik veri yapılarına, dinamik zamanlama mekanizmalarına, durum erişim tahminlerinden komut düzeyinde yeniden sıralamaya kadar, paralel teknolojinin her bir adımı, sistem karmaşıklığı ve geliştirme engelinin belirgin bir şekilde yükseldiğini göstermektedir. Ancak aynı zamanda, bunlar, geleneksel sıralı konsensüs defterinden, yüksek performanslı, öngörülebilir ve zamanlanabilir dağıtık yürütme ortamına geçişin bir paradigmatik dönüşümünü de simgeler. Farklı kamu blok zincirlerinin paralel yol seçimleri, gelecekteki uygulama ekosisteminin taşıma sınırını ve AI Agent, zincir oyunları, zincir üzerindeki yüksek frekanslı ticaret gibi senaryolardaki temel rekabet gücünü belirleyecektir.

Dört, İki Ana Güç Yolu Derinlemesine İnceleme: Monad vs MegaETH

Paralel hesaplama evriminin çoklu yollarında, mevcut pazarda en çok odaklanan iki ana teknoloji yolu, Monad'ı temsil eden "sıfırdan paralel hesaplama zinciri inşa etmek" ve MegaETH'yi temsil eden "EVM içindeki paralel devrim"dir. Bu ikisi, yalnızca mevcut kripto protokol mühendislerinin en yoğun olarak yatırım yaptığı araştırma ve geliştirme yönleri değil, aynı zamanda mevcut Web3 bilgisayar performans yarışmasında en kesin iki uç sembolü temsil etmektedir. Bunlar sırasıyla bir "yeniden yapılandırma" ve bir "uyumluluk" paralel paradigmasının yarışını temsil ediyor ve piyasanın yüksek performanslı zincirin nihai biçimine dair hayallerini derinlemesine etkilemektedir.

Monad, tamamen "hesaplama özcülüğü" anlayışına sahip bir yapıdır; tasarım felsefesi mevcut EVM ile uyumlu olma amacını gütmemekte, modern veritabanları ve yüksek performanslı çok çekirdekli sistemlerden ilham alarak blockchain yürütme motorunun alt düzey çalışma şeklini yeniden tanımlamayı hedeflemektedir. Temel teknolojik sistemi, optimistik eşzamanlı kontrol, işlem DAG zamanlaması, sıra dışı yürütme, toplu işleme boru hatları gibi veritabanı alanındaki olgun mekanizmalara dayanmaktadır ve zincirin işlem işleme performansını milyon TPS seviyesine yükseltmeyi amaçlamaktadır. Monad mimarisinde, işlemlerin yürütülmesi ve sıralanması tamamen ayrıştırılmıştır; sistem önce işlem bağımlılık grafiğini oluşturmakta, ardından zamanlayıcıya akışkan paralel yürütme için devretmektedir. Bu mekanizma teknik olarak son derece karmaşık olup, modern veritabanı işlem yöneticisine benzer bir yürütme yığını oluşturmayı gerektirmektedir, ancak teorik olarak akış sınırlarını mevcut blockchain dünyasının hayal edemediği yüksekliklere itebilmektedir.

Ayrıca daha da önemli olan, Monad'ın EVM ile etkileşim kabiliyetinden vazgeçmemesidir. Geliştiricilerin Solidity söz dizimini kullanarak sözleşme yazmalarını desteklemek için "Solidity Uyumlu Ara Dil" benzeri bir ara katman aracılığıyla, yürütme motorunda ara dil optimizasyonu ve paralelleştirilmiş zamanlama gerçekleştirmektedir. Bu "yüzey uyumu, alt yapı yeniden yapılandırması" tasarım stratejisi, hem Ethereum ekosistemindeki geliştiricilere dost kalmasını sağlamakta hem de alt düzey yürütme potansiyelini en üst düzeye çıkarmaktadır; bu, tipik bir "EVM'yi yut, sonra yeniden yapılandır" teknik stratejisidir.

Monad'ın "yeni dünya inşaatçısı" tutumunun aksine, MegaETH mevcut Ethereum dünyasından yola çıkarak, çok az değişiklik maliyeti ile yürütme verimliliğinde büyük bir artış sağlamayı seçiyor. MegaETH, EVM standartlarını devirmiyor, aksine mevcut EVM yürütme motoruna paralel hesaplama yeteneklerini entegre etmeyi hedefliyor ve "çok çekirdekli EVM" için gelecekteki bir versiyonu inşa etmeyi amaçlıyor. Temel prensibi, mevcut EVM talimat yürütme modelini tamamen yeniden yapılandırmak; böylece thread düzeyinde ayrım, sözleşme düzeyinde asenkron yürütme, durum erişim çakışması tespiti gibi yeteneklere sahip olmasını sağlamak. Bu sayede, birden fazla akıllı sözleşme aynı blok içinde eş zamanlı olarak çalışabilir ve nihayetinde durum değişikliklerini birleştirebilir. Bu tür bir "muhafazakar devrim" yolu oldukça cazip, özellikle Ethereum L2 ekosistemi için, sözdizimi taşımadan, ağrısız bir performans yükseltmesi sağlayan ideal bir yol sunuyor.

MegaETH'nin temel突破, VM çoklu iş parçacığı zamanlama mekanizmasındadır. Geleneksel EVM, yığın tabanlı tek iş parçacıklı bir yürütme modeli kullanır; her komut doğrusal olarak yürütülür ve durum güncellemeleri senkronize olarak gerçekleşmelidir. MegaETH bu modeli kırarak, asenkron çağrı yığını ve yürütme bağlamı ayrım mekanizmasını tanıtarak, "eşzamanlı EVM bağlamı"nın aynı anda yürütülmesini sağlar. Her bir sözleşme, bağımsız bir iş parçacığında kendi mantığını çağırabilir ve tüm iş parçacıkları nihai durumu sunarken, paralel senkronizasyon katmanı üzerinden durum için çakışma tespiti ve yakınsama gerçekleştirilir. Bu mekanizma, modern tarayıcıların JavaScript çoklu iş parçacıklı modeline çok benzer; ana iş parçacığı davranışının belirlenebilirliğini korurken, arka planda asenkron yüksek performanslı zamanlama mekanizmasını da getirir.

Bir anlamda, Monad ve MegaETH bu iki yol, sadece paralel teknoloji yollarının iki uygulama biçimi değil, aynı zamanda blok zinciri gelişim yolunda "yeniden yapılandırma" ve "uyum sağlama" klasik karşıtlığıdır: ilki paradigma atılımını, sanal makineden alt seviye durum yönetimine kadar tüm mantığı yeniden inşa etmeyi, nihai performans ve mimari esnekliği sağlamak için hedefler; ikincisi mevcut ekosistem kısıtlamalarına saygı göstererek geleneksel sistemleri sınırlarına kadar zorlayarak geçiş maliyetlerini en aza indirmeye yönelik kademeli optimizasyonu hedefler. İkisi arasında mutlak bir üstünlük yoktur; her biri farklı geliştirici gruplarına ve ekosistem vizyonlarına hizmet eder. Monad, tamamen yeni sistemler inşa etmek, aşırı verimlilik arayan zincir oyunları, AI ajanları ve modüler yürütme zincirleri için daha uygundur; MegaETH ise en az geliştirme değişikliği ile performans yükseltmesi sağlamak isteyen L2 projeleri, DeFi projeleri ve altyapı protokolleri için daha uygundur.

Onlar, tamamen yeni bir pist gibi yüksek hızlı tren.