Informe de investigación en profundidad sobre el cálculo paralelo Web3: el camino definitivo hacia la escalabilidad nativa
I. 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. El número de transacciones por segundo de Bitcoin y Ethereum es muy bajo, lejos de los sistemas tradicionales de Web2. Esto no se puede resolver simplemente aumentando servidores, sino que es una limitación sistémica en el diseño subyacente de la blockchain, es decir, la "dificultad de la descentralización, la seguridad y la escalabilidad".
En la última década, la tecnología de escalabilidad ha evolucionado constantemente, desde la controversia sobre la escalabilidad de Bitcoin hasta el sharding de Ethereum, pasando por canales de estado, Plasma, hasta Rollup y blockchain modular, toda la industria ha recorrido un camino de escalabilidad lleno de imaginación. Rollup, como la solución de escalabilidad más popular en la actualidad, ha logrado un aumento significativo en el objetivo de TPS. Sin embargo, no ha tocado el verdadero límite del "rendimiento de cadena única" en la capa base de la blockchain, especialmente en el nivel de ejecución, que aún se ve limitado por el antiguo paradigma de cálculo secuencial dentro de la cadena.
Por lo tanto, la computación paralela en cadena ha comenzado a entrar en la visión de la industria. A diferencia de la expansión fuera de la cadena y la distribución entre cadenas, la paralelización dentro de la cadena intenta reconstruir completamente el motor de ejecución mientras mantiene la atomicidad de una sola cadena, actualizando la blockchain de "ejecución serial de transacciones una por una" a un sistema de computación de alta concurrencia de "múltiples hilos + canalización + programación de dependencias". Esto no solo podría lograr un aumento de cientos de veces en el rendimiento, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
En realidad, en el paradigma de computación Web2, la computación de un solo hilo ha sido reemplazada hace tiempo por la programación paralela, la programación asíncrona y otros modelos. Y la blockchain, como un sistema de computación más primitivo y conservador, nunca ha podido aprovechar plenamente estas ideas paralelas. Nuevas cadenas como Solana, Sui y Aptos han introducido paralelismo a nivel de arquitectura, iniciando esta exploración; mientras que proyectos como Monad y MegaETH han elevado aún más el paralelismo dentro de la cadena a un nivel de ruptura más profundo, mostrando características cada vez más cercanas a los sistemas operativos modernos.
Se puede decir que el cálculo paralelo no solo es un medio de optimización del rendimiento, sino que también es un punto de inflexión en el paradigma del modelo de ejecución de blockchain. Desafía el modelo fundamental de ejecución de contratos inteligentes y redefine la lógica básica del procesamiento de transacciones. Si se dice que Rollup es "mover las transacciones a la ejecución fuera de la cadena", entonces el paralelismo dentro de la cadena es "construir un núcleo de supercomputación en la cadena", cuyo objetivo es proporcionar un soporte de infraestructura verdaderamente sostenible para las aplicaciones nativas de Web3 en el futuro.
Después de la convergencia en la pista de Rollup, 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 técnica, sino también una lucha por el paradigma. La próxima generación de plataformas de ejecución soberanas en el mundo Web3 probablemente surgirá de esta lucha por la paralelización en la cadena.
II. Panorama del paradigma de escalado: cinco tipos de rutas, cada una con su enfoque
La escalabilidad, como uno de los temas más importantes, continuos y difíciles de abordar en la evolución de la tecnología de cadenas públicas, ha dado lugar a la aparición y evolución de casi todas las rutas tecnológicas principales en la última década. Desde la disputa sobre el tamaño de los bloques de Bitcoin, esta competencia técnica sobre "cómo hacer que la cadena funcione más rápido" ha dado lugar a cinco rutas básicas, cada una de las cuales aborda el cuello de botella desde diferentes ángulos, con su propia filosofía tecnológica, dificultad de implementación, modelo de riesgos y escenarios de aplicación.
La primera categoría de rutas es la más directa para la expansión en cadena, y las prácticas representativas incluyen aumentar el tamaño de los bloques, reducir el tiempo de creación de bloques, o mejorar la capacidad de procesamiento a través de la optimización de la estructura de datos y los mecanismos de consenso. Este enfoque se convirtió en el centro de atención durante la disputa de expansión de Bitcoin, dando lugar a bifurcaciones como BCH y BSV de la "gran cadena de bloques", y también influyó en el diseño de cadenas de bloques de alto rendimiento tempranas como EOS y NEO. Las ventajas de este tipo de rutas son que mantienen la simplicidad de la consistencia de una sola cadena, son fáciles de entender y desplegar, pero también son propensas a riesgos de centralización, aumento de los costos operativos de los nodos y dificultades de sincronización, lo que representa límites sistémicos. Por lo tanto, en el diseño actual ya no es la solución central predominante, 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, cuyo representante son los canales de estado (State Channels) y las cadenas laterales (Sidechains). La idea básica de este tipo de ruta es trasladar la mayor parte de la actividad de transacciones fuera de la cadena, escribiendo solo el resultado final en la cadena principal, donde la cadena principal actúa como la capa de liquidación final. Desde la filosofía técnica, se asemeja a la idea de arquitectura asíncrona de Web2. Aunque esta idea teóricamente puede escalar indefinidamente el rendimiento, los problemas del modelo de confianza de las transacciones fuera de la cadena, la seguridad de los fondos y la complejidad de la interacción limitan su aplicación. Un ejemplo típico es Lightning Network, que aunque tiene una clara ubicación en escenarios financieros, su escala ecológica nunca ha podido explotar; mientras que varios diseños basados en cadenas laterales, como Polygon POS, han expuesto al mismo tiempo la desventaja de la difícil herencia de la seguridad de la cadena principal.
La tercera categoría de rutas es la de Layer2 Rollup, que actualmente es la más popular y ampliamente implementada. Este enfoque no modifica directamente la cadena principal, sino que 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 propias ventajas: el primero es rápido y tiene alta compatibilidad, pero enfrenta problemas de retraso en el período de desafío y en el mecanismo de prueba de fraude; el segundo es fuerte en seguridad y tiene buena capacidad de compresión de datos, pero es complejo de desarrollar y carece de compatibilidad con EVM. Sea cual sea el tipo de Rollup, su esencia es externalizar el derecho de ejecución, mientras que los datos y la verificación se mantienen en la cadena principal, logrando un equilibrio relativo entre descentralización y alto rendimiento. El rápido crecimiento de proyectos como Arbitrum, Optimism, zkSync y StarkNet ha probado la viabilidad de esta ruta, pero también ha expuesto cuellos de botella a medio plazo, como una fuerte dependencia de la disponibilidad de datos (DA), costos aún altos y una experiencia de desarrollo fragmentada.
La cuarta categoría de rutas es la arquitectura de blockchain modular que ha surgido en los últimos años, representada por Celestia, Avail, EigenLayer, entre otros. El paradigma modular aboga por desacoplar completamente las funciones centrales de blockchain, donde múltiples cadenas especializadas realizan diferentes funciones, y se combinan en una red escalable a través de protocolos de cadena cruzada. Esta dirección está profundamente influenciada por la arquitectura modular de sistemas operativos y la idea de computación en la nube. Su ventaja radica en la capacidad de reemplazar componentes del sistema de manera flexible y, en etapas específicas (, como DA), mejorar significativamente la eficiencia. Sin embargo, sus desafíos son igualmente evidentes: después del desacoplamiento modular, los costos de sincronización, verificación y confianza mutua entre sistemas son extremadamente altos, el ecosistema de desarrolladores es sumamente disperso, y los requisitos para estándares de protocolo a medio y largo plazo y la seguridad de la cadena cruzada son mucho más altos que en el diseño de cadenas tradicionales. Este modelo, en esencia, ya no construye una "cadena", sino que construye una "red de cadenas", lo que plantea un umbral sin precedentes para la comprensión y operación de la arquitectura general.
La última categoría de rutas, que es el objeto de análisis principal en este artículo, es la ruta de optimización de cálculo paralelo dentro de la cadena. A diferencia de las cuatro primeras categorías que realizan una "división horizontal" desde una perspectiva estructural, el cálculo paralelo enfatiza la "mejora vertical", es decir, dentro de una sola cadena, se logra el procesamiento concurrente de transacciones atómicas al cambiar la arquitectura del motor de ejecución. Esto requiere reescribir la lógica de programación de la VM, introducir análisis de dependencias de transacciones, predicción de conflictos de estado, control de paralelismo, llamadas asíncronas y un conjunto completo de mecanismos de programación de sistemas informáticos modernos. Solana fue uno de los primeros proyectos en implementar el concepto de VM paralela en el sistema a nivel de cadena, logrando la ejecución paralela en múltiples núcleos mediante la determinación de conflictos de transacciones basada en un modelo de cuentas. Nuevos proyectos de generación como Monad, Sei, Fuel, MegaETH, entre otros, han ido un paso más allá al intentar introducir ideas avanzadas como ejecución en tuberías, concurrencia optimista, particionamiento de almacenamiento y desacoplamiento paralelo, construyendo un núcleo de ejecución de alto rendimiento similar a una CPU moderna. La ventaja clave de esta dirección es que permite romper los límites de rendimiento sin depender de una arquitectura de múltiples cadenas y, al mismo tiempo, proporciona suficiente flexibilidad computacional para la ejecución de contratos inteligentes complejos, lo que es un requisito técnico importante para aplicaciones futuras como Agentes de IA, juegos en cadena de gran escala y derivados de alta frecuencia.
A lo largo de las cinco rutas de escalabilidad mencionadas, la verdadera división detrás de ellas es en realidad el compromiso sistemático del blockchain entre rendimiento, combinabilidad, seguridad y complejidad de desarrollo. Rollup se destaca en la externalización de consenso y herencia de seguridad, la modularidad resalta la flexibilidad estructural y la reutilización de componentes, la escalabilidad fuera de la cadena intenta superar el cuello de botella de la cadena principal pero con un alto costo de confianza, mientras que la paralelización dentro de la cadena se centra en la actualización fundamental de la capa de ejecución, intentando acercarse al límite de rendimiento de los sistemas distribuidos modernos sin romper la consistencia interna de la cadena. Ninguna de estas rutas puede resolver todos los problemas, pero son estas direcciones las que forman conjuntamente el panorama de la actualización del paradigma de computación Web3, y ofrecen a desarrolladores, arquitectos e inversores una amplia gama de opciones estratégicas.
Así como en la historia los sistemas operativos pasaron de ser de un solo núcleo a múltiples núcleos, y las bases de datos evolucionaron de índices secuenciales a transacciones concurrentes, el camino de escalabilidad de Web3 también finalmente avanzará hacia una era de ejecución altamente paralela. En esta era, el rendimiento ya no es solo una competencia de velocidad de cadena, sino una manifestación integral de la filosofía de diseño subyacente, la profundidad de la comprensión arquitectónica, la colaboración entre hardware y software, y el control del sistema. Y la paralelización dentro de la cadena podría ser el campo de batalla definitivo de esta guerra a largo plazo.
Tres, Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta la instrucción
En el contexto de la evolución continua de las tecnologías de escalado de blockchain, la computación paralela se ha convertido gradualmente en el camino central para la ruptura del rendimiento. A diferencia del desacoplamiento horizontal en la capa estructural, la capa de red o la capa de disponibilidad de datos, la computación paralela es una excavación en profundidad en la capa de ejecución, que se relaciona con la lógica más fundamental de la eficiencia operativa de la blockchain, determinando la velocidad de respuesta y la capacidad de procesamiento de un sistema blockchain frente a transacciones complejas de alta concurrencia y múltiples tipos. Partiendo del modelo de ejecución, al revisar el desarrollo de esta genealogía tecnológica, podemos trazar un mapa de clasificación claro de la computación paralela, que se puede dividir aproximadamente en cinco caminos tecnológicos: 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. Estos cinco tipos de caminos, desde un grosor de grano grueso hasta un grano fino, no solo son un proceso de refinamiento continuo de la lógica paralela, sino también un camino de complejidad del sistema y dificultad de programación en constante aumento.
El nivel de paralelismo a nivel de cuenta que apareció por primera vez es el paradigma representado por 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 hay relaciones de conflicto. Si los conjuntos de cuentas accedidos por dos transacciones no se superponen, se pueden ejecutar de forma concurrente en múltiples núcleos. Este mecanismo es muy adecuado para manejar transacciones con estructuras claras y entradas y salidas definidas, especialmente programas con 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 razonar estáticamente, lo que hace que, al enfrentarse a comportamientos dinámicos de contratos inteligentes complejos, como los de juegos en cadena, agentes de IA, etc., surjan problemas de ejecución conservadora y disminución del paralelismo. Además, la dependencia cruzada entre cuentas también hace que los beneficios de paralelismo se vean seriamente reducidos en ciertos escenarios de comercio de alta frecuencia. El runtime de Solana ya ha logrado una alta optimización en este aspecto, pero su estrategia de programación central sigue viéndose afectada por las limitaciones de granularidad de cuenta.
Sobre la base del modelo de cuentas, refinamos aún más y entramos en el nivel técnico de paralelismo a nivel de objeto. El paralelismo a nivel de objeto introduce una abstracción semántica de recursos y módulos, programando la concurrencia en unidades de "objetos de estado" de mayor 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, lo que permite un control preciso de los conflictos de acceso a los recursos en tiempo de ejecución. Este enfoque es más general y escalable en comparación con el paralelismo a nivel de cuenta, ya que puede abarcar lógicas de lectura y escritura de estado más complejas, y naturalmente sirve a escenarios de alta heterogeneidad como juegos, redes sociales e IA. Sin embargo, el paralelismo a nivel de objeto también introduce un umbral de lenguaje más alto y una complejidad de desarrollo mayor; Move no es un sustituto directo de Solidity, y el costo de cambiar de ecosistema es elevado, limitando la velocidad de difusión de su paradigma de paralelismo.
La paralelización a nivel de transacciones, que avanza 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 las cuentas como la unidad mínima de paralelización, sino que construye un gráfico de dependencias en torno a toda la transacción. Se considera la transacción como una unidad de operación atómica, construyendo un gráfico de transacciones (Transaction DAG) a través de análisis estático o dinámico, y depende de un programador para realizar la ejecución concurrente en flujo. Este diseño permite al sistema maximizar la paralelización sin necesidad de entender completamente la estructura de estado subyacente. Monad es particularmente notable, ya que combina técnicas modernas de motores de bases de datos como el control de concurrencia optimista (OCC), la programación de flujo paralela y la ejecución fuera de orden, acercando la ejecución en cadena al paradigma del "programador de GPU". En la práctica, este mecanismo requiere un gestor de dependencias y un detector de conflictos extremadamente complejos, y el propio programador también puede convertirse en un cuello de botella, pero
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AirdropHunterXM
· 08-06 18:42
La expansión es un ciclo sin fin, ay.
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rekt_but_not_broke
· 08-06 04:08
¿Para qué preocuparse tanto? Con que el tps sea suficiente, es suficiente.
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BlockchainArchaeologist
· 08-03 19:07
¿Cuándo podremos ver un millón de tps?
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GasFeePhobia
· 08-03 19:05
¡Ah, no puedo acceder a tps, estoy loco!
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LostBetweenChains
· 08-03 19:04
¿No puedes resistir el increíble rollup?
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SingleForYears
· 08-03 19:04
¿Sigues desvelándote viendo la expansión? ¿No sería mejor ir a tomar té de leche con la chica que te gusta?
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Blockblind
· 08-03 19:03
Qué investigación, la actividad diaria es la verdadera verdad
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LowCapGemHunter
· 08-03 19:02
¿Otra vez haciendo promesas vacías? Mejor hablemos de los resultados.
Gran revelación del cálculo paralelo en Web3: explorando la solución definitiva para la expansión de la Cadena de bloques
Informe de investigación en profundidad sobre el cálculo paralelo Web3: el camino definitivo hacia la escalabilidad nativa
I. 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. El número de transacciones por segundo de Bitcoin y Ethereum es muy bajo, lejos de los sistemas tradicionales de Web2. Esto no se puede resolver simplemente aumentando servidores, sino que es una limitación sistémica en el diseño subyacente de la blockchain, es decir, la "dificultad de la descentralización, la seguridad y la escalabilidad".
En la última década, la tecnología de escalabilidad ha evolucionado constantemente, desde la controversia sobre la escalabilidad de Bitcoin hasta el sharding de Ethereum, pasando por canales de estado, Plasma, hasta Rollup y blockchain modular, toda la industria ha recorrido un camino de escalabilidad lleno de imaginación. Rollup, como la solución de escalabilidad más popular en la actualidad, ha logrado un aumento significativo en el objetivo de TPS. Sin embargo, no ha tocado el verdadero límite del "rendimiento de cadena única" en la capa base de la blockchain, especialmente en el nivel de ejecución, que aún se ve limitado por el antiguo paradigma de cálculo secuencial dentro de la cadena.
Por lo tanto, la computación paralela en cadena ha comenzado a entrar en la visión de la industria. A diferencia de la expansión fuera de la cadena y la distribución entre cadenas, la paralelización dentro de la cadena intenta reconstruir completamente el motor de ejecución mientras mantiene la atomicidad de una sola cadena, actualizando la blockchain de "ejecución serial de transacciones una por una" a un sistema de computación de alta concurrencia de "múltiples hilos + canalización + programación de dependencias". Esto no solo podría lograr un aumento de cientos de veces en el rendimiento, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
En realidad, en el paradigma de computación Web2, la computación de un solo hilo ha sido reemplazada hace tiempo por la programación paralela, la programación asíncrona y otros modelos. Y la blockchain, como un sistema de computación más primitivo y conservador, nunca ha podido aprovechar plenamente estas ideas paralelas. Nuevas cadenas como Solana, Sui y Aptos han introducido paralelismo a nivel de arquitectura, iniciando esta exploración; mientras que proyectos como Monad y MegaETH han elevado aún más el paralelismo dentro de la cadena a un nivel de ruptura más profundo, mostrando características cada vez más cercanas a los sistemas operativos modernos.
Se puede decir que el cálculo paralelo no solo es un medio de optimización del rendimiento, sino que también es un punto de inflexión en el paradigma del modelo de ejecución de blockchain. Desafía el modelo fundamental de ejecución de contratos inteligentes y redefine la lógica básica del procesamiento de transacciones. Si se dice que Rollup es "mover las transacciones a la ejecución fuera de la cadena", entonces el paralelismo dentro de la cadena es "construir un núcleo de supercomputación en la cadena", cuyo objetivo es proporcionar un soporte de infraestructura verdaderamente sostenible para las aplicaciones nativas de Web3 en el futuro.
Después de la convergencia en la pista de Rollup, 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 técnica, sino también una lucha por el paradigma. La próxima generación de plataformas de ejecución soberanas en el mundo Web3 probablemente surgirá de esta lucha por la paralelización en la cadena.
II. Panorama del paradigma de escalado: cinco tipos de rutas, cada una con su enfoque
La escalabilidad, como uno de los temas más importantes, continuos y difíciles de abordar en la evolución de la tecnología de cadenas públicas, ha dado lugar a la aparición y evolución de casi todas las rutas tecnológicas principales en la última década. Desde la disputa sobre el tamaño de los bloques de Bitcoin, esta competencia técnica sobre "cómo hacer que la cadena funcione más rápido" ha dado lugar a cinco rutas básicas, cada una de las cuales aborda el cuello de botella desde diferentes ángulos, con su propia filosofía tecnológica, dificultad de implementación, modelo de riesgos y escenarios de aplicación.
La primera categoría de rutas es la más directa para la expansión en cadena, y las prácticas representativas incluyen aumentar el tamaño de los bloques, reducir el tiempo de creación de bloques, o mejorar la capacidad de procesamiento a través de la optimización de la estructura de datos y los mecanismos de consenso. Este enfoque se convirtió en el centro de atención durante la disputa de expansión de Bitcoin, dando lugar a bifurcaciones como BCH y BSV de la "gran cadena de bloques", y también influyó en el diseño de cadenas de bloques de alto rendimiento tempranas como EOS y NEO. Las ventajas de este tipo de rutas son que mantienen la simplicidad de la consistencia de una sola cadena, son fáciles de entender y desplegar, pero también son propensas a riesgos de centralización, aumento de los costos operativos de los nodos y dificultades de sincronización, lo que representa límites sistémicos. Por lo tanto, en el diseño actual ya no es la solución central predominante, 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, cuyo representante son los canales de estado (State Channels) y las cadenas laterales (Sidechains). La idea básica de este tipo de ruta es trasladar la mayor parte de la actividad de transacciones fuera de la cadena, escribiendo solo el resultado final en la cadena principal, donde la cadena principal actúa como la capa de liquidación final. Desde la filosofía técnica, se asemeja a la idea de arquitectura asíncrona de Web2. Aunque esta idea teóricamente puede escalar indefinidamente el rendimiento, los problemas del modelo de confianza de las transacciones fuera de la cadena, la seguridad de los fondos y la complejidad de la interacción limitan su aplicación. Un ejemplo típico es Lightning Network, que aunque tiene una clara ubicación en escenarios financieros, su escala ecológica nunca ha podido explotar; mientras que varios diseños basados en cadenas laterales, como Polygon POS, han expuesto al mismo tiempo la desventaja de la difícil herencia de la seguridad de la cadena principal.
La tercera categoría de rutas es la de Layer2 Rollup, que actualmente es la más popular y ampliamente implementada. Este enfoque no modifica directamente la cadena principal, sino que 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 propias ventajas: el primero es rápido y tiene alta compatibilidad, pero enfrenta problemas de retraso en el período de desafío y en el mecanismo de prueba de fraude; el segundo es fuerte en seguridad y tiene buena capacidad de compresión de datos, pero es complejo de desarrollar y carece de compatibilidad con EVM. Sea cual sea el tipo de Rollup, su esencia es externalizar el derecho de ejecución, mientras que los datos y la verificación se mantienen en la cadena principal, logrando un equilibrio relativo entre descentralización y alto rendimiento. El rápido crecimiento de proyectos como Arbitrum, Optimism, zkSync y StarkNet ha probado la viabilidad de esta ruta, pero también ha expuesto cuellos de botella a medio plazo, como una fuerte dependencia de la disponibilidad de datos (DA), costos aún altos y una experiencia de desarrollo fragmentada.
La cuarta categoría de rutas es la arquitectura de blockchain modular que ha surgido en los últimos años, representada por Celestia, Avail, EigenLayer, entre otros. El paradigma modular aboga por desacoplar completamente las funciones centrales de blockchain, donde múltiples cadenas especializadas realizan diferentes funciones, y se combinan en una red escalable a través de protocolos de cadena cruzada. Esta dirección está profundamente influenciada por la arquitectura modular de sistemas operativos y la idea de computación en la nube. Su ventaja radica en la capacidad de reemplazar componentes del sistema de manera flexible y, en etapas específicas (, como DA), mejorar significativamente la eficiencia. Sin embargo, sus desafíos son igualmente evidentes: después del desacoplamiento modular, los costos de sincronización, verificación y confianza mutua entre sistemas son extremadamente altos, el ecosistema de desarrolladores es sumamente disperso, y los requisitos para estándares de protocolo a medio y largo plazo y la seguridad de la cadena cruzada son mucho más altos que en el diseño de cadenas tradicionales. Este modelo, en esencia, ya no construye una "cadena", sino que construye una "red de cadenas", lo que plantea un umbral sin precedentes para la comprensión y operación de la arquitectura general.
La última categoría de rutas, que es el objeto de análisis principal en este artículo, es la ruta de optimización de cálculo paralelo dentro de la cadena. A diferencia de las cuatro primeras categorías que realizan una "división horizontal" desde una perspectiva estructural, el cálculo paralelo enfatiza la "mejora vertical", es decir, dentro de una sola cadena, se logra el procesamiento concurrente de transacciones atómicas al cambiar la arquitectura del motor de ejecución. Esto requiere reescribir la lógica de programación de la VM, introducir análisis de dependencias de transacciones, predicción de conflictos de estado, control de paralelismo, llamadas asíncronas y un conjunto completo de mecanismos de programación de sistemas informáticos modernos. Solana fue uno de los primeros proyectos en implementar el concepto de VM paralela en el sistema a nivel de cadena, logrando la ejecución paralela en múltiples núcleos mediante la determinación de conflictos de transacciones basada en un modelo de cuentas. Nuevos proyectos de generación como Monad, Sei, Fuel, MegaETH, entre otros, han ido un paso más allá al intentar introducir ideas avanzadas como ejecución en tuberías, concurrencia optimista, particionamiento de almacenamiento y desacoplamiento paralelo, construyendo un núcleo de ejecución de alto rendimiento similar a una CPU moderna. La ventaja clave de esta dirección es que permite romper los límites de rendimiento sin depender de una arquitectura de múltiples cadenas y, al mismo tiempo, proporciona suficiente flexibilidad computacional para la ejecución de contratos inteligentes complejos, lo que es un requisito técnico importante para aplicaciones futuras como Agentes de IA, juegos en cadena de gran escala y derivados de alta frecuencia.
A lo largo de las cinco rutas de escalabilidad mencionadas, la verdadera división detrás de ellas es en realidad el compromiso sistemático del blockchain entre rendimiento, combinabilidad, seguridad y complejidad de desarrollo. Rollup se destaca en la externalización de consenso y herencia de seguridad, la modularidad resalta la flexibilidad estructural y la reutilización de componentes, la escalabilidad fuera de la cadena intenta superar el cuello de botella de la cadena principal pero con un alto costo de confianza, mientras que la paralelización dentro de la cadena se centra en la actualización fundamental de la capa de ejecución, intentando acercarse al límite de rendimiento de los sistemas distribuidos modernos sin romper la consistencia interna de la cadena. Ninguna de estas rutas puede resolver todos los problemas, pero son estas direcciones las que forman conjuntamente el panorama de la actualización del paradigma de computación Web3, y ofrecen a desarrolladores, arquitectos e inversores una amplia gama de opciones estratégicas.
Así como en la historia los sistemas operativos pasaron de ser de un solo núcleo a múltiples núcleos, y las bases de datos evolucionaron de índices secuenciales a transacciones concurrentes, el camino de escalabilidad de Web3 también finalmente avanzará hacia una era de ejecución altamente paralela. En esta era, el rendimiento ya no es solo una competencia de velocidad de cadena, sino una manifestación integral de la filosofía de diseño subyacente, la profundidad de la comprensión arquitectónica, la colaboración entre hardware y software, y el control del sistema. Y la paralelización dentro de la cadena podría ser el campo de batalla definitivo de esta guerra a largo plazo.
Tres, Mapa de clasificación de computación paralela: cinco grandes caminos desde la cuenta hasta la instrucción
En el contexto de la evolución continua de las tecnologías de escalado de blockchain, la computación paralela se ha convertido gradualmente en el camino central para la ruptura del rendimiento. A diferencia del desacoplamiento horizontal en la capa estructural, la capa de red o la capa de disponibilidad de datos, la computación paralela es una excavación en profundidad en la capa de ejecución, que se relaciona con la lógica más fundamental de la eficiencia operativa de la blockchain, determinando la velocidad de respuesta y la capacidad de procesamiento de un sistema blockchain frente a transacciones complejas de alta concurrencia y múltiples tipos. Partiendo del modelo de ejecución, al revisar el desarrollo de esta genealogía tecnológica, podemos trazar un mapa de clasificación claro de la computación paralela, que se puede dividir aproximadamente en cinco caminos tecnológicos: 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. Estos cinco tipos de caminos, desde un grosor de grano grueso hasta un grano fino, no solo son un proceso de refinamiento continuo de la lógica paralela, sino también un camino de complejidad del sistema y dificultad de programación en constante aumento.
El nivel de paralelismo a nivel de cuenta que apareció por primera vez es el paradigma representado por 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 hay relaciones de conflicto. Si los conjuntos de cuentas accedidos por dos transacciones no se superponen, se pueden ejecutar de forma concurrente en múltiples núcleos. Este mecanismo es muy adecuado para manejar transacciones con estructuras claras y entradas y salidas definidas, especialmente programas con 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 razonar estáticamente, lo que hace que, al enfrentarse a comportamientos dinámicos de contratos inteligentes complejos, como los de juegos en cadena, agentes de IA, etc., surjan problemas de ejecución conservadora y disminución del paralelismo. Además, la dependencia cruzada entre cuentas también hace que los beneficios de paralelismo se vean seriamente reducidos en ciertos escenarios de comercio de alta frecuencia. El runtime de Solana ya ha logrado una alta optimización en este aspecto, pero su estrategia de programación central sigue viéndose afectada por las limitaciones de granularidad de cuenta.
Sobre la base del modelo de cuentas, refinamos aún más y entramos en el nivel técnico de paralelismo a nivel de objeto. El paralelismo a nivel de objeto introduce una abstracción semántica de recursos y módulos, programando la concurrencia en unidades de "objetos de estado" de mayor 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, lo que permite un control preciso de los conflictos de acceso a los recursos en tiempo de ejecución. Este enfoque es más general y escalable en comparación con el paralelismo a nivel de cuenta, ya que puede abarcar lógicas de lectura y escritura de estado más complejas, y naturalmente sirve a escenarios de alta heterogeneidad como juegos, redes sociales e IA. Sin embargo, el paralelismo a nivel de objeto también introduce un umbral de lenguaje más alto y una complejidad de desarrollo mayor; Move no es un sustituto directo de Solidity, y el costo de cambiar de ecosistema es elevado, limitando la velocidad de difusión de su paradigma de paralelismo.
La paralelización a nivel de transacciones, que avanza 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 las cuentas como la unidad mínima de paralelización, sino que construye un gráfico de dependencias en torno a toda la transacción. Se considera la transacción como una unidad de operación atómica, construyendo un gráfico de transacciones (Transaction DAG) a través de análisis estático o dinámico, y depende de un programador para realizar la ejecución concurrente en flujo. Este diseño permite al sistema maximizar la paralelización sin necesidad de entender completamente la estructura de estado subyacente. Monad es particularmente notable, ya que combina técnicas modernas de motores de bases de datos como el control de concurrencia optimista (OCC), la programación de flujo paralela y la ejecución fuera de orden, acercando la ejecución en cadena al paradigma del "programador de GPU". En la práctica, este mecanismo requiere un gestor de dependencias y un detector de conflictos extremadamente complejos, y el propio programador también puede convertirse en un cuello de botella, pero