Informe de investigación profunda sobre computación paralela Web3: la ruta definitiva para la expansión nativa
I. Introducción: La escalabilidad es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo
Desde su nacimiento, los sistemas de blockchain han enfrentado el problema central de la escalabilidad. El número de transacciones por segundo (TPS) de Bitcoin y Ethereum sigue siendo muy bajo en comparación con los sistemas tradicionales de Web2. Esto no se puede resolver simplemente aumentando los servidores, sino que está limitado por el "dilema de la descentralización, la seguridad y la escalabilidad" en el diseño subyacente de la blockchain.
En la última década, hemos sido testigos de varios intentos de escalabilidad, desde la disputa de escalabilidad de Bitcoin hasta el sharding de Ethereum, desde canales de estado hasta Rollup y blockchain modular. Rollup, como la solución de escalabilidad más popular en la actualidad, ha logrado un gran aumento en el objetivo de TPS. Sin embargo, no ha tocado el verdadero límite de "rendimiento de cadena única" en la capa base de la blockchain, especialmente en el nivel de ejecución, que aún está limitado por el antiguo paradigma de cálculo secuencial en la cadena.
El cálculo paralelo dentro de la cadena está entrando gradualmente en la visión de la industria. Intenta reconstruir completamente el motor de ejecución mientras mantiene la atomicidad de una sola cadena, actualizando la blockchain de "ejecución de transacciones en serie una por una" a un sistema de alta concurrencia de "multihilo + procesamiento en paralelo + programación de dependencias". Esto no solo podría lograr un aumento en el rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
Las nuevas cadenas como Solana, Sui y Aptos han introducido la paralelización a nivel de arquitectura. Proyectos como Monad y MegaETH han llevado la paralelización dentro de la cadena a avances en la ejecución en pipeline, concurrencia optimista y mecanismos impulsados por mensajes asíncronos, mostrando características cada vez más cercanas a los sistemas operativos modernos.
Se puede decir que la computación paralela no solo es un "método 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, redefiniendo la lógica básica de empaquetado de transacciones, acceso a estados, relaciones de llamada y disposición de almacenamiento. Si se dice que Rollup es "llevar las transacciones a la ejecución fuera de la cadena", entonces la paralelización dentro de la cadena es "construir un núcleo de supercomputadora en la cadena", cuyo objetivo es 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 en el nuevo ciclo. La próxima generación de plataformas de ejecución soberana en el mundo Web3 probablemente surgirá de esta lucha por la paralelización en la cadena.
II. Panorama de paradigmas de escalabilidad: 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 las 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 del bloque de Bitcoin, esta competición 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 técnica, dificultad de implementación, modelo de riesgo y escenarios aplicables.
La primera categoría de rutas es la más directa para la escalabilidad en cadena, con prácticas representativas como aumentar el tamaño del bloque, acortar el tiempo de creación de bloques, o mejorar la capacidad de procesamiento mediante la optimización de la estructura de datos y el mecanismo de consenso. Este enfoque se convirtió en el foco de la controversia sobre la escalabilidad de Bitcoin, dando lugar a bifurcaciones como BCH y BSV de la "gran bloque". También influyó en la forma de diseño de las primeras cadenas de bloques de alto rendimiento como EOS y NEO. Este tipo de ruta conserva 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 en los costos de operación de nodos y mayor dificultad de sincronización, entre otros límites sistémicos. Por lo tanto, en el diseño actual ya no es una solución central predominante, sino que se ha convertido más en un acompañamiento auxiliar a 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 este tipo de rutas es trasladar la mayor parte de las actividades de transacción fuera de la cadena, escribiendo solo el resultado final en la cadena principal, donde la cadena principal actúa como la capa final de liquidación. Desde una perspectiva filosófica técnica, se asemeja a la idea de arquitectura asincrónica 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 tiene una clara ubicación en escenarios financieros, pero su escala ecológica nunca ha explotado; mientras que varios diseños basados en cadenas laterales, como Polygon POS, han expuesto las desventajas de la difícil herencia de la seguridad de la cadena principal, a pesar de su alto rendimiento.
La tercera ruta es la más popular y ampliamente implementada actualmente, la ruta Layer2 Rollup. Este enfoque no cambia 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 mecanismos de prueba de fraude; el segundo es seguro, tiene buena capacidad de compresión de datos, pero es complejo de desarrollar y tiene insuficiente compatibilidad con EVM. Sea cual sea el tipo de Rollup, su esencia es externalizar el poder de ejecución, al mismo tiempo que se retiene la data y la verificación en la cadena principal, logrando un equilibrio relativo entre descentralización y alto rendimiento. El rápido crecimiento de proyectos como Arbitrum, Optimism, zkSync y StarkNet prueba la viabilidad de esta ruta, pero también expone cuellos de botella a medio plazo como la fuerte dependencia de la disponibilidad de datos, 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 las funciones centrales de la blockchain, permitiendo que múltiples cadenas especializadas realicen diferentes funciones, y luego combinándolas en una red escalable a través de protocolos de interoperabilidad. Esta dirección está profundamente influenciada por la arquitectura modular de los sistemas operativos y la idea de la computación en la nube como un sistema componible. Su ventaja radica en la capacidad de reemplazar de manera flexible los componentes del sistema y mejorar drásticamente la eficiencia en etapas específicas ( como DA). Sin embargo, sus desafíos son también muy evidentes: después del desacoplamiento modular, los costos de sincronización, verificación y confianza entre sistemas son extremadamente altos, el ecosistema de desarrolladores está extremadamente disperso, y los requisitos para estándares de protocolos a medio y largo plazo y la seguridad entre cadenas 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 presenta 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 el resto de este artículo, es la ruta de optimización de cálculo paralelo en la cadena. A diferencia de las cuatro categorías anteriores que se centran en la "división horizontal" desde una perspectiva estructural, el cálculo paralelo enfatiza la "actualización vertical", es decir, dentro de una sola cadena, mediante el cambio de la arquitectura del motor de ejecución, se logra el procesamiento concurrente de transacciones atómicas. Esto requiere reescribir la lógica de programación de la VM, introducir análisis de dependencia 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 a nivel de cadena, logrando la ejecución paralela multicore a través de la determinación de conflictos de transacciones basada en un modelo de cuentas. Proyectos de nueva generación como Monad, Sei, Fuel, MegaETH, entre otros, van aún más allá al intentar introducir ejecución en tuberías, concurrencia optimista, particionamiento de almacenamiento y desacoplamiento paralelo, construyendo núcleos de ejecución de alto rendimiento similares a una CPU moderna. La ventaja central de esta dirección radica en que no se necesita depender de una arquitectura de múltiples cadenas para lograr una ruptura en los límites de rendimiento, al mismo tiempo que proporciona suficiente flexibilidad computacional para la ejecución de contratos inteligentes complejos, siendo un requisito técnico importante para aplicaciones futuras como Agentes de IA, juegos en cadena de gran escala, y productos derivados de alta frecuencia.
Al observar las cinco rutas de escalabilidad mencionadas, la verdadera división detrás de ellas es la compensación sistemática que hace la blockchain entre rendimiento, combinabilidad, seguridad y complejidad de desarrollo. Rollup destaca en la externalización del consenso y la herencia de seguridad, la modularidad resalta la flexibilidad estructural y la reutilización de componentes, la escalabilidad fuera de la cadena intenta romper el cuello de botella de la cadena principal, pero el costo de confianza es elevado, 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 conforman el panorama de la actualización del paradigma computacional de Web3, ofreciendo a desarrolladores, arquitectos e inversores opciones estratégicas extremadamente ricas.
Así como en la historia los sistemas operativos han pasado de ser de un solo núcleo a múltiples núcleos, y las bases de datos han evolucionado de índices secuenciales a transacciones concurrentes, el camino de escalabilidad de Web3 también inevitablemente se moverá hacia una era de ejecución altamente paralelizada. En esta era, el rendimiento ya no es solo una competición de velocidad de la 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 larga guerra.
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 en blockchain, la computación paralela se ha convertido gradualmente en la ruta central para romper los límites de rendimiento. A diferencia del desacoplamiento horizontal en la capa estructural, la capa de red o la capa de disponibilidad de datos, la computación paralela se centra en la profundización en la capa de ejecución; se relaciona con la lógica más fundamental que afecta la eficiencia operativa de la blockchain y determina la velocidad de respuesta y la capacidad de procesamiento de un sistema de blockchain frente a altas concurrencias y transacciones complejas de múltiples tipos. Partiendo del modelo de ejecución, al revisar la trayectoria de desarrollo de esta línea técnica, podemos delinear un mapa claro de clasificación de la computación paralela, que se puede dividir aproximadamente 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 grosor de grano más amplio hasta un grano más fino, representan tanto un proceso de refinamiento continuo de la lógica paralela como un aumento constante en la complejidad del sistema y la dificultad de programación.
El primer nivel de paralelismo a nivel de cuenta se representa mediante el paradigma de Solana. Este modelo se basa en un diseño desacoplado de cuenta-estado, que a través del análisis estático del conjunto de cuentas involucradas en la transacción, determina si existe una relación de conflicto. Si los conjuntos de cuentas accedidos por dos transacciones no se superponen, se pueden ejecutar en paralelo en múltiples núcleos. Este mecanismo es muy adecuado para manejar transacciones con estructuras claras y entradas y salidas definidas, especialmente en programas con rutas predecibles como DeFi. Sin embargo, su suposición inherente es que el acceso a cuentas es predecible y que las dependencias de estado pueden ser inferidas estáticamente, lo que provoca que, al enfrentar contratos inteligentes complejos, surjan problemas de ejecución conservadora y disminución del paralelismo. Además, la interdependencia entre cuentas también debilita seriamente los beneficios del paralelismo en ciertos escenarios de trading de alta frecuencia. El runtime de Solana ya ha logrado una alta optimización en este aspecto, pero su estrategia de programación central sigue estando limitada por la granularidad de las cuentas.
Sobre la base del modelo de cuentas, avanzamos a 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 en unidades de "objetos de estado" de granularidad más fina. Aptos y Sui son exploradores importantes 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 un control preciso de los conflictos de acceso a los recursos en tiempo de ejecución. Este enfoque es más versátil y escalable que el paralelismo a nivel de cuentas, pudiendo cubrir lógicas de lectura y escritura de estado más complejas, y sirviendo de manera natural a escenarios de alta heterogeneidad como juegos, redes sociales y AI. Sin embargo, el paralelismo a nivel de objetos también introduce un umbral de lenguaje más alto y una mayor complejidad de desarrollo; Move no es un reemplazo directo de Solidity, y los altos costos de cambio de ecosistema limitan la velocidad de difusión de su paradigma de paralelismo.
La paralelización a nivel de transacciones más profunda es la dirección que nuevas cadenas de alto rendimiento como Monad, Sei y Fuel están explorando. Este enfoque ya no considera el estado o las cuentas como la unidad mínima de paralelismo, sino que construye un gráfico de dependencias en torno a la propia transacción. Se considera la transacción como una unidad de operación atómica, construyendo un gráfico de transacciones a través de análisis estático o dinámico, y depende de un programador para la ejecución concurrente en flujo. Este diseño permite al sistema maximizar la paralelización sin necesidad de comprender completamente la estructura de estado subyacente. Monad es especialmente notable, ya que combina control de concurrencia optimista (OCC), programación de tuberías paralelas, ejecución desordenada y otras tecnologías modernas de motores de bases de datos, acercando la ejecución en la cadena al paradigma del "programador de GPU". En la práctica, este mecanismo requiere un administrador de dependencias y un detector de conflictos extremadamente complejos, y el programador en sí mismo puede convertirse en un cuello de botella, pero su capacidad de rendimiento potencial es muy superior a la de los modelos de cuentas u objetos, convirtiéndose en una de las fuerzas con el mayor techo teórico en el campo de la computación paralela actual.
La paralelización a nivel de máquina virtual incorpora directamente la capacidad de ejecución concurrente en la lógica de programación de instrucciones subyacente de la VM, buscando romper las limitaciones inherentes de la ejecución secuencial de EVM. MegaETH, como "experimento de supermáquina virtual" dentro del ecosistema de Ethereum, intenta rediseñar EVM para que soporte la ejecución concurrente de código de contratos inteligentes en múltiples hilos. Su base utiliza mecanismos como ejecución segmentada, separación de estados, y llamadas asíncronas, permitiendo que cada contrato funcione de manera independiente en diferentes contextos de ejecución, y utilizando una capa de sincronización paralela para garantizar.
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JustAnotherWallet
· hace2h
TPS sigue siendo un punto débil.
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OnchainHolmes
· hace10h
La revolución debe comenzar desde la base, la acumulación es demasiado lenta.
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FlippedSignal
· hace10h
Demasiado profundo esto, solo digamos cuándo se resolverá el gas.
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SilentAlpha
· hace10h
Si se expande, que se expanda, ¿por qué hablar tanto?
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BankruptWorker
· hace10h
Expansión, expansión y más expansión, comprar moneda es lo único que importa.
Análisis profundo de la computación paralela en Web3: 5 grandes caminos tecnológicos para la expansión dentro de la cadena y perspectivas futuras
Informe de investigación profunda sobre computación paralela Web3: la ruta definitiva para la expansión nativa
I. Introducción: La escalabilidad es un tema eterno, y la paralelización es el campo de batalla definitivo
Desde su nacimiento, los sistemas de blockchain han enfrentado el problema central de la escalabilidad. El número de transacciones por segundo (TPS) de Bitcoin y Ethereum sigue siendo muy bajo en comparación con los sistemas tradicionales de Web2. Esto no se puede resolver simplemente aumentando los servidores, sino que está limitado por el "dilema de la descentralización, la seguridad y la escalabilidad" en el diseño subyacente de la blockchain.
En la última década, hemos sido testigos de varios intentos de escalabilidad, desde la disputa de escalabilidad de Bitcoin hasta el sharding de Ethereum, desde canales de estado hasta Rollup y blockchain modular. Rollup, como la solución de escalabilidad más popular en la actualidad, ha logrado un gran aumento en el objetivo de TPS. Sin embargo, no ha tocado el verdadero límite de "rendimiento de cadena única" en la capa base de la blockchain, especialmente en el nivel de ejecución, que aún está limitado por el antiguo paradigma de cálculo secuencial en la cadena.
El cálculo paralelo dentro de la cadena está entrando gradualmente en la visión de la industria. Intenta reconstruir completamente el motor de ejecución mientras mantiene la atomicidad de una sola cadena, actualizando la blockchain de "ejecución de transacciones en serie una por una" a un sistema de alta concurrencia de "multihilo + procesamiento en paralelo + programación de dependencias". Esto no solo podría lograr un aumento en el rendimiento de cientos de veces, sino que también podría convertirse en la clave para la explosión de aplicaciones de contratos inteligentes.
Las nuevas cadenas como Solana, Sui y Aptos han introducido la paralelización a nivel de arquitectura. Proyectos como Monad y MegaETH han llevado la paralelización dentro de la cadena a avances en la ejecución en pipeline, concurrencia optimista y mecanismos impulsados por mensajes asíncronos, mostrando características cada vez más cercanas a los sistemas operativos modernos.
Se puede decir que la computación paralela no solo es un "método 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, redefiniendo la lógica básica de empaquetado de transacciones, acceso a estados, relaciones de llamada y disposición de almacenamiento. Si se dice que Rollup es "llevar las transacciones a la ejecución fuera de la cadena", entonces la paralelización dentro de la cadena es "construir un núcleo de supercomputadora en la cadena", cuyo objetivo es 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 en el nuevo ciclo. La próxima generación de plataformas de ejecución soberana en el mundo Web3 probablemente surgirá de esta lucha por la paralelización en la cadena.
II. Panorama de paradigmas de escalabilidad: 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 las 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 del bloque de Bitcoin, esta competición 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 técnica, dificultad de implementación, modelo de riesgo y escenarios aplicables.
La primera categoría de rutas es la más directa para la escalabilidad en cadena, con prácticas representativas como aumentar el tamaño del bloque, acortar el tiempo de creación de bloques, o mejorar la capacidad de procesamiento mediante la optimización de la estructura de datos y el mecanismo de consenso. Este enfoque se convirtió en el foco de la controversia sobre la escalabilidad de Bitcoin, dando lugar a bifurcaciones como BCH y BSV de la "gran bloque". También influyó en la forma de diseño de las primeras cadenas de bloques de alto rendimiento como EOS y NEO. Este tipo de ruta conserva 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 en los costos de operación de nodos y mayor dificultad de sincronización, entre otros límites sistémicos. Por lo tanto, en el diseño actual ya no es una solución central predominante, sino que se ha convertido más en un acompañamiento auxiliar a 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 este tipo de rutas es trasladar la mayor parte de las actividades de transacción fuera de la cadena, escribiendo solo el resultado final en la cadena principal, donde la cadena principal actúa como la capa final de liquidación. Desde una perspectiva filosófica técnica, se asemeja a la idea de arquitectura asincrónica 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 tiene una clara ubicación en escenarios financieros, pero su escala ecológica nunca ha explotado; mientras que varios diseños basados en cadenas laterales, como Polygon POS, han expuesto las desventajas de la difícil herencia de la seguridad de la cadena principal, a pesar de su alto rendimiento.
La tercera ruta es la más popular y ampliamente implementada actualmente, la ruta Layer2 Rollup. Este enfoque no cambia 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 mecanismos de prueba de fraude; el segundo es seguro, tiene buena capacidad de compresión de datos, pero es complejo de desarrollar y tiene insuficiente compatibilidad con EVM. Sea cual sea el tipo de Rollup, su esencia es externalizar el poder de ejecución, al mismo tiempo que se retiene la data y la verificación en la cadena principal, logrando un equilibrio relativo entre descentralización y alto rendimiento. El rápido crecimiento de proyectos como Arbitrum, Optimism, zkSync y StarkNet prueba la viabilidad de esta ruta, pero también expone cuellos de botella a medio plazo como la fuerte dependencia de la disponibilidad de datos, 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 las funciones centrales de la blockchain, permitiendo que múltiples cadenas especializadas realicen diferentes funciones, y luego combinándolas en una red escalable a través de protocolos de interoperabilidad. Esta dirección está profundamente influenciada por la arquitectura modular de los sistemas operativos y la idea de la computación en la nube como un sistema componible. Su ventaja radica en la capacidad de reemplazar de manera flexible los componentes del sistema y mejorar drásticamente la eficiencia en etapas específicas ( como DA). Sin embargo, sus desafíos son también muy evidentes: después del desacoplamiento modular, los costos de sincronización, verificación y confianza entre sistemas son extremadamente altos, el ecosistema de desarrolladores está extremadamente disperso, y los requisitos para estándares de protocolos a medio y largo plazo y la seguridad entre cadenas 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 presenta 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 el resto de este artículo, es la ruta de optimización de cálculo paralelo en la cadena. A diferencia de las cuatro categorías anteriores que se centran en la "división horizontal" desde una perspectiva estructural, el cálculo paralelo enfatiza la "actualización vertical", es decir, dentro de una sola cadena, mediante el cambio de la arquitectura del motor de ejecución, se logra el procesamiento concurrente de transacciones atómicas. Esto requiere reescribir la lógica de programación de la VM, introducir análisis de dependencia 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 a nivel de cadena, logrando la ejecución paralela multicore a través de la determinación de conflictos de transacciones basada en un modelo de cuentas. Proyectos de nueva generación como Monad, Sei, Fuel, MegaETH, entre otros, van aún más allá al intentar introducir ejecución en tuberías, concurrencia optimista, particionamiento de almacenamiento y desacoplamiento paralelo, construyendo núcleos de ejecución de alto rendimiento similares a una CPU moderna. La ventaja central de esta dirección radica en que no se necesita depender de una arquitectura de múltiples cadenas para lograr una ruptura en los límites de rendimiento, al mismo tiempo que proporciona suficiente flexibilidad computacional para la ejecución de contratos inteligentes complejos, siendo un requisito técnico importante para aplicaciones futuras como Agentes de IA, juegos en cadena de gran escala, y productos derivados de alta frecuencia.
Al observar las cinco rutas de escalabilidad mencionadas, la verdadera división detrás de ellas es la compensación sistemática que hace la blockchain entre rendimiento, combinabilidad, seguridad y complejidad de desarrollo. Rollup destaca en la externalización del consenso y la herencia de seguridad, la modularidad resalta la flexibilidad estructural y la reutilización de componentes, la escalabilidad fuera de la cadena intenta romper el cuello de botella de la cadena principal, pero el costo de confianza es elevado, 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 conforman el panorama de la actualización del paradigma computacional de Web3, ofreciendo a desarrolladores, arquitectos e inversores opciones estratégicas extremadamente ricas.
Así como en la historia los sistemas operativos han pasado de ser de un solo núcleo a múltiples núcleos, y las bases de datos han evolucionado de índices secuenciales a transacciones concurrentes, el camino de escalabilidad de Web3 también inevitablemente se moverá hacia una era de ejecución altamente paralelizada. En esta era, el rendimiento ya no es solo una competición de velocidad de la 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 larga guerra.
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 en blockchain, la computación paralela se ha convertido gradualmente en la ruta central para romper los límites de rendimiento. A diferencia del desacoplamiento horizontal en la capa estructural, la capa de red o la capa de disponibilidad de datos, la computación paralela se centra en la profundización en la capa de ejecución; se relaciona con la lógica más fundamental que afecta la eficiencia operativa de la blockchain y determina la velocidad de respuesta y la capacidad de procesamiento de un sistema de blockchain frente a altas concurrencias y transacciones complejas de múltiples tipos. Partiendo del modelo de ejecución, al revisar la trayectoria de desarrollo de esta línea técnica, podemos delinear un mapa claro de clasificación de la computación paralela, que se puede dividir aproximadamente 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 grosor de grano más amplio hasta un grano más fino, representan tanto un proceso de refinamiento continuo de la lógica paralela como un aumento constante en la complejidad del sistema y la dificultad de programación.
El primer nivel de paralelismo a nivel de cuenta se representa mediante el paradigma de Solana. Este modelo se basa en un diseño desacoplado de cuenta-estado, que a través del análisis estático del conjunto de cuentas involucradas en la transacción, determina si existe una relación de conflicto. Si los conjuntos de cuentas accedidos por dos transacciones no se superponen, se pueden ejecutar en paralelo en múltiples núcleos. Este mecanismo es muy adecuado para manejar transacciones con estructuras claras y entradas y salidas definidas, especialmente en programas con rutas predecibles como DeFi. Sin embargo, su suposición inherente es que el acceso a cuentas es predecible y que las dependencias de estado pueden ser inferidas estáticamente, lo que provoca que, al enfrentar contratos inteligentes complejos, surjan problemas de ejecución conservadora y disminución del paralelismo. Además, la interdependencia entre cuentas también debilita seriamente los beneficios del paralelismo en ciertos escenarios de trading de alta frecuencia. El runtime de Solana ya ha logrado una alta optimización en este aspecto, pero su estrategia de programación central sigue estando limitada por la granularidad de las cuentas.
Sobre la base del modelo de cuentas, avanzamos a 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 en unidades de "objetos de estado" de granularidad más fina. Aptos y Sui son exploradores importantes 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 un control preciso de los conflictos de acceso a los recursos en tiempo de ejecución. Este enfoque es más versátil y escalable que el paralelismo a nivel de cuentas, pudiendo cubrir lógicas de lectura y escritura de estado más complejas, y sirviendo de manera natural a escenarios de alta heterogeneidad como juegos, redes sociales y AI. Sin embargo, el paralelismo a nivel de objetos también introduce un umbral de lenguaje más alto y una mayor complejidad de desarrollo; Move no es un reemplazo directo de Solidity, y los altos costos de cambio de ecosistema limitan la velocidad de difusión de su paradigma de paralelismo.
La paralelización a nivel de transacciones más profunda es la dirección que nuevas cadenas de alto rendimiento como Monad, Sei y Fuel están explorando. Este enfoque ya no considera el estado o las cuentas como la unidad mínima de paralelismo, sino que construye un gráfico de dependencias en torno a la propia transacción. Se considera la transacción como una unidad de operación atómica, construyendo un gráfico de transacciones a través de análisis estático o dinámico, y depende de un programador para la ejecución concurrente en flujo. Este diseño permite al sistema maximizar la paralelización sin necesidad de comprender completamente la estructura de estado subyacente. Monad es especialmente notable, ya que combina control de concurrencia optimista (OCC), programación de tuberías paralelas, ejecución desordenada y otras tecnologías modernas de motores de bases de datos, acercando la ejecución en la cadena al paradigma del "programador de GPU". En la práctica, este mecanismo requiere un administrador de dependencias y un detector de conflictos extremadamente complejos, y el programador en sí mismo puede convertirse en un cuello de botella, pero su capacidad de rendimiento potencial es muy superior a la de los modelos de cuentas u objetos, convirtiéndose en una de las fuerzas con el mayor techo teórico en el campo de la computación paralela actual.
La paralelización a nivel de máquina virtual incorpora directamente la capacidad de ejecución concurrente en la lógica de programación de instrucciones subyacente de la VM, buscando romper las limitaciones inherentes de la ejecución secuencial de EVM. MegaETH, como "experimento de supermáquina virtual" dentro del ecosistema de Ethereum, intenta rediseñar EVM para que soporte la ejecución concurrente de código de contratos inteligentes en múltiples hilos. Su base utiliza mecanismos como ejecución segmentada, separación de estados, y llamadas asíncronas, permitiendo que cada contrato funcione de manera independiente en diferentes contextos de ejecución, y utilizando una capa de sincronización paralela para garantizar.