تقرير بحثي عن العمق في الحساب المتوازي لـ Web3: المسار النهائي للتوسع الأصلي
المقدمة: التوسع هو موضوع أبدي، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية
منذ ظهور أنظمة blockchain، واجهت مشكلة التوسع هذه كمسألة أساسية. من الصعب التغلب على عنق الزجاجة في أداء البيتكوين والإيثيريوم مقارنةً بقدرات معالجة عالم Web2 التقليدي. هذه ليست مشكلة يمكن حلها ببساطة عن طريق زيادة عدد الخوادم، بل تنبع من القيود النظامية في التصميم الأساسي للبلوك تشين - "اللامركزية، والأمان، والقابلية للتوسع"، مثلث مستحيل لا يمكن تحقيق الثلاثة معاً.
على مدار السنوات العشر الماضية، شهدنا عددًا لا يحصى من محاولات التوسع، من حروب توسيع البيتكوين إلى تقسيم الإيثيريوم، ومن قنوات الحالة إلى Rollup وسلاسل الكتل المعيارية. إن Rollup، كأكثر أنماط التوسع قبولًا في الوقت الحالي، يحقق هدفًا كبيرًا في زيادة TPS مع تخفيف العبء عن السلسلة الرئيسية. لكن لم تصل إلى الحد الحقيقي لأداء "السلسلة الواحدة" في أسفل سلسلة الكتل، خاصة في الجانب التنفيذي، لا تزال مقيدة بهذا النمط القديم من الحساب التسلسلي داخل السلسلة.
بدأت الحسابات المتوازية داخل السلسلة تدخل في أفق الصناعة. تحاول إعادة بناء محرك التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على الذرية والتكامل للسلسلة الواحدة، لترقية blockchain من "تنفيذ المعاملات بشكل متسلسل" في نمط الخيط الواحد إلى "نظام حساب عالي التزامن + خطوط أنابيب + جدولة الاعتماد". هذا لا يمكن أن يؤدي فقط إلى تحسينات في القدرة على المعالجة بمئات المرات، ولكن قد يصبح أيضًا الشرط الأساسي لانفجار تطبيقات العقود الذكية.
يمكن القول إن الحساب المتوازي ليس مجرد "وسيلة لتحسين الأداء"، بل هو نقطة تحول في نموذج تنفيذ blockchain. إنها تتحدى النمط الأساسي لتنفيذ العقود الذكية، وتعيد تعريف المنطق الأساسي لتجميع المعاملات، والوصول إلى الحالة، وعلاقات الاستدعاء، وتخطيط التخزين. إذا كان Rollup هو "نقل المعاملات إلى التنفيذ خارج السلسلة"، فإن الحساب المتوازي داخل السلسلة هو "بناء نواة حوسبة فائق داخل السلسلة"، وهدفه هو توفير دعم بنية تحتية مستدامة حقًا لتطبيقات Web3 الأصلية في المستقبل.
بعد أن أصبحت مسارات الـ Rollup متجانسة، بدأت العمليات المتوازية داخل السلسلة تصبح المتغير الحاسم في المنافسة على Layer1 في الدورة الجديدة. لم يعد الأداء مجرد "أسرع"، بل هو إمكانية دعم عالم كامل من التطبيقات غير المتجانسة. هذه ليست مجرد مسابقة تقنية، بل هي معركة من أجل النموذج. من المرجح أن تنبثق منصة التنفيذ السيادية من الجيل التالي في عالم Web3 من هذه المنافسة في العمليات المتوازية داخل السلسلة.
صورة شاملة لنمط التوسع: خمس فئات من المسارات، لكل منها تركيز خاص
تُعتبر التوسعة واحدة من أهم وأصعب الموضوعات التي تم تناولها في تطور تقنيات البلوكشين، وقد أدت إلى ظهور وتطور جميع المسارات التقنية الرئيسية تقريبًا على مدى العقد الماضي. بدأت هذه المنافسة التقنية حول "كيف يمكن تسريع أداء الشبكة" من خلال صراع حجم الكتلة في بيتكوين، وفي النهاية انقسمت إلى خمسة مسارات أساسية، حيث يتناول كل مسار العقبات من زوايا مختلفة، ولديه فلسفة تقنية خاصة به، وصعوبة في التنفيذ، ونموذج مخاطر، وسيناريوهات استخدام مناسبة.
النوع الأول من المسارات هو التوسع المباشر على السلسلة، ويتمثل في زيادة حجم الكتلة، وتقليل وقت إنتاج الكتلة، أو تحسين القدرة على المعالجة من خلال تحسين هيكل البيانات وآلية التوافق. وقد أصبحت هذه الطريقة محور التركيز في نزاع التوسع في بيتكوين، مما أدى إلى ظهور انقسامات مثل BCH وBSV "الكتل الكبيرة"، كما أثرت على تصميمات سلاسل الكتل العامة عالية الأداء مثل EOS وNEO. من مزايا هذا النوع من المسارات أنه يحتفظ ببساطة التوافق على سلسلة واحدة، مما يجعله سهلاً في الفهم والنشر، لكنه أيضاً عرضة لمخاطر مركزة، وزيادة تكاليف تشغيل العقد، وزيادة صعوبة المزامنة، مما يعني أنه لم يعد حلاً رئيسياً في تصميمات اليوم، بل أصبح أكثر ملاءمة كمرافق لآليات أخرى.
النوع الثاني من المسارات هو التوسع خارج السلسلة، ويمثله قنوات الحالة والسلاسل الجانبية. الفكرة الأساسية لهذا النوع من المسارات هي نقل معظم أنشطة التداول إلى خارج السلسلة، وكتابة النتائج النهائية فقط في السلسلة الرئيسية، حيث تعمل السلسلة الرئيسية كطبقة تسوية نهائية. من الناحية الفلسفية التقنية، فإنها تقترب من فكرة الهيكل غير المتزامن في Web2 - محاولة ترك المعاملات الثقيلة في الهامش، مع إجراء الحد الأدنى من التحقق الموثوق في السلسلة الرئيسية. على الرغم من أن هذه الفكرة يمكن نظريًا توسيع قدرتها على المعالجة بشكل غير محدود، إلا أن نموذج الثقة في المعاملات خارج السلسلة، وأمان الأموال، وتعقيد التفاعلات، وغيرها من القضايا تحد من تطبيقاتها. على سبيل المثال، على الرغم من أن شبكة Lightning لديها تحديد واضح لمشاهد مالية، إلا أن نطاقها البيئي لم ينفجر أبدًا؛ بينما كشفت عدة تصميمات تعتمد على السلاسل الجانبية، مثل منصة تداول POS، عن عيوب في عدم قدرة السلسلة الرئيسية على توارث الأمان.
النوع الثالث من المسارات هو مسار Layer2 Rollup الأكثر شعبية والأكثر انتشارًا حاليًا. هذه الطريقة لا تغير السلسلة الرئيسية نفسها مباشرة، بل تحقق التوسع من خلال آلية التنفيذ خارج السلسلة والتحقق داخلها. يتمتع Optimistic Rollup و ZK Rollup بمزايا خاصة: الأول سريع وذو توافق عالٍ، ولكنه يواجه مشاكل تأخير فترة التحدي وآلية إثبات الاحتيال؛ والثاني قوي من حيث الأمان ولديه قدرة جيدة على ضغط البيانات، لكنه معقد في التطوير ويفتقر إلى توافق EVM. بغض النظر عن نوع Rollup، فإن جوهره هو outsourcing لحقوق التنفيذ، مع الاحتفاظ بالبيانات والتحقق على السلسلة الرئيسية، لتحقيق توازن نسبي بين اللامركزية والأداء العالي. أثبتت بعض مشاريع Layer2 النمو السريع لها جدوى هذا المسار، لكنها في نفس الوقت كشفت عن الاعتماد المفرط على توفر البيانات (DA)، والتكاليف لا تزال مرتفعة، وتجربة التطوير مفرقة، مما يشكل اختناقات متوسطة المدى.
الفئة الرابعة من المسارات هي بنية سلسلة الكتل المعيارية التي ظهرت في السنوات الأخيرة، مثل Celestia و Avail و EigenLayer. تدعو نمط المعيارية إلى فصل الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل - التنفيذ، الإجماع، توفر البيانات، والتسوية - بشكل كامل، حيث يتم تنفيذ وظائف مختلفة بواسطة سلاسل متخصصة متعددة، ثم يتم دمجها باستخدام بروتوكولات عبر السلاسل لتكوين شبكة قابلة للتوسع. تأثرت هذه الاتجاهات بشكل عميق بهياكل نظم التشغيل المعيارية ومفاهيم الحوسبة السحابية القابلة للتجميع، وتكمن ميزتها في القدرة على استبدال مكونات النظام بشكل مرن، وتحقيق كفاءة كبيرة في مراحل معينة ( مثل DA). ومع ذلك، فإن التحديات واضحة للغاية: بعد فصل المكونات، فإن تكلفة التزامن والتحقق والثقة المتبادلة بين الأنظمة عالية للغاية، كما أن بيئة المطورين موزعة بشكل كبير، ومتطلبات المعايير البروتوكولية على المدى المتوسط والطويل والأمان عبر السلاسل أعلى بكثير من تصميم السلاسل التقليدية. في جوهرها، لم يعد هذا النموذج يقوم ببناء "سلسلة"، بل "شبكة سلسلة"، مما يطرح عتبة غير مسبوقة لفهم البنية الكلية وصيانة العمليات.
الفئة الأخيرة من المسارات، التي هي موضوع التحليل الرئيسي في هذا المقال، هي مسارات تحسين الحوسبة المتوازية داخل السلسلة. على عكس الفئات الأربع السابقة التي تقوم أساسًا على "التقسيم الأفقي" من منظور هيكلي، تركز الحوسبة المتوازية على "الترقية العمودية"، أي من خلال تغيير بنية محرك التنفيذ داخل سلسلة واحدة، لتحقيق معالجة متزامنة للمعاملات الذرية. يتطلب ذلك إعادة كتابة منطق جدولة VM، وإدخال تحليل الاعتماد على المعاملات، وتوقع تعارضات الحالة، والتحكم في درجة التوازي، والاستدعاء غير المتزامن، وغيرها من آليات جدولة أنظمة الحاسوب الحديثة. تعتبر إحدى سلاسل الكتل عالية الأداء من بين أول المشاريع التي قامت بتطبيق مفهوم VM المتوازي على النظام القائم على السلسلة، من خلال تنفيذ حكم تعارض المعاملات بناءً على نموذج الحساب لتحقيق تنفيذ متوازي متعدد النواة. بينما المشاريع من الجيل الجديد مثل Monad وSei وFuel وMegaETH، تواصل التقدم بمحاولة إدخال تنفيذ خطي، والتزام متفائل، وتقسيم تخزين، وفصل متوازي، وغيرها من الأفكار الحديثة، لبناء نواة تنفيذ عالية الأداء تشبه المعالج الحديث. تكمن الميزة الأساسية في هذا الاتجاه في أنه لا يحتاج إلى الاعتماد على بنية متعددة السلاسل لتحقيق اختراق الحدود القصوى للإنتاجية، كما أنه يوفر مرونة حسابية كافية لتنفيذ العقود الذكية المعقدة، وهو شرط تقني مهم لتطبيقات مستقبلية مثل وكيل الذكاء الاصطناعي، وألعاب السلسلة الكبيرة، والمشتقات عالية التردد.
عند النظر إلى مسارات التوسع الخمسة المذكورة أعلاه، فإن الفروق الأساسية بينها تكمن في التوازن المنهجي الذي تقوم به تقنية البلوك تشين بين الأداء، القابلية للتجميع، الأمان، وتعقيد التطوير. تتميز تقنية Rollup بتفويض الإجماع ووراثة الأمان، بينما تبرز التقنية المعيارية مرونة الهيكل وإعادة استخدام المكونات. تحاول التوسعات خارج السلسلة كسر قيود السلسلة الرئيسية، ولكن بتكلفة عالية من الثقة، بينما تركز التوسعات داخل السلسلة على تحديث جذري لطبقة التنفيذ، محاولًة الاقتراب من الحدود القصوى لأداء الأنظمة الموزعة الحديثة دون الإضرار بالتوافق داخل السلسلة. لا يمكن لأي من هذه المسارات حل جميع المشاكل، لكن هذه الاتجاهات تشكل معًا الصورة الكاملة لترقية نموذج حساب Web3، وتوفر خيارات استراتيجية غنية للغاية للمطورين، المعماريين، والمستثمرين.
كما انتقلت أنظمة التشغيل تاريخياً من النواة الواحدة إلى النوى المتعددة، وتطورت قواعد البيانات من الفهرس التسلسلي إلى المعاملات المتزامنة، فإن طريق توسعة Web3 سيصل في النهاية إلى عصر التنفيذ المتوازي العالي. في هذا العصر، لن تكون الأداء مجرد سباق في سرعة السلسلة، بل سيكون تجسيداً شاملاً لفلسفة التصميم الأساسية، وعمق فهم الهيكل، والتعاون بين البرمجيات والأجهزة، وقوة التحكم في النظام. وقد تكون المعالجة المتوازية داخل السلسلة هي ساحة المعركة النهائية في هذه الحرب الطويلة.
خريطة تصنيف الحوسبة المتوازية: خمس طرق من الحساب إلى التعليمات
في سياق التطور المستمر لتقنيات توسيع نطاق البلوكشين، أصبحت الحسابات المتوازية تدريجياً المسار الرئيسي للاختراق في الأداء. على عكس فك الارتباط الأفقي في طبقات الهيكل أو الشبكة أو قابلية استخدام البيانات، فإن الحسابات المتوازية هي حفر عمودي في طبقة التنفيذ، وهي تتعلق بالمنطق الأساسي الذي يؤثر على كفاءة تشغيل البلوكشين، وتحدد سرعة الاستجابة وقدرة المعالجة لنظام البلوكشين عند مواجهة معاملات معقدة ومتعددة الأنواع ذات تزامن مرتفع. بدءاً من نموذج التنفيذ، وعند استعراض تطور هذا النسب التكنولوجي، يمكننا وضع مخطط تصنيفي واضح للحسابات المتوازية، والذي يمكن تقسيمه بشكل عام إلى خمس مسارات تكنولوجية: الحسابات المتوازية على مستوى الحساب، الحسابات المتوازية على مستوى الكائن، الحسابات المتوازية على مستوى المعاملات، الحسابات المتوازية على مستوى الآلة الافتراضية، وأخيراً الحسابات المتوازية على مستوى التعليمات. هذه المسارات الخمس تتراوح من القسيمة الخشنة إلى القسيمة الدقيقة، وهي ليست فقط عملية تصفية منطقية متزايدة، بل أيضاً مسار يتصاعد فيه تعقيد النظام وصعوبة الجدولة.
أول ظهور للتوازي على مستوى الحساب هو نموذج يمثل سلسلة عامة عالية الأداء. يعتمد هذا النموذج على تصميم مفصول للحسابات والحالة، من خلال التحليل الثابت لمجموعة الحسابات المعنية في المعاملات، يتم تحديد ما إذا كانت هناك علاقات تعارض. إذا كانت مجموعات الحسابات التي تصل إليها معاملتان غير متداخلة، يمكن تنفيذها بالتوازي على عدة نوى. هذه الآلية مناسبة جداً لمعالجة المعاملات ذات الهيكل الواضح والمدخلات والمخرجات الواضحة، خاصةً برامج DeFi وغيرها من المسارات القابلة للتنبؤ. لكن فرضيتها الطبيعية هي أن الوصول إلى الحسابات قابل للتنبؤ، وأن الاعتماد على الحالة يمكن استنتاجه ثابتاً، مما يجعلها تواجه مشكلة التنفيذ الحذر وانخفاض التوازي عند مواجهة سلوكيات ديناميكية معقدة مثل الألعاب على السلسلة، ووكلاء الذكاء الاصطناعي وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاعتماد المتداخل بين الحسابات يؤدي أيضاً إلى تقليل العائدات المتوازية في بعض سيناريوهات التداول عالية التردد بشكل كبير. لقد حققت بيئة التشغيل لهذه السلسلة العامة عالية الأداء تحسينات كبيرة في هذا الجانب، لكن استراتيجيتها الأساسية لا تزال مقيدة بحجم الحسابات.
على أساس نموذج الحساب، نواصل التحسين في مستوى التقنية المتعلق بالتماثيل الكائنات. يقدم التوازي على مستوى الكائنات تجريدًا دلاليًا للموارد والوحدات، ويقوم بتخطيط متوازي بناءً على وحدات "كائن الحالة" الأكثر تفصيلاً. بعض المشاريع من الجيل الجديد Layer1 تعتبر مستكشفين مهمين في هذا الاتجاه، خاصة أن الأخيرة من خلال نظام الأنواع الخطية للغة Move، تحدد ملكية الموارد وقابلية التغيير أثناء وقت الترجمة، مما يسمح بالتحكم الدقيق في تعارضات الوصول إلى الموارد أثناء وقت التشغيل. هذه الطريقة تعتبر أكثر عمومية وقابلية للتوسع مقارنة بالتوازي على مستوى الحساب، حيث يمكنها تغطية منطق قراءة وكتابة الحالة الأكثر تعقيدًا، وتخدم بشكل طبيعي مشاهد ذات درجة عالية من التباين مثل الألعاب، الشبكات الاجتماعية، والذكاء الاصطناعي. ومع ذلك، فإن التوازي على مستوى الكائنات يقدم أيضًا عتبة لغوية أعلى وتعقيدًا في التطوير، حيث أن Move ليست بديلاً مباشرًا لـ Solidity، وتكلفة الانتقال البيئي مرتفعة، مما يحد من سرعة انتشار نمطها المتوازي.
تعتبر المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات، اتجاهًا تستكشفه الجيل الجديد من السلاسل عالية الأداء الممثلة بـ Monad و Sei و Fuel. لم يعد هذا المسار يعتبر الحالة أو الحساب كوحدات المعالجة المتوازية الدنيا، بل يتم بناء رسم الاعتماد حول المعاملة التجارية نفسها. يعتبر المعاملة وحدة عملية ذرية، من خلال التحليل الثابت أو الديناميكي لبناء رسم المعاملة (Transaction DAG)، ويعتمد على المجدول لإجراء تنفيذ متزامن متسلسل. يسمح هذا التصميم للنظام بتعظيم استغلال المعالجة المتوازية دون الحاجة إلى فهم كامل لبنية الحالة الأساسية. يعتبر Monad بارزًا بشكل خاص، حيث يجمع بين التحكم المتوازي المتفائل (OCC)، جدولة خط الأنابيب المتوازية، والتنفيذ غير المتسلسل، وغيرها من تقنيات محركات قواعد البيانات الحديثة، مما يجعل تنفيذ السلسلة أقرب إلى نموذج "مجند GPU". في الممارسة العملية، تتطلب هذه الآلية مدير اعتماد معقد للغاية وكاشف تصادم، وقد يصبح المجدول نفسه عنق الزجاجة، لكن قدرته الكامنة على المعالجة أعلى بكثير من نموذج الحسابات أو النموذج الكائن، مما يجعله قوة ذات سقف نظري في مجال الحوسبة المتوازية الحالي.
وتم دمج القدرة على التنفيذ المتزامن مباشرة في منطق جدولة التعليمات الأساسية لـ VM في مستوى الآلة الافتراضية، سعياً لكسر القيود الثابتة لتنفيذ تسلسل EVM تماماً. يعتبر MegaETH "تجربة الآلة الافتراضية الفائقة" داخل نظام إيثيريوم البيئي.
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 11
أعجبني
11
5
مشاركة
تعليق
0/400
MemeKingNFT
· 07-19 05:53
داخل السلسلة حديث طويل عن قصة التوسع، هل تم ضبط الإيقاع هذه المرة؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
MetaverseMigrant
· 07-19 05:52
دوغو تشيو كوا ؟ أم تتبع الاتجاه مع الأخ الأصغر L2 !
شاهد النسخة الأصليةرد0
OnChain_Detective
· 07-19 05:52
تحليل الأنماط المشبوهة في مجموعات... لقد رأينا عنق الزجاجة هذا في tps من قبل smh
شاهد النسخة الأصليةرد0
GasFeeDodger
· 07-19 05:49
من يستعمل هذه الحلول القديمة للتوسع بعد الآن؟
شاهد النسخة الأصليةرد0
OnchainDetectiveBing
· 07-19 05:39
مبتدئ يفهم كيفية قراءة البيانات داخل السلسلة، لديه بعض المهارات التقنية، وهو في طور التعلم والتقدم!
أعطِ تعليقًا باللغة الصينية:
لا بأس، سأراقب Rollup، وسأنتظر ببطء حتى يحدث الضجيج.
الحوسبة المتوازية في Web3: استكشاف خمسة مسارات تقنية للتوسع الأصلي
تقرير بحثي عن العمق في الحساب المتوازي لـ Web3: المسار النهائي للتوسع الأصلي
المقدمة: التوسع هو موضوع أبدي، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية
منذ ظهور أنظمة blockchain، واجهت مشكلة التوسع هذه كمسألة أساسية. من الصعب التغلب على عنق الزجاجة في أداء البيتكوين والإيثيريوم مقارنةً بقدرات معالجة عالم Web2 التقليدي. هذه ليست مشكلة يمكن حلها ببساطة عن طريق زيادة عدد الخوادم، بل تنبع من القيود النظامية في التصميم الأساسي للبلوك تشين - "اللامركزية، والأمان، والقابلية للتوسع"، مثلث مستحيل لا يمكن تحقيق الثلاثة معاً.
على مدار السنوات العشر الماضية، شهدنا عددًا لا يحصى من محاولات التوسع، من حروب توسيع البيتكوين إلى تقسيم الإيثيريوم، ومن قنوات الحالة إلى Rollup وسلاسل الكتل المعيارية. إن Rollup، كأكثر أنماط التوسع قبولًا في الوقت الحالي، يحقق هدفًا كبيرًا في زيادة TPS مع تخفيف العبء عن السلسلة الرئيسية. لكن لم تصل إلى الحد الحقيقي لأداء "السلسلة الواحدة" في أسفل سلسلة الكتل، خاصة في الجانب التنفيذي، لا تزال مقيدة بهذا النمط القديم من الحساب التسلسلي داخل السلسلة.
بدأت الحسابات المتوازية داخل السلسلة تدخل في أفق الصناعة. تحاول إعادة بناء محرك التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على الذرية والتكامل للسلسلة الواحدة، لترقية blockchain من "تنفيذ المعاملات بشكل متسلسل" في نمط الخيط الواحد إلى "نظام حساب عالي التزامن + خطوط أنابيب + جدولة الاعتماد". هذا لا يمكن أن يؤدي فقط إلى تحسينات في القدرة على المعالجة بمئات المرات، ولكن قد يصبح أيضًا الشرط الأساسي لانفجار تطبيقات العقود الذكية.
يمكن القول إن الحساب المتوازي ليس مجرد "وسيلة لتحسين الأداء"، بل هو نقطة تحول في نموذج تنفيذ blockchain. إنها تتحدى النمط الأساسي لتنفيذ العقود الذكية، وتعيد تعريف المنطق الأساسي لتجميع المعاملات، والوصول إلى الحالة، وعلاقات الاستدعاء، وتخطيط التخزين. إذا كان Rollup هو "نقل المعاملات إلى التنفيذ خارج السلسلة"، فإن الحساب المتوازي داخل السلسلة هو "بناء نواة حوسبة فائق داخل السلسلة"، وهدفه هو توفير دعم بنية تحتية مستدامة حقًا لتطبيقات Web3 الأصلية في المستقبل.
بعد أن أصبحت مسارات الـ Rollup متجانسة، بدأت العمليات المتوازية داخل السلسلة تصبح المتغير الحاسم في المنافسة على Layer1 في الدورة الجديدة. لم يعد الأداء مجرد "أسرع"، بل هو إمكانية دعم عالم كامل من التطبيقات غير المتجانسة. هذه ليست مجرد مسابقة تقنية، بل هي معركة من أجل النموذج. من المرجح أن تنبثق منصة التنفيذ السيادية من الجيل التالي في عالم Web3 من هذه المنافسة في العمليات المتوازية داخل السلسلة.
صورة شاملة لنمط التوسع: خمس فئات من المسارات، لكل منها تركيز خاص
تُعتبر التوسعة واحدة من أهم وأصعب الموضوعات التي تم تناولها في تطور تقنيات البلوكشين، وقد أدت إلى ظهور وتطور جميع المسارات التقنية الرئيسية تقريبًا على مدى العقد الماضي. بدأت هذه المنافسة التقنية حول "كيف يمكن تسريع أداء الشبكة" من خلال صراع حجم الكتلة في بيتكوين، وفي النهاية انقسمت إلى خمسة مسارات أساسية، حيث يتناول كل مسار العقبات من زوايا مختلفة، ولديه فلسفة تقنية خاصة به، وصعوبة في التنفيذ، ونموذج مخاطر، وسيناريوهات استخدام مناسبة.
النوع الأول من المسارات هو التوسع المباشر على السلسلة، ويتمثل في زيادة حجم الكتلة، وتقليل وقت إنتاج الكتلة، أو تحسين القدرة على المعالجة من خلال تحسين هيكل البيانات وآلية التوافق. وقد أصبحت هذه الطريقة محور التركيز في نزاع التوسع في بيتكوين، مما أدى إلى ظهور انقسامات مثل BCH وBSV "الكتل الكبيرة"، كما أثرت على تصميمات سلاسل الكتل العامة عالية الأداء مثل EOS وNEO. من مزايا هذا النوع من المسارات أنه يحتفظ ببساطة التوافق على سلسلة واحدة، مما يجعله سهلاً في الفهم والنشر، لكنه أيضاً عرضة لمخاطر مركزة، وزيادة تكاليف تشغيل العقد، وزيادة صعوبة المزامنة، مما يعني أنه لم يعد حلاً رئيسياً في تصميمات اليوم، بل أصبح أكثر ملاءمة كمرافق لآليات أخرى.
النوع الثاني من المسارات هو التوسع خارج السلسلة، ويمثله قنوات الحالة والسلاسل الجانبية. الفكرة الأساسية لهذا النوع من المسارات هي نقل معظم أنشطة التداول إلى خارج السلسلة، وكتابة النتائج النهائية فقط في السلسلة الرئيسية، حيث تعمل السلسلة الرئيسية كطبقة تسوية نهائية. من الناحية الفلسفية التقنية، فإنها تقترب من فكرة الهيكل غير المتزامن في Web2 - محاولة ترك المعاملات الثقيلة في الهامش، مع إجراء الحد الأدنى من التحقق الموثوق في السلسلة الرئيسية. على الرغم من أن هذه الفكرة يمكن نظريًا توسيع قدرتها على المعالجة بشكل غير محدود، إلا أن نموذج الثقة في المعاملات خارج السلسلة، وأمان الأموال، وتعقيد التفاعلات، وغيرها من القضايا تحد من تطبيقاتها. على سبيل المثال، على الرغم من أن شبكة Lightning لديها تحديد واضح لمشاهد مالية، إلا أن نطاقها البيئي لم ينفجر أبدًا؛ بينما كشفت عدة تصميمات تعتمد على السلاسل الجانبية، مثل منصة تداول POS، عن عيوب في عدم قدرة السلسلة الرئيسية على توارث الأمان.
النوع الثالث من المسارات هو مسار Layer2 Rollup الأكثر شعبية والأكثر انتشارًا حاليًا. هذه الطريقة لا تغير السلسلة الرئيسية نفسها مباشرة، بل تحقق التوسع من خلال آلية التنفيذ خارج السلسلة والتحقق داخلها. يتمتع Optimistic Rollup و ZK Rollup بمزايا خاصة: الأول سريع وذو توافق عالٍ، ولكنه يواجه مشاكل تأخير فترة التحدي وآلية إثبات الاحتيال؛ والثاني قوي من حيث الأمان ولديه قدرة جيدة على ضغط البيانات، لكنه معقد في التطوير ويفتقر إلى توافق EVM. بغض النظر عن نوع Rollup، فإن جوهره هو outsourcing لحقوق التنفيذ، مع الاحتفاظ بالبيانات والتحقق على السلسلة الرئيسية، لتحقيق توازن نسبي بين اللامركزية والأداء العالي. أثبتت بعض مشاريع Layer2 النمو السريع لها جدوى هذا المسار، لكنها في نفس الوقت كشفت عن الاعتماد المفرط على توفر البيانات (DA)، والتكاليف لا تزال مرتفعة، وتجربة التطوير مفرقة، مما يشكل اختناقات متوسطة المدى.
الفئة الرابعة من المسارات هي بنية سلسلة الكتل المعيارية التي ظهرت في السنوات الأخيرة، مثل Celestia و Avail و EigenLayer. تدعو نمط المعيارية إلى فصل الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل - التنفيذ، الإجماع، توفر البيانات، والتسوية - بشكل كامل، حيث يتم تنفيذ وظائف مختلفة بواسطة سلاسل متخصصة متعددة، ثم يتم دمجها باستخدام بروتوكولات عبر السلاسل لتكوين شبكة قابلة للتوسع. تأثرت هذه الاتجاهات بشكل عميق بهياكل نظم التشغيل المعيارية ومفاهيم الحوسبة السحابية القابلة للتجميع، وتكمن ميزتها في القدرة على استبدال مكونات النظام بشكل مرن، وتحقيق كفاءة كبيرة في مراحل معينة ( مثل DA). ومع ذلك، فإن التحديات واضحة للغاية: بعد فصل المكونات، فإن تكلفة التزامن والتحقق والثقة المتبادلة بين الأنظمة عالية للغاية، كما أن بيئة المطورين موزعة بشكل كبير، ومتطلبات المعايير البروتوكولية على المدى المتوسط والطويل والأمان عبر السلاسل أعلى بكثير من تصميم السلاسل التقليدية. في جوهرها، لم يعد هذا النموذج يقوم ببناء "سلسلة"، بل "شبكة سلسلة"، مما يطرح عتبة غير مسبوقة لفهم البنية الكلية وصيانة العمليات.
الفئة الأخيرة من المسارات، التي هي موضوع التحليل الرئيسي في هذا المقال، هي مسارات تحسين الحوسبة المتوازية داخل السلسلة. على عكس الفئات الأربع السابقة التي تقوم أساسًا على "التقسيم الأفقي" من منظور هيكلي، تركز الحوسبة المتوازية على "الترقية العمودية"، أي من خلال تغيير بنية محرك التنفيذ داخل سلسلة واحدة، لتحقيق معالجة متزامنة للمعاملات الذرية. يتطلب ذلك إعادة كتابة منطق جدولة VM، وإدخال تحليل الاعتماد على المعاملات، وتوقع تعارضات الحالة، والتحكم في درجة التوازي، والاستدعاء غير المتزامن، وغيرها من آليات جدولة أنظمة الحاسوب الحديثة. تعتبر إحدى سلاسل الكتل عالية الأداء من بين أول المشاريع التي قامت بتطبيق مفهوم VM المتوازي على النظام القائم على السلسلة، من خلال تنفيذ حكم تعارض المعاملات بناءً على نموذج الحساب لتحقيق تنفيذ متوازي متعدد النواة. بينما المشاريع من الجيل الجديد مثل Monad وSei وFuel وMegaETH، تواصل التقدم بمحاولة إدخال تنفيذ خطي، والتزام متفائل، وتقسيم تخزين، وفصل متوازي، وغيرها من الأفكار الحديثة، لبناء نواة تنفيذ عالية الأداء تشبه المعالج الحديث. تكمن الميزة الأساسية في هذا الاتجاه في أنه لا يحتاج إلى الاعتماد على بنية متعددة السلاسل لتحقيق اختراق الحدود القصوى للإنتاجية، كما أنه يوفر مرونة حسابية كافية لتنفيذ العقود الذكية المعقدة، وهو شرط تقني مهم لتطبيقات مستقبلية مثل وكيل الذكاء الاصطناعي، وألعاب السلسلة الكبيرة، والمشتقات عالية التردد.
عند النظر إلى مسارات التوسع الخمسة المذكورة أعلاه، فإن الفروق الأساسية بينها تكمن في التوازن المنهجي الذي تقوم به تقنية البلوك تشين بين الأداء، القابلية للتجميع، الأمان، وتعقيد التطوير. تتميز تقنية Rollup بتفويض الإجماع ووراثة الأمان، بينما تبرز التقنية المعيارية مرونة الهيكل وإعادة استخدام المكونات. تحاول التوسعات خارج السلسلة كسر قيود السلسلة الرئيسية، ولكن بتكلفة عالية من الثقة، بينما تركز التوسعات داخل السلسلة على تحديث جذري لطبقة التنفيذ، محاولًة الاقتراب من الحدود القصوى لأداء الأنظمة الموزعة الحديثة دون الإضرار بالتوافق داخل السلسلة. لا يمكن لأي من هذه المسارات حل جميع المشاكل، لكن هذه الاتجاهات تشكل معًا الصورة الكاملة لترقية نموذج حساب Web3، وتوفر خيارات استراتيجية غنية للغاية للمطورين، المعماريين، والمستثمرين.
كما انتقلت أنظمة التشغيل تاريخياً من النواة الواحدة إلى النوى المتعددة، وتطورت قواعد البيانات من الفهرس التسلسلي إلى المعاملات المتزامنة، فإن طريق توسعة Web3 سيصل في النهاية إلى عصر التنفيذ المتوازي العالي. في هذا العصر، لن تكون الأداء مجرد سباق في سرعة السلسلة، بل سيكون تجسيداً شاملاً لفلسفة التصميم الأساسية، وعمق فهم الهيكل، والتعاون بين البرمجيات والأجهزة، وقوة التحكم في النظام. وقد تكون المعالجة المتوازية داخل السلسلة هي ساحة المعركة النهائية في هذه الحرب الطويلة.
خريطة تصنيف الحوسبة المتوازية: خمس طرق من الحساب إلى التعليمات
في سياق التطور المستمر لتقنيات توسيع نطاق البلوكشين، أصبحت الحسابات المتوازية تدريجياً المسار الرئيسي للاختراق في الأداء. على عكس فك الارتباط الأفقي في طبقات الهيكل أو الشبكة أو قابلية استخدام البيانات، فإن الحسابات المتوازية هي حفر عمودي في طبقة التنفيذ، وهي تتعلق بالمنطق الأساسي الذي يؤثر على كفاءة تشغيل البلوكشين، وتحدد سرعة الاستجابة وقدرة المعالجة لنظام البلوكشين عند مواجهة معاملات معقدة ومتعددة الأنواع ذات تزامن مرتفع. بدءاً من نموذج التنفيذ، وعند استعراض تطور هذا النسب التكنولوجي، يمكننا وضع مخطط تصنيفي واضح للحسابات المتوازية، والذي يمكن تقسيمه بشكل عام إلى خمس مسارات تكنولوجية: الحسابات المتوازية على مستوى الحساب، الحسابات المتوازية على مستوى الكائن، الحسابات المتوازية على مستوى المعاملات، الحسابات المتوازية على مستوى الآلة الافتراضية، وأخيراً الحسابات المتوازية على مستوى التعليمات. هذه المسارات الخمس تتراوح من القسيمة الخشنة إلى القسيمة الدقيقة، وهي ليست فقط عملية تصفية منطقية متزايدة، بل أيضاً مسار يتصاعد فيه تعقيد النظام وصعوبة الجدولة.
أول ظهور للتوازي على مستوى الحساب هو نموذج يمثل سلسلة عامة عالية الأداء. يعتمد هذا النموذج على تصميم مفصول للحسابات والحالة، من خلال التحليل الثابت لمجموعة الحسابات المعنية في المعاملات، يتم تحديد ما إذا كانت هناك علاقات تعارض. إذا كانت مجموعات الحسابات التي تصل إليها معاملتان غير متداخلة، يمكن تنفيذها بالتوازي على عدة نوى. هذه الآلية مناسبة جداً لمعالجة المعاملات ذات الهيكل الواضح والمدخلات والمخرجات الواضحة، خاصةً برامج DeFi وغيرها من المسارات القابلة للتنبؤ. لكن فرضيتها الطبيعية هي أن الوصول إلى الحسابات قابل للتنبؤ، وأن الاعتماد على الحالة يمكن استنتاجه ثابتاً، مما يجعلها تواجه مشكلة التنفيذ الحذر وانخفاض التوازي عند مواجهة سلوكيات ديناميكية معقدة مثل الألعاب على السلسلة، ووكلاء الذكاء الاصطناعي وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاعتماد المتداخل بين الحسابات يؤدي أيضاً إلى تقليل العائدات المتوازية في بعض سيناريوهات التداول عالية التردد بشكل كبير. لقد حققت بيئة التشغيل لهذه السلسلة العامة عالية الأداء تحسينات كبيرة في هذا الجانب، لكن استراتيجيتها الأساسية لا تزال مقيدة بحجم الحسابات.
على أساس نموذج الحساب، نواصل التحسين في مستوى التقنية المتعلق بالتماثيل الكائنات. يقدم التوازي على مستوى الكائنات تجريدًا دلاليًا للموارد والوحدات، ويقوم بتخطيط متوازي بناءً على وحدات "كائن الحالة" الأكثر تفصيلاً. بعض المشاريع من الجيل الجديد Layer1 تعتبر مستكشفين مهمين في هذا الاتجاه، خاصة أن الأخيرة من خلال نظام الأنواع الخطية للغة Move، تحدد ملكية الموارد وقابلية التغيير أثناء وقت الترجمة، مما يسمح بالتحكم الدقيق في تعارضات الوصول إلى الموارد أثناء وقت التشغيل. هذه الطريقة تعتبر أكثر عمومية وقابلية للتوسع مقارنة بالتوازي على مستوى الحساب، حيث يمكنها تغطية منطق قراءة وكتابة الحالة الأكثر تعقيدًا، وتخدم بشكل طبيعي مشاهد ذات درجة عالية من التباين مثل الألعاب، الشبكات الاجتماعية، والذكاء الاصطناعي. ومع ذلك، فإن التوازي على مستوى الكائنات يقدم أيضًا عتبة لغوية أعلى وتعقيدًا في التطوير، حيث أن Move ليست بديلاً مباشرًا لـ Solidity، وتكلفة الانتقال البيئي مرتفعة، مما يحد من سرعة انتشار نمطها المتوازي.
تعتبر المعالجة المتوازية على مستوى المعاملات، اتجاهًا تستكشفه الجيل الجديد من السلاسل عالية الأداء الممثلة بـ Monad و Sei و Fuel. لم يعد هذا المسار يعتبر الحالة أو الحساب كوحدات المعالجة المتوازية الدنيا، بل يتم بناء رسم الاعتماد حول المعاملة التجارية نفسها. يعتبر المعاملة وحدة عملية ذرية، من خلال التحليل الثابت أو الديناميكي لبناء رسم المعاملة (Transaction DAG)، ويعتمد على المجدول لإجراء تنفيذ متزامن متسلسل. يسمح هذا التصميم للنظام بتعظيم استغلال المعالجة المتوازية دون الحاجة إلى فهم كامل لبنية الحالة الأساسية. يعتبر Monad بارزًا بشكل خاص، حيث يجمع بين التحكم المتوازي المتفائل (OCC)، جدولة خط الأنابيب المتوازية، والتنفيذ غير المتسلسل، وغيرها من تقنيات محركات قواعد البيانات الحديثة، مما يجعل تنفيذ السلسلة أقرب إلى نموذج "مجند GPU". في الممارسة العملية، تتطلب هذه الآلية مدير اعتماد معقد للغاية وكاشف تصادم، وقد يصبح المجدول نفسه عنق الزجاجة، لكن قدرته الكامنة على المعالجة أعلى بكثير من نموذج الحسابات أو النموذج الكائن، مما يجعله قوة ذات سقف نظري في مجال الحوسبة المتوازية الحالي.
وتم دمج القدرة على التنفيذ المتزامن مباشرة في منطق جدولة التعليمات الأساسية لـ VM في مستوى الآلة الافتراضية، سعياً لكسر القيود الثابتة لتنفيذ تسلسل EVM تماماً. يعتبر MegaETH "تجربة الآلة الافتراضية الفائقة" داخل نظام إيثيريوم البيئي.
أعطِ تعليقًا باللغة الصينية:
لا بأس، سأراقب Rollup، وسأنتظر ببطء حتى يحدث الضجيج.