"Trilema Blockchain" mengungkapkan trade-off esensial dalam desain sistem blockchain, yaitu kesulitan untuk mencapai "keamanan maksimum, partisipasi universal, dan pemrosesan cepat" secara bersamaan. Mengenai topik abadi "skala", solusi penskalaan blockchain mainstream yang saat ini ada di pasar dapat dikategorikan berdasarkan paradigma, termasuk:

• Tingkatkan skala yang lebih baik: Tingkatkan kemampuan eksekusi secara langsung, seperti paralelisme, GPU, dan multi-core.
• Ekspansi yang terisolasi dari status: pemisahan horizontal dari status / Shard, seperti sharding, UTXO, multi-subnet
• Skala outsourcing off-chain: mengeksekusi di luar rantai, seperti Rollup, Coprocessor, DA
• Ekspansi struktur terpisah: arsitektur modular, operasi kolaboratif, seperti rantai modul, penyortir bersama, Rollup Mesh.
• Skalabilitas bersamaan asinkron: Model aktor, isolasi proses, berbasis pesan, seperti agen, rantai asinkron multithreaded.

Solusi penskalaan blockchain meliputi: komputasi paralel on-chain, Rollup, sharding, modul DA, struktur modular, sistem Aktor, kompresi bukti zk, arsitektur Stateless, dll., mencakup beberapa lapisan eksekusi, status, data, dan struktur, membentuk sistem penskalaan lengkap "kolaborasi multi-lapisan dan kombinasi modular". Artikel ini berfokus pada metode penskalaan arus utama yang didasarkan pada komputasi paralel.

Paralelisme intra-rantai berfokus pada eksekusi paralel transaksi/instruksi di dalam blok. Menurut mekanisme paralel, metode skala dapat dibagi menjadi lima kategori, masing-masing mewakili pencarian kinerja yang berbeda, model pengembangan, dan filosofi arsitektur. Granularitas paralelisme menjadi lebih halus, intensitas paralelisme meningkat, kompleksitas penjadwalan meningkat, dan kompleksitas pemrograman serta kesulitan implementasi juga meningkat.

• Tingkat akun: Mewakili proyek Solana
• Paralelisme tingkat objek: mewakili proyek Sui
• Tingkat transaksi: Mewakili proyek Monad, Aptos
• Tingkat-panggilan / MicroVM: Mewakili proyek MegaETH
• Paralelisme tingkat instruksi: Mewakili proyek GatlingX

Model konkuren asinkron off-chain, yang diwakili oleh sistem Aktor (Model Agen / Aktor), termasuk dalam paradigma komputasi paralel lainnya. Sebagai sistem pengiriman pesan lintas rantai / asinkron (model non-blok sinkronisasi), setiap Agen beroperasi sebagai "proses agen" yang berjalan secara independen, mengirim pesan secara asinkron dalam cara paralel, berbasis peristiwa, dan tanpa perlu penjadwalan sinkron. Proyek-proyek terkemuka termasuk AO, ICP, Cartesi, dll.

Solusi skala yang terkenal seperti Rollup atau sharding termasuk dalam mekanisme konkurensi tingkat sistem dan tidak termasuk dalam perhitungan paralel on-chain. Mereka mencapai skalabilitas dengan "menjalankan beberapa rantai/domain eksekusi secara paralel" daripada meningkatkan paralelisme dalam satu blok/mesin virtual. Solusi skalabilitas semacam itu bukanlah fokus artikel ini, tetapi kami tetap akan menggunakannya untuk analisis perbandingan konsep arsitektur.

2. Rantai Ditingkatkan Paralel Berbasis EVM: Memecahkan Batas Kinerja Melalui Kompatibilitas

Arsitektur pemrosesan serial Ethereum telah berkembang melalui beberapa upaya ekspansi, termasuk sharding, Rollup, dan arsitektur modular. Namun, bottleneck throughput dari lapisan eksekusi masih belum terobosan secara fundamental. Sementara itu, EVM dan Solidity tetap menjadi platform kontrak pintar yang paling ramah pengembang dan memiliki potensi ekologis saat ini. Oleh karena itu, rantai yang ditingkatkan paralel berbasis EVM menjadi arah penting untuk putaran evolusi skalabilitas berikutnya, menyeimbangkan kompatibilitas ekologis dan peningkatan kinerja eksekusi. Monad dan MegaETH adalah proyek yang paling representatif dalam arah ini, masing-masing membangun arsitektur pemrosesan paralel EVM yang ditujukan untuk skenario dengan konversi tinggi dan throughput tinggi, dimulai dari eksekusi tertunda dan dekomposisi status.

Analisis Mekanisme Komputasi Paralel Monad

Monad adalah blockchain Layer 1 berkinerja tinggi yang dirancang ulang untuk Ethereum Virtual Machine (EVM), berdasarkan konsep paralel mendasar dari pipelining, dengan fitur eksekusi asinkron di lapisan konsensus dan eksekusi paralel optimis di lapisan eksekusi. Selain itu, Monad memperkenalkan protokol BFT berkinerja tinggi (MonadBFT) dan sistem basis data khusus (MonadDB) di lapisan konsensus dan penyimpanan, mencapai optimisasi ujung ke ujung.

Pipelining: Mekanisme eksekusi paralel pipeline multi-tahap
Pipelining adalah konsep fundamental dari eksekusi paralel Monad. Ide intinya adalah memecah proses eksekusi blockchain menjadi beberapa tahap independen dan memproses tahap-tahap ini secara paralel, membentuk arsitektur pipa tiga dimensi. Setiap tahap dijalankan pada utas atau inti independen, mencapai pemrosesan konkuren lintas blok, yang pada akhirnya meningkatkan throughput dan mengurangi latensi. Tahap-tahap ini meliputi: usulan transaksi (Propose), pencapaian konsensus (Consensus), eksekusi transaksi (Execution), dan komitmen blok (Commit).

Eksekusi Asinkron: Konsensus - Dekopling Asinkron
Dalam blockchain tradisional, konsensus dan eksekusi transaksi biasanya merupakan proses sinkron, dan model serial ini sangat membatasi skala kinerja. Monad mencapai lapisan konsensus asinkron, lapisan eksekusi asinkron, dan penyimpanan asinkron melalui "eksekusi asinkron." Ini secara signifikan mengurangi waktu blok dan penundaan konfirmasi, membuat sistem lebih tangguh, aliran pemrosesan lebih terperinci, dan pemanfaatan sumber daya lebih tinggi.

Desain Inti:

• Proses konsensus (lapisan konsensus) hanya bertanggung jawab untuk mengurutkan transaksi dan tidak mengeksekusi logika kontrak.
• Proses eksekusi (lapisan eksekusi) dipicu secara asinkron setelah konsensus selesai.
• Setelah konsensus selesai, segera masuki proses konsensus untuk blok berikutnya tanpa menunggu eksekusi selesai.

Eksekusi Paralel Optimis
Ethereum tradisional menggunakan model serial yang ketat untuk eksekusi transaksi guna menghindari konflik status. Sebaliknya, Monad menerapkan strategi "eksekusi paralel optimis", yang secara signifikan meningkatkan kecepatan pemrosesan transaksi.

Mekanisme eksekusi:

• Monad akan mengeksekusi semua transaksi secara optimis secara paralel, dengan asumsi bahwa sebagian besar transaksi tidak memiliki konflik status.
• Pada saat yang sama, jalankan "Detektor Konflik" untuk memantau apakah transaksi mengakses keadaan yang sama (seperti konflik baca/tulis).
• Jika konflik terdeteksi, transaksi yang bertentangan akan diserialisasi dan dieksekusi ulang untuk memastikan kebenaran status.

Monad memilih jalur yang kompatibel: melakukan perubahan sekecil mungkin pada aturan EVM, mencapai paralelisme dengan menunda penulisan status dan secara dinamis mendeteksi konflik selama eksekusi, menyerupai versi performa Ethereum. Kedewasaannya memfasilitasi migrasi ekosistem EVM yang mudah dan berfungsi sebagai akselerator paralel di dunia EVM.

Analisis Mekanisme Komputasi Paralel MegaETH

Tidak seperti posisi L1 dari Monad, MegaETH diposisikan sebagai lapisan eksekusi paralel modular berkinerja tinggi yang kompatibel dengan EVM, yang dapat berfungsi sebagai rantai publik L1 independen atau sebagai lapisan peningkatan eksekusi di Ethereum atau sebagai komponen modular. Tujuan desain inti adalah untuk mengisolasi dan mendekonstruksi logika akun, lingkungan eksekusi, dan status menjadi unit minimal yang dapat dijadwalkan secara independen untuk mencapai eksekusi konkuren yang tinggi dan kemampuan respons latensi rendah di dalam rantai. Inovasi kunci yang diajukan oleh MegaETH adalah: arsitektur Micro-VM + DAG Ketergantungan Status (Graf Acyclic Terarah dari Ketergantungan Status) dan mekanisme sinkronisasi modular, yang bersama-sama membangun sistem eksekusi paralel yang berorientasi pada "benang di dalam rantai."

Arsitektur Micro-VM: Akun adalah sebuah utas
MegaETH memperkenalkan model eksekusi "satu micro virtual machine (Micro-VM) per akun", yang meng-thread-kan lingkungan eksekusi dan menyediakan unit isolasi terkecil untuk penjadwalan paralel. VM ini berkomunikasi melalui pesan asinkron alih-alih panggilan sinkron, memungkinkan sejumlah besar VM untuk dieksekusi secara independen dan menyimpan secara independen, memungkinkan paralelisme yang alami.

DAG Ketergantungan Status: Mekanisme penjadwalan yang didorong oleh grafik ketergantungan
MegaETH telah membangun sistem penjadwalan DAG berdasarkan hubungan akses status akun. Sistem ini mempertahankan Grafik Ketergantungan global secara real-time, memodelkan akun mana yang dimodifikasi dan akun mana yang dibaca selama setiap transaksi sebagai ketergantungan. Transaksi yang tidak bertentangan dapat dieksekusi secara paralel, sementara transaksi dengan ketergantungan akan dijadwalkan sesuai urutan atau ditunda sesuai urutan topologis. Grafik ketergantungan memastikan konsistensi status dan penulisan yang tidak berulang selama proses eksekusi paralel.

Eksekusi Asinkron dan Mekanisme Callback
MegaETH dibangun di atas paradigma pemrograman asinkron, mirip dengan pengiriman pesan asinkron Model Aktor, yang mengatasi masalah panggilan serial EVM tradisional. Panggilan kontrak bersifat asinkron (eksekusi non-rekursif), dan saat memanggil kontrak A -> B -> C, setiap panggilan dilakukan secara asinkron tanpa memblokir; tumpukan panggilan diperluas menjadi grafik panggilan asinkron (Call Graph); pemrosesan transaksi = menjelajahi grafik asinkron + resolusi ketergantungan + penjadwalan paralel.

Secara ringkas, MegaETH mengubah model mesin keadaan EVM single-threaded tradisional dengan menerapkan pengemasan mikro mesin virtual berdasarkan akun, menjadwalkan transaksi melalui grafik ketergantungan keadaan, dan menggunakan mekanisme pesan asinkron alih-alih tumpukan panggilan sinkron. Ini adalah platform komputasi paralel yang dirancang ulang dalam semua dimensi dari "struktur akun → arsitektur penjadwalan → alur eksekusi," menyediakan pendekatan baru pada tingkat paradigma untuk membangun generasi berikutnya dari sistem on-chain berkinerja tinggi.

MegaETH telah memilih jalur rekonstruksi: sepenuhnya mengabstraksikan akun dan kontrak ke dalam VM independen, dan melepaskan potensi paralel ekstrem melalui penjadwalan eksekusi asinkron. Secara teori, batas paralel MegaETH lebih tinggi, tetapi juga lebih sulit untuk mengendalikan kompleksitas, mirip dengan sistem operasi terdistribusi super di bawah konsep Ethereum.

Konsep desain Monad dan MegaETH sangat berbeda dari sharding: sharding membagi blockchain secara horizontal menjadi beberapa sub-rantai independen (shard), dengan setiap sub-rantai bertanggung jawab atas sebagian transaksi dan keadaan, memecahkan batasan dari satu rantai untuk mencapai skalabilitas di lapisan jaringan; sedangkan Monad dan MegaETH mempertahankan integritas dari satu rantai dan hanya mencapai skalabilitas horizontal di lapisan eksekusi, mengoptimalkan kinerja melalui eksekusi paralel ekstrem dalam satu rantai. Keduanya mewakili dua arah dalam jalur skalabilitas blockchain: peningkatan vertikal dan ekspansi horizontal.

Proyek seperti Monad dan MegaETH fokus pada jalur optimisasi throughput, dengan tujuan inti meningkatkan TPS on-chain. Mereka mencapai pemrosesan paralel tingkat transaksi atau akun melalui arsitektur Eksekusi Tertunda dan Micro-VM. Pharos Network, sebagai jaringan blockchain L1 paralel modular dan full-stack, memiliki mekanisme komputasi paralel inti yang dikenal sebagai "Rollup Mesh." Arsitektur ini mendukung lingkungan multi-virtual machine (EVM dan Wasm) melalui kerja sama antara mainnet dan Jaringan Pemrosesan Khusus (SPN), mengintegrasikan teknologi canggih seperti Bukti Tanpa Pengetahuan (ZK) dan Lingkungan Eksekusi Terpercaya (TEE).

Analisis Mekanisme Komputasi Paralel Jaring Rollup:

• Pipelining Asinkronik Sepanjang Siklus: Pharos memisahkan berbagai tahap transaksi (seperti konsensus, eksekusi, penyimpanan) dan mengadopsi pendekatan pemrosesan asinkron, memungkinkan setiap tahap untuk berjalan secara independen dan paralel, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan secara keseluruhan.
• Eksekusi Paralel Dual VM: Pharos mendukung dua lingkungan mesin virtual, EVM dan WASM, memungkinkan pengembang untuk memilih lingkungan eksekusi yang sesuai berdasarkan kebutuhan mereka. Arsitektur dual VM ini tidak hanya meningkatkan fleksibilitas sistem tetapi juga meningkatkan kemampuan pemrosesan transaksi melalui eksekusi paralel.
• Jaringan Pemrosesan Khusus (SPN): SPN adalah komponen kunci dalam arsitektur Pharos, mirip dengan subnetwork modular, yang dirancang khusus untuk menangani jenis tugas atau aplikasi tertentu. Melalui SPN, Pharos dapat mencapai alokasi sumber daya dinamis dan pemrosesan tugas paralel, yang lebih meningkatkan skalabilitas dan kinerja sistem.
• Konsensus Modular & Restaking: Pharos memperkenalkan mekanisme konsensus yang fleksibel yang mendukung berbagai model konsensus (seperti PBFT, PoS, PoA) dan mencapai berbagi yang aman serta integrasi sumber daya antara mainnet dan SPN melalui protokol Restaking.

Selain itu, Pharos telah merestrukturisasi model eksekusi dari mesin penyimpanan yang mendasarinya menggunakan pohon Merkle versi multi, Pengkodean Delta, Alamat Berbasis Versi, dan teknologi ADS Pushdown, meluncurkan mesin penyimpanan berkinerja tinggi blockchain asli Pharos Store, mencapai throughput tinggi, latensi rendah, dan kemampuan pemrosesan on-chain yang dapat diverifikasi dengan kuat.

Secara keseluruhan, arsitektur Rollup Mesh Pharos mencapai kemampuan komputasi paralel berkinerja tinggi melalui desain modular dan mekanisme pemrosesan asinkron. Pharos bertindak sebagai koordinator penjadwalan untuk paralelisme lintas-Rollup, bukan sebagai pengoptimal eksekusi untuk "paralelisme di dalam rantai," tetapi lebih bertugas menjalankan tugas eksekusi kustom heterogen melalui SPN.

Selain arsitektur eksekusi paralel dari Monad, MegaETH, dan Pharos, kami juga mengamati bahwa ada beberapa proyek di pasar yang mengeksplorasi jalur aplikasi percepatan GPU dalam komputasi paralel EVM, yang berfungsi sebagai pelengkap penting dan eksperimen mutakhir untuk ekosistem paralel EVM. Di antaranya, Reddio dan GatlingX adalah dua arah perwakilan:

• Reddio adalah platform berkinerja tinggi yang menggabungkan zkRollup dan arsitektur eksekusi paralel GPU. Intinya terletak pada rekonstruksi proses eksekusi EVM, mencapai paralelisasi native di lapisan eksekusi melalui penjadwalan multi-thread, penyimpanan status asinkron, dan eksekusi batch transaksi yang dipercepat GPU. Ini termasuk granularitas paralel tingkat transaksi + tingkat operasi (eksekusi multi-thread opcode). Desainnya memperkenalkan eksekusi batch multi-thread, pemuatan status asinkron, dan pemrosesan paralel GPU dari logika transaksi (EVM Paralel Kompatibel CUDA). Seperti Monad / MegaETH, Reddio juga fokus pada pemrosesan paralel di lapisan eksekusi, dengan perbedaan adalah rekonstruksi mesin eksekusi melalui arsitektur paralel GPU, yang dirancang khusus untuk throughput tinggi dan skenario yang intensif komputasi (seperti inferensi AI). SDK telah diluncurkan, menyediakan modul eksekusi yang dapat diintegrasikan.
• GatlingX mengklaim sebagai "GPU-EVM" dan mengusulkan arsitektur yang lebih radikal yang mencoba memigrasikan model "eksekusi serial tingkat instruksi" dari mesin virtual EVM tradisional ke lingkungan eksekusi paralel berbasis GPU. Mekanisme intinya melibatkan kompilasi dinamis bytecode EVM menjadi tugas paralel CUDA, mengeksekusi aliran instruksi melalui multi-core GPU, sehingga memecahkan bottleneck sekuensial dari EVM pada tingkat terendah. Ini termasuk granularitas paralel tingkat instruksi (Instruction-Level Parallelism, ILP). Dibandingkan dengan granularitas paralel "tingkat transaksi/tingkat akun" dari Monad / MegaETH, mekanisme paralel GatlingX lebih dekat ke jalur optimasi tingkat instruksi, lebih mirip dengan rekonstruksi dasar dari mesin virtual. Saat ini, ini berada di tahap konseptual, dengan makalah putih dan sketsa arsitektur dirilis, tetapi belum ada SDK atau mainnet.

Artela mengusulkan konsep desain paralel yang terpisah. Dengan memperkenalkan arsitektur EVM++ yang dilengkapi dengan mesin virtual WebAssembly (WASM), ini memungkinkan pengembang untuk secara dinamis menambahkan dan mengeksekusi ekstensi di dalam rantai sambil mempertahankan kompatibilitas EVM, memanfaatkan model pemrograman Aspect. Ini mengambil granularitas panggilan kontrak (Fungsi / Ekstensi) sebagai unit paralel minimum, mendukung injeksi modul Ekstensi (mirip dengan "middleware yang dapat dipasang") selama runtime kontrak EVM, mencapai decoupling logis, panggilan asinkron, dan eksekusi paralel tingkat modul. Ini lebih fokus pada komposabilitas dan arsitektur modular dari lapisan eksekusi. Konsep ini menawarkan ide-ide baru untuk aplikasi multi-modul kompleks di masa depan.

3. Arsitektur Paralel Native Chain: Membangun Kembali Entitas Eksekusi dari VM

Model eksekusi EVM Ethereum telah mengadopsi arsitektur single-threaded "urutan total transaksi + eksekusi serial" sejak desainnya, bertujuan untuk memastikan determinisme dan konsistensi perubahan status di seluruh node dalam jaringan. Namun, arsitektur ini memiliki bottleneck kinerja bawaan yang membatasi throughput dan skala sistem. Sebaliknya, rantai arsitektur komputasi paralel asli seperti Solana (SVM), MoveVM (Sui, Aptos), dan Sei v2 yang dibangun di atas Cosmos SDK dirancang untuk eksekusi paralel dari dasar, menawarkan keuntungan sebagai berikut:

• Model status secara alami memisahkan: Solana mengadopsi mekanisme deklarasi penguncian akun, MoveVM memperkenalkan model kepemilikan objek, dan Sei v2 mengklasifikasikan berdasarkan jenis transaksi untuk mencapai penentuan konflik statis, mendukung penjadwalan konkuren tingkat transaksi.
• Optimisasi konkruensi mesin virtual: Mesin Sealevel milik Solana secara native mendukung eksekusi multithread; MoveVM dapat melakukan analisis graf konkruensi statis; Sei v2 mengintegrasikan mesin pencocokan multithread dan modul VM paralel.

Tentu saja, jenis rantai paralel asli ini juga menghadapi tantangan kecocokan ekologis. Arsitektur non-EVM sering kali memerlukan bahasa pengembangan baru yang sepenuhnya (seperti Move, Rust) dan rangkaian alat, yang menghadirkan biaya migrasi tertentu bagi para pengembang; selain itu, para pengembang juga harus menguasai serangkaian konsep baru seperti model akses status, batasan konkruensi, dan siklus hidup objek, semuanya meningkatkan ambang pemahaman dan menetapkan tuntutan yang lebih tinggi pada paradigma pengembangan.

3.1 Prinsip Solana dan Mesin Paralel Sealevel SVM

Model eksekusi Sealevel dari Solana adalah mekanisme penjadwalan paralel berbasis akun, yang merupakan mesin inti yang digunakan oleh Solana untuk mencapai eksekusi transaksi paralel di dalam rantai. Melalui mekanisme "deklarasi akun + penjadwalan statis + eksekusi multi-threaded", ini mewujudkan konkuren berkinerja tinggi di tingkat kontrak pintar. Sealevel adalah model eksekusi pertama di bidang blockchain yang berhasil menerapkan penjadwalan konkuren di dalam rantai dalam lingkungan produksi, dan ide-ide arsitekturnya telah mempengaruhi banyak proyek komputasi paralel berikutnya, berfungsi sebagai paradigma referensi untuk desain paralel Layer 1 berkinerja tinggi.

Mekanisme Inti:

1. Deklarasi Akses Akun yang Jelas (Daftar Akses Akun): Setiap transaksi harus menyatakan akun yang terlibat (baca/tulis) pada saat pengajuan, memungkinkan sistem untuk menentukan apakah ada konflik status antara transaksi.

2. Deteksi Konflik dan Penjadwalan Multithreading

• Jika kumpulan akun yang diakses oleh dua transaksi tidak memiliki irisan → mereka dapat dieksekusi secara paralel;
• Konflik ada → Eksekusi secara berurutan sesuai urutan ketergantungan;
• Penjadwal mengalokasikan transaksi ke berbagai utas berdasarkan grafik ketergantungan.

3. Konteks Eksekusi Independen (Konteks Panggilan Program): Setiap panggilan kontrak beroperasi dalam konteks terisolasi, tanpa tumpukan bersama, mencegah interferensi antar panggilan.

Sealevel adalah mesin penjadwalan eksekusi paralel Solana, sementara SVM adalah lingkungan eksekusi kontrak pintar yang dibangun di atas Sealevel (menggunakan mesin virtual BPF). Bersama-sama, mereka membentuk fondasi teknis dari sistem eksekusi paralel berkinerja tinggi Solana.

Eclipse adalah sebuah proyek yang menerapkan Solana VM ke dalam rantai modular (seperti Ethereum L2 atau Celestia), menggunakan mesin eksekusi paralel Solana sebagai lapisan eksekusi Rollup. Eclipse adalah salah satu proyek pertama yang mengusulkan pemisahan lapisan eksekusi Solana (Sealevel + SVM) dari mainnet Solana dan memigrasikannya ke arsitektur modular, memodularisasi "model eksekusi bersamaan super kuat" Solana sebagai Execution Layer-as-a-Service. Oleh karena itu, Eclipse juga termasuk dalam kategori komputasi paralel.

Pendekatan Neon berbeda; ia memperkenalkan EVM untuk dijalankan di lingkungan SVM / Sealevel. Ini membangun lapisan runtime yang kompatibel dengan EVM, memungkinkan pengembang untuk menggunakan Solidity untuk mengembangkan kontrak yang berjalan di lingkungan SVM, tetapi penjadwalan eksekusi menggunakan SVM + Sealevel. Neon lebih condong ke kategori Blockchain Modular daripada menekankan inovasi dalam komputasi paralel.

Secara ringkas, Solana dan SVM mengandalkan mesin eksekusi Sealevel, dan filosofi penjadwalan sistem operasi Solana mirip dengan penjadwalan kernel, yang dieksekusi dengan cepat tetapi dengan fleksibilitas yang relatif rendah. Ini adalah rantai publik komputasi paralel berkinerja tinggi yang asli.

3.2 Arsitektur MoveVM: Didorong oleh Sumber Daya dan Objek

MoveVM adalah mesin virtual kontrak pintar yang dirancang untuk keamanan sumber daya di rantai dan eksekusi paralel. Bahasa intinya, Move, awalnya dikembangkan oleh Meta (sebelumnya Facebook) untuk proyek Libra, yang menekankan konsep "sumber daya sebagai objek". Semua keadaan di rantai ada sebagai objek dengan kepemilikan dan siklus hidup yang jelas. Ini memungkinkan MoveVM untuk menganalisis apakah ada konflik keadaan antara transaksi pada waktu kompilasi, memungkinkan penjadwalan paralel statis tingkat objek, dan banyak digunakan di rantai publik paralel asli seperti Sui dan Aptos.

Model kepemilikan objek Sui
Kemampuan komputasi paralel Sui berasal dari pendekatan pemodelan keadaan yang unik dan mekanisme analisis statis tingkat bahasa. Tidak seperti blockchain tradisional yang menggunakan pohon keadaan global, Sui telah membangun serangkaian model keadaan yang berfokus pada objek, dikombinasikan dengan sistem tipe linier dari MoveVM, memungkinkan penjadwalan paralel menjadi proses deterministik yang dapat diselesaikan pada waktu kompilasi.

• Model Objek adalah dasar dari arsitektur paralel Sui. Sui mengabstraksi semua keadaan on-chain menjadi objek independen, masing-masing dengan ID unik, pemilik yang jelas (akun atau kontrak), dan definisi tipe. Objek-objek ini tidak saling berbagi keadaan, memberikan isolasi yang alami. Kontrak harus secara eksplisit menyatakan kumpulan objek yang terlibat saat dipanggil, menghindari masalah penggabungan keadaan dari "pohon keadaan global" tradisional di on-chain. Desain ini memecah keadaan on-chain menjadi beberapa unit independen, menjadikan eksekusi bersamaan sebagai premis penjadwalan yang secara struktural layak.
• Analisis Kepemilikan Statis adalah mekanisme analisis waktu kompilasi yang diimplementasikan di bawah dukungan sistem tipe linier dari bahasa Move. Ini memungkinkan sistem untuk menyimpulkan transaksi mana yang tidak akan menyebabkan konflik status melalui kepemilikan objek sebelum transaksi dieksekusi, sehingga mengatur mereka untuk eksekusi paralel. Dibandingkan dengan deteksi konflik waktu berjalan tradisional dan pengembalian, mekanisme analisis statis Sui secara signifikan meningkatkan efisiensi eksekusi sambil sangat mengurangi kompleksitas penjadwalan, yang merupakan kunci untuk mencapai throughput tinggi dan kemampuan pemrosesan paralel yang deterministik.

Sui membagi ruang keadaan berdasarkan objek dan menggabungkan analisis kepemilikan pada waktu kompilasi untuk mencapai eksekusi paralel tingkat objek yang bebas dari biaya rendah dan tanpa rollback. Dibandingkan dengan eksekusi serial atau pemeriksaan waktu jalan dari rantai tradisional, Sui telah mencapai perbaikan signifikan dalam efisiensi eksekusi, determinisme sistem, dan pemanfaatan sumber daya.

Mekanisme eksekusi Block-STM Aptos
Aptos adalah blockchain Layer 1 berkinerja tinggi yang berbasis pada bahasa Move, yang kemampuan eksekusi paralelnya terutama berasal dari kerangka kerja Block-STM (Block-level Software Transactional Memory) yang dikembangkan sendiri. Berbeda dengan Sui, yang cenderung mengadopsi strategi "paralelisme statis waktu kompilasi", Block-STM termasuk dalam mekanisme penjadwalan dinamis "konkurensi optimis waktu berjalan + penggulangan konflik", yang cocok untuk menangani set transaksi dengan ketergantungan kompleks.

Block-STM membagi eksekusi transaksi dalam sebuah blok menjadi tiga fase:

• Eksekusi Spekulatif: Semua transaksi dianggap bebas konflik sebelum eksekusi, dan sistem menjadwalkan transaksi ke beberapa thread untuk eksekusi bersamaan, merekam status akun yang mereka akses (set baca / set tulis).
• Fase Deteksi dan Validasi Konflik: Sistem memverifikasi hasil eksekusi: jika dua transaksi memiliki konflik baca-tulis (misalnya, Tx1 membaca status yang ditulis oleh Tx2), salah satunya akan dibatalkan.
• Rollback Transaksi Konflik Ulang Coba (Tahap Ulang Coba): Transaksi konflik akan dijadwalkan ulang untuk dieksekusi sampai ketergantungan mereka teratasi, pada akhirnya membentuk urutan komit status yang valid dan deterministik untuk semua transaksi.

Block-STM adalah model eksekusi dinamis yang menggunakan "optimistic parallelism + rollback retry", cocok untuk skenario pemrosesan batch transaksi on-chain yang intensif status dan kompleks secara logis. Ini adalah inti dari komputasi paralel untuk Aptos dalam membangun sebuah rantai publik yang sangat serbaguna dan memiliki throughput tinggi.

Solana adalah fraksi penjadwalan rekayasa, lebih mirip dengan "kernel sistem operasi". Ini cocok untuk batas status yang jelas dan perdagangan frekuensi tinggi yang dapat dikendalikan, mewujudkan gaya insinyur perangkat keras, dan dirancang untuk menjalankan rantai seperti perangkat keras (Eksekusi paralel tingkat perangkat keras). Aptos adalah fraksi toleransi kesalahan sistem, lebih mirip dengan "mesin konkurensi basis data". Ini cocok untuk kontrak dengan pengikatan status yang kuat dan rantai panggilan yang kompleks. Sui adalah fraksi keamanan waktu kompilasi, lebih mirip dengan "platform bahasa pintar yang berorientasi sumber daya". Ini cocok untuk aplikasi on-chain dengan pemisahan aset dan kombinasi yang jelas. Aptos dan Sui dimaksudkan untuk mengoperasikan rantai sebagai insinyur bahasa program, memastikan keamanan sumber daya tingkat perangkat lunak. Ketiganya mewakili jalur filosofis yang berbeda untuk implementasi teknis komputasi paralel di Web3.

3.3 Jenis Skala Paralel Cosmos SDK

Sei V2 adalah rantai publik perdagangan berkinerja tinggi yang dibangun di atas Cosmos SDK. Kemampuan paralelnya terutama tercermin dalam dua aspek: mesin pencocokan multi-threaded dan optimasi eksekusi paralel di lapisan mesin virtual, ditujukan untuk melayani skenario perdagangan on-chain dengan frekuensi tinggi dan latensi rendah, seperti DEX buku pesanan dan infrastruktur pertukaran on-chain.

Mekanisme Paralel Inti:

• Mesin Pencocokan Paralel: Sei V2 memperkenalkan jalur eksekusi multi-threaded dalam logika pencocokan pesanan, memisahkan buku pesanan dari logika pencocokan di tingkat thread, memungkinkan tugas pencocokan antara beberapa pasar (pasangan perdagangan) untuk diproses secara paralel, sehingga menghindari bottleneck single-thread.
• Optimisasi Konkruensi Tingkat Mesin Virtual: Sei V2 telah membangun lingkungan runtime CosmWasm dengan kemampuan eksekusi bersamaan, memungkinkan panggilan kontrak tertentu untuk dijalankan secara paralel di bawah kondisi bahwa status mereka tidak bertentangan, dan mencapai kontrol throughput yang lebih tinggi bersamaan dengan mekanisme klasifikasi jenis transaksi.
• Konsensus paralel yang dipadukan dengan penjadwalan lapisan eksekusi: Memperkenalkan mekanisme konsensus yang disebut "Twin-Turbo" untuk memperkuat pemisahan throughput antara lapisan konsensus dan lapisan eksekusi, meningkatkan efisiensi pemrosesan blok secara keseluruhan.

3.4 Bahan Bakar Pembangun Model UTXO

Fuel adalah lapisan eksekusi berkinerja tinggi yang dirancang berdasarkan arsitektur modular Ethereum, dengan mekanisme paralel intinya berasal dari model UTXO yang ditingkatkan (Unspent Transaction Output). Berbeda dengan model akun Ethereum, Fuel menggunakan struktur UTXO untuk mewakili aset dan status, yang secara inheren memiliki isolasi status, sehingga lebih mudah untuk menentukan transaksi mana yang dapat dieksekusi secara paralel dengan aman. Selain itu, Fuel memperkenalkan bahasa kontrak pintar yang dikembangkan sendiri yang disebut Sway (mirip dengan Rust), dan menggabungkannya dengan alat analisis statis untuk mengidentifikasi konflik input sebelum eksekusi transaksi, sehingga mencapai penjadwalan paralel tingkat transaksi yang efisien dan aman. Ini berfungsi sebagai lapisan eksekusi alternatif EVM yang menyeimbangkan kinerja dan modularitas.

4. Model Aktor: Paradigma Baru untuk Eksekusi Bersamaan Agen

Model Aktor adalah paradigma eksekusi paralel yang menggunakan proses agen (Agen atau Proses) sebagai unit, berbeda dari komputasi sinkron tradisional dengan keadaan global di on-chain (skenario seperti “komputasi paralel on-chain” seperti Solana/Sui/Monad), karena menekankan bahwa setiap agen memiliki keadaan dan perilaku independen sendiri, berkomunikasi dan menjadwalkan melalui pesan asinkron. Di bawah arsitektur ini, sistem on-chain dapat secara bersamaan menjalankan sejumlah besar proses yang terpisah, memberikan skalabilitas yang kuat dan toleransi kesalahan asinkron. Proyek perwakilan termasuk AO (Arweave AO), ICP (Internet Computer), dan Cartesi, yang mendorong evolusi blockchain dari mesin eksekusi menjadi “sistem operasi on-chain,” menyediakan infrastruktur asli untuk Agen AI, interaksi multi-tugas, dan orkestra logika kompleks.

Meskipun desain Model Aktor memiliki beberapa kesamaan superficial dengan Sharding (seperti konkurensi, isolasi status, dan pemrosesan asinkron), pada dasarnya mereka mewakili jalur teknis dan filosofi sistem yang sepenuhnya berbeda. Model Aktor menekankan "komputasi asinkron multi-proses," di mana setiap agen (Aktor) berjalan secara independen dan mempertahankan statusnya sendiri, berinteraksi melalui pendekatan berbasis pesan; sedangkan Sharding adalah mekanisme untuk "partisi horizontal status dan konsensus," membagi seluruh blockchain menjadi beberapa subsistem independen (Shard) yang memproses transaksi. Model Aktor lebih mirip dengan "sistem operasi agen terdistribusi" di dunia Web3, sementara Sharding adalah solusi skala struktural untuk kemampuan pemrosesan transaksi on-chain. Keduanya mencapai konkurensi, tetapi titik awal, tujuan, dan arsitektur eksekusinya berbeda.

4.1 AO (Arweave), sebuah komputer super paralel di atas lapisan penyimpanan

AO adalah platform komputasi terdesentralisasi yang berjalan di lapisan penyimpanan permanen Arweave, dengan tujuan utama membangun sistem operasi on-chain yang mendukung operasi agen asinkron berskala besar.

Fitur Arsitektur Inti:

• Arsitektur proses: Setiap agen disebut sebagai Proses, memiliki status independen, penjadwal independen, dan logika eksekusi.
• Tidak ada struktur blockchain: AO bukanlah sebuah rantai, tetapi lapisan penyimpanan terdesentralisasi yang berbasis Arweave + mesin eksekusi berbasis pesan multi-agen;
• Sistem Penjadwalan Pesan Asinkron: Proses berkomunikasi melalui pesan, mengadopsi model operasi asinkron tanpa kunci, yang secara inheren mendukung skala bersamaan;
• Penyimpanan status permanen: Semua status agen, catatan pesan, dan instruksi dicatat secara permanen di Arweave, memastikan auditabilitas lengkap dan transparansi terdesentralisasi.
• Agent-native: Cocok untuk menerapkan tugas multi-langkah yang kompleks (seperti agen AI, pengendali protokol DePIN, pengatur tugas otomatis, dll.), dapat membangun "AI Coprocessor on-chain."

AO mengikuti pendekatan "badan cerdas asli + berbasis penyimpanan + arsitektur tanpa rantai" yang ekstrem, menekankan fleksibilitas dan pemisahan modular. Ini adalah "kerangka mikrokernel yang dibangun di atas lapisan penyimpanan," dengan batasan sistem yang sengaja dipersempit, menekankan komputasi ringan + struktur kontrol yang dapat disusun.

4.2 ICP (Internet Computer), sebuah platform hosting Web3 penuh-stack

ICP adalah platform aplikasi on-chain full-stack yang didirikan oleh DFINITY dan berbasis Web3, bertujuan untuk memperluas kemampuan komputasi on-chain untuk pengalaman yang mirip dengan Web2, serta mendukung hosting layanan lengkap, pengikatan domain, dan arsitektur tanpa server.

Fitur arsitektur inti:

• Arsitektur Canister (kontainer sebagai agen cerdas): Setiap Canister adalah agen cerdas yang berjalan di Wasm VM, memiliki status independen, kode, dan kemampuan penjadwalan asinkron;
• Sistem Konsensus Terdistribusi Subnet: Seluruh jaringan terdiri dari beberapa Subnet, masing-masing mempertahankan sekelompok Canisters dan mencapai konsensus melalui mekanisme tanda tangan BLS.
• Model panggilan asinkron: Canister berkomunikasi satu sama lain melalui pesan asinkron, mendukung eksekusi non-blok dan memiliki paralelisme yang melekat;
• Hosting Web On-chain: Mendukung kontrak pintar untuk langsung menghosting halaman depan, dengan pemetaan DNS asli, menjadikannya platform blockchain pertama yang mendukung akses browser langsung ke dApps.
• Fungsi sistem yang komprehensif: Dilengkapi dengan pembaruan panas on-chain, otentikasi identitas, kebetulan terdistribusi, pengatur waktu, dan API sistem lainnya, cocok untuk penyebaran layanan on-chain yang kompleks.

ICP memilih platform yang berat, pengemasan terintegrasi, dan paradigma sistem operasi kontrol platform yang kuat, dengan fitur "Sistem Operasi Blockchain" yang mengintegrasikan konsensus, eksekusi, penyimpanan, dan akses. Ini menekankan kemampuan hosting layanan yang lengkap, dan batasan sistem berkembang menjadi platform hosting Web3 full-stack.

Selain itu, proyek komputasi paralel lainnya yang berdasarkan paradigma Model Aktor dapat merujuk pada tabel di bawah ini:

V. Ringkasan dan Pandangan ke Depan

Berdasarkan perbedaan dalam arsitektur mesin virtual dan sistem bahasa, solusi komputasi paralel blockchain dapat dibagi menjadi dua kategori: rantai peningkatan paralel berbasis EVM dan rantai arsitektur paralel asli (non-EVM).

Yang pertama mencapai throughput yang lebih tinggi dan kemampuan pemrosesan paralel melalui optimisasi mendalam dari lapisan eksekusi sambil mempertahankan kompatibilitas dengan ekosistem EVM/Solidity. Ini cocok untuk skenario di mana ada keinginan untuk mewarisi aset Ethereum dan alat pengembangan sambil juga mencapai terobosan kinerja. Proyek-proyek perwakilan termasuk:

• Monad: Mencapai model eksekusi paralel optimis yang kompatibel dengan EVM melalui penulisan tertunda dan deteksi konflik waktu nyata, membangun grafik ketergantungan dan menjadwalkan eksekusi dengan multithreading setelah konsensus tercapai.
• MegaETH: Mengabstraksi setiap akun/kontrak sebagai Micro-VM independen, mencapai penjadwalan paralel tingkat akun yang sangat terdecoupling berdasarkan pesan asinkron dan grafik ketergantungan status.
• Pharos: Membangun arsitektur Rollup Mesh yang berkolaborasi dengan modul SPN melalui saluran asinkron untuk mencapai pemrosesan paralel tingkat sistem di seluruh proses.
• Reddio: Mengadopsi arsitektur zkRollup + GPU, fokus pada mempercepat proses verifikasi off-chain dari zkEVM melalui generasi SNARK massal, meningkatkan throughput verifikasi.

Yang terakhir sepenuhnya bebas dari batasan kompatibilitas Ethereum, mendesain ulang paradigma eksekusi dari mesin virtual, model status, dan mekanisme penjadwalan untuk mencapai kemampuan konkuren berkinerja tinggi secara native. Subkelas khas termasuk:

• Solana (SVM System): Berdasarkan deklarasi akses akun dan penjadwalan grafik konflik statis, mewakili model eksekusi paralel tingkat akun;
• Sui / Aptos (Sistem MoveVM): Berdasarkan model objek sumber daya dan sistem tipe, ini mendukung analisis statis pada waktu kompilasi dan mencapai paralelisme pada tingkat objek.
• Sei V2 (Rute Cosmos SDK): Memperkenalkan mesin pencocokan multi-threaded dan optimisasi konkruensi mesin virtual dalam arsitektur Cosmos, cocok untuk aplikasi perdagangan frekuensi tinggi.
• Fuel (UTXO + arsitektur Sway): Mencapai paralelisme tingkat transaksi melalui analisis statis set input UTXO, dikombinasikan dengan lapisan eksekusi modular dan bahasa kontrak pintar yang disesuaikan, Sway.

Selain itu, Model Aktor, sebagai sistem paralel yang lebih luas, membangun paradigma eksekusi on-chain dari "operasi independen multi-agen + kolaborasi berbasis pesan" melalui mekanisme penjadwalan proses asinkron yang didasarkan pada Wasm atau VM kustom. Proyek-proyek perwakilan termasuk:

• AO (Arweave AO): Sebuah runtime agen yang didorong oleh penyimpanan permanen, membangun sistem mikrokernel asinkron di blockchain.
• ICP (Internet Computer): Mencapai eksekusi skala tinggi secara asinkron melalui koordinasi subnet dengan agen ter-containerisasi (Canister) sebagai unit terkecil.
• Cartesi: Memperkenalkan sistem operasi Linux sebagai lingkungan komputasi off-chain, menyediakan jalur verifikasi on-chain untuk hasil komputasi yang tepercaya, cocok untuk skenario aplikasi yang kompleks atau membutuhkan sumber daya yang intensif.

Berdasarkan logika di atas, kita dapat mengkategorikan solusi rantai publik komputasi paralel mainstream saat ini ke dalam struktur klasifikasi yang ditunjukkan pada grafik di bawah ini:

Dari perspektif yang lebih luas tentang penskalaan, sharding dan rollup (L2) berfokus pada pencapaian penskalaan horizontal sistem melalui pemisahan status atau eksekusi off-chain, sementara rantai komputasi paralel (seperti Monad, Sui, Solana) dan sistem berorientasi aktor (seperti AO, ICP) secara langsung membangun kembali model eksekusi untuk mencapai paralelisme asli di tingkat rantai atau sistem. Yang pertama meningkatkan throughput on-chain melalui metode seperti mesin virtual multithreaded, model objek, dan analisis konflik transaksi; yang terakhir menggunakan proses/agen sebagai unit dasar dan mengadopsi metode eksekusi berbasis pesan dan asinkron untuk memungkinkan operasi bersamaan dari beberapa agen. Dalam perbandingan, sharding dan rollup lebih mirip dengan 'mendistribusikan beban di berbagai rantai' atau 'meny outsourcing ke off-chain', sementara rantai paralel dan model aktor adalah tentang 'membebaskan potensi kinerja dari mesin eksekusi itu sendiri', mencerminkan arah evolusi arsitektur yang lebih menyeluruh.

Perbandingan Komputasi Paralel vs Arsitektur Shard vs Skalabilitas Rollup vs Jalur Perpanjangan Berorientasi Aktor

Perlu dicatat bahwa sebagian besar rantai arsitektur paralel asli sekarang telah memasuki tahap peluncuran mainnet. Meskipun ekosistem pengembang secara keseluruhan masih sulit dibandingkan dengan sistem Solidity berbasis EVM, proyek-proyek yang diwakili oleh Solana dan Sui, dengan arsitektur eksekusi berkinerja tinggi dan kemakmuran aplikasi ekologi yang bertahap, telah menjadi rantai publik inti yang menarik perhatian pasar yang signifikan.

Sebaliknya, meskipun ekosistem Ethereum Rollup (L2) telah memasuki tahap "banyak rantai berlomba-lomba untuk diluncurkan" atau bahkan "kelebihan kapasitas," rantai peningkatan paralel yang kompatibel dengan EVM yang saat ini menjadi arus utama masih umumnya berada di tahap testnet dan belum mengalami verifikasi nyata dalam lingkungan mainnet. Kemampuan penskalaan dan stabilitas sistem mereka masih memerlukan pemeriksaan lebih lanjut. Adapun apakah proyek-proyek ini dapat secara signifikan meningkatkan kinerja EVM dan mendorong evolusi ekologi tanpa mengorbankan kompatibilitas, atau apakah mereka justru akan memperburuk diferensiasi lebih lanjut dari likuiditas dan sumber daya pengembangan di Ethereum, masih harus dilihat.

Pernyataan:

1. Artikel ini direproduksi dari [TechFlow] Hak cipta milik penulis asli [0xjacobzhao dan ChatGPT 4o] Jika Anda memiliki keberatan terhadap cetakan ulang, silakan hubungi Tim Gate LearnTim akan memprosesnya secepat mungkin sesuai dengan prosedur yang relevan.
2. Penafian: Pandangan dan pendapat yang diungkapkan dalam artikel ini sepenuhnya merupakan milik penulis dan tidak merupakan nasihat investasi.
3. Versi bahasa lain dari artikel ini diterjemahkan oleh tim Gate Learn, kecuali disebutkan lain.GerbangDalam hal apapun, artikel yang diterjemahkan tidak boleh disalin, disebarluaskan, atau dijiplak.