Web3 Paralel Hesaplama Derinlik Araştırma Raporu: Yerel Ölçeklenmenin Nihai Yolu

I. Giriş: Ölçekleme, sonsuz bir konu ve paralel işlem, nihai savaş alanıdır

Bitcoin'in doğuşundan bu yana, blockchain sistemleri genişleme gibi bir temel sorunla karşı karşıya kalmıştır. Bitcoin ve Ethereum'un işlem işleme kapasitesi sınırlıdır ve bu durum geleneksel Web2 sistemleriyle belirgin bir zıtlık oluşturur. Bu, sadece donanım artırımı ile çözülebilecek basit bir sorun değildir, aksine blockchain'in temel tasarımındaki sistematik sınırlamalardan kaynaklanmaktadır.

Son on yıl içinde, birçok ölçeklendirme çözümünün yükselişine ve düşüşüne tanık olduk. Bitcoin ölçeklendirme mücadelesinden Ethereum’un shard vizyonuna, durum kanallarından Rollup'a, Layer 2'den modüler blok zincirine, sektör çeşitli ölçeklendirme yollarını keşfetti. Rollup, mevcut ana akım çözüm olarak, TPS'yi artırırken Ethereum'un güvenliğini korudu. Ancak, blok zincirinin temel "tek zincir performansı"nın gerçek sınırına, özellikle de yürütme düzeyinde, ulaşmadı.

Zincir içi paralel hesaplama giderek sektörün gözdesi haline geliyor. Tek bir zincirin atomikliğini korurken yürütme motorunu tamamen yeniden yapılandırmayı, blok zincirini "her bir işlem sıralı yürütme" den "çoklu iş parçacığı + boru hattı + bağımlılık planlaması" yüksek eş zamanlılık sistemine yükseltmeyi amaçlıyor. Bu yalnızca yüzlerce kat daha fazla işlem hacmi artışı sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda akıllı sözleşme uygulamalarının patlak vermesi için kritik bir ön koşul haline gelebilir.

Aslında, Web2 alanında, tek iş parçacıklı hesaplama çoktan tarihe karıştı. Oysa blok zinciri, kesinlik gereksinimlerinin son derece yüksek olduğu bir sistem olarak, paralel hesaplamadan yeterince faydalanamamıştır. Solana, Sui, Aptos gibi yeni zincirler mimari düzeyde paralellik getirmiş ve bu keşfi başlatmıştır; Monad, MegaETH gibi projeler ise zincir içi paralelliği daha derin bir kırılmaya taşımış ve modern işletim sistemlerine giderek daha çok benzeyen özellikler sergilemiştir.

Paralel hesaplama, yalnızca bir performans optimizasyon aracı değil, aynı zamanda blok zinciri yürütme modelinin paradigma değişimidir. Bu, işlem işleme temel mantığını yeniden tanımlamakta ve gelecekteki Web3 yerel uygulamaları için sürdürülebilir bir altyapı desteği sağlamaktadır. Rollup alanındaki yakınsama sonrasında, zincir içi paralellik, yeni bir Layer1 rekabetinin belirleyici faktörü haline gelmektedir. Bu yalnızca bir teknoloji yarışı değil, aynı zamanda bir paradigma mücadelesidir. Web3 dünyasının bir sonraki nesil egemen yürütme platformu, muhtemelen bu zincir içi paralellik mücadelesinden doğacaktır.

İkincisi, Ölçeklenebilirlik Paradigması Panorama: Beş Farklı Yol, Her Birinin Kendine Has Vurguları

Genişleme, kamu blok zinciri teknolojisinin evrimi içinde en önemli konulardan biri olarak, son on yıl içinde neredeyse tüm ana akım teknik yolların ortaya çıkmasını ve evrimini tetikledi. Bitcoin'in blok boyutu tartışmasıyla başlayan bu "zinciri daha hızlı nasıl çalıştırırız" konulu teknik yarış, nihayetinde beş temel yolun ayrışmasına neden oldu; her bir yolun kendi teknik felsefesi, uygulama zorluğu, risk modeli ve uygun senaryoları vardır.

Birinci tür, blok boyutunu artırmak, blok oluşturma süresini kısaltmak gibi en doğrudan zincir üzerindeki kapasite artırımıdır. Bu yöntem, anlaşılması ve uygulanması kolaydır, ancak merkeziyetçilik riski gibi sistematik sınırlara ulaşma olasılığı yüksektir ve şu anda ana akım bir temel çözüm değildir.

İkinci tür, zincir dışı ölçeklendirme olup, durum kanalları ve yan zincirler ile temsil edilmektedir. Bu tür yollar, çoğu işlem etkinliğini zincir dışına taşır ve yalnızca nihai sonuçları ana zincire yazar. Teorik olarak, işleme kapasitesi sınırsız bir şekilde genişletilebilir, ancak zincir dışı işlemlerin güven modeli, fon güvenliği gibi sorunlar uygulamalarını kısıtlamaktadır.

Üçüncü tür, şu anda en popüler Layer2 Rollup yoludur. Zincir dışı yürütme ve zincir içi doğrulama mekanizması ile ölçeklenebilirlik sağlanır. Optimistik Rollup ve ZK Rollup'un her birinin avantajları vardır, ancak veri kullanılabilirliğine aşırı bağımlılık, maliyetlerin hala yüksek olması gibi bazı orta vadeli darboğazlar da mevcuttur.

Dördüncü tür, son yıllarda ortaya çıkan modüler blok zinciri mimarisidir, örneğin Celestia, Avail vb. Bu, blok zincirinin temel işlevlerini tamamen ayrıştırır ve farklı işlevleri yerine getirmek için birden fazla özel zincir kullanır. Bu yönün avantajı, sistem bileşenlerini esnek bir şekilde değiştirebilme yeteneğidir, ancak modüller arası senkronizasyon, doğrulama gibi zorluklarla da karşı karşıyadır.

Beşinci tür, zincir içindeki paralel hesaplama optimizasyon yoludur ve bu makalede odaklanılan konulardan biridir. Tek bir zincir içinde yürütme motoru mimarisinin değiştirilmesine vurgu yaparak, atomik işlemlerin eşzamanlı işlenmesini sağlar. Bu yönün temel avantajı, çok zincirli bir mimariye bağımlı olmadan, işlem hacmi sınırlarının aşılmasını sağlaması ve karmaşık akıllı sözleşme yürütümüne yeterli hesaplama esnekliği sunmasıdır.

Bu beş genişletme yoluna bakıldığında, arkasında blok zincirinin performans, bileşen uyumu, güvenlik ve geliştirme karmaşıklığı arasındaki sistematik dengeyi yansıttığı görülmektedir. Her bir yol tüm sorunları çözemez, ancak birlikte Web3 hesaplama paradigmasının yükselişinin panoramasını oluştururlar. Ve zincir içi paralellik, bu uzun süreli genişletme savaşının nihai cephesi olabilir.

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

Blok zinciri genişletme teknolojisinin sürekli evrimi sürecinde, paralel hesaplama giderek performans atılımlarının ana yolu haline gelmiştir. İcra modelinden yola çıkarak, net bir paralel hesaplama sınıflandırma haritası oluşturabiliriz. Bu harita, kabaca beş teknik yola ayrılabilir: hesap seviyesi paralel, nesne seviyesi paralel, işlem seviyesi paralel, sanal makine seviyesi paralel ve talimat seviyesi paralel. Bu beş yol, kaba birimden ince birime doğru, paralel mantığın sürekli ayrıştırılma sürecini temsil ederken, sistem karmaşıklığı ve zamanlama zorluğunun sürekli arttığı yolları da göstermektedir.

En erken ortaya çıkan hesap düzeyinde paralellik, Solana ile temsil edilmektedir. Bu model, hesap-durum ayrımı tasarımına dayanmakta olup, işlemde yer alan hesap kümesini statik analiz ederek çakışma ilişkisi olup olmadığını belirlemektedir. Bu mekanizma, yapılandırılmış ve belirgin işlemleri işlemek için uygundur, ancak karmaşık akıllı sözleşmelerle karşılaştığında paralellik düşüşü sorunuyla karşılaşma olasılığı yüksektir.

Nesne düzeyinde paralellik, daha ince granüllü "durum nesneleri" birimi ile eşzamanlı planlama yapılacak şekilde daha da ayrıştırılmaktadır. Aptos ve Sui, bu yöndeki önemli keşiflerdir. Bu yöntem, hesap düzeyindeki paralelliğe kıyasla daha fazla evrensellik ve ölçeklenebilirlik sunmaktadır, ancak daha yüksek bir dil engeli ve geliştirme karmaşıklığı da getirmektedir.

İşlem düzeyinde paralellik, Monad, Sei, Fuel gibi yeni nesil yüksek performanslı zincirlerin keşfettiği bir yön. İşlemleri atomik işlem birimleri olarak gören bu yaklaşım, işlem grafiğini statik veya dinamik analiz yoluyla oluşturur ve eşzamanlı akış yürütmesi için bir zamanlayıcıya dayanır. Bu mekanizma, son derece karmaşık bir bağımlılık yöneticisi ve çakışma tespitçisi gerektirir, ancak potansiyel işleme kapasitesi, hesap veya nesne modelinden çok daha yüksektir.

Sanal makine düzeyindeki paralellik, eşzamanlı yürütme yeteneğini doğrudan VM altındaki talimat zamanlama mantığına yerleştirir. MegaETH, Ethereum ekosisteminin içindeki "süper sanal makine deneyimi" olarak, EVM'yi yeniden tasarlayarak akıllı sözleşme kodunun çoklu iş parçacığı eşzamanlı yürütülmesini desteklemeyi denemektedir. Bu yöntem, mevcut EVM davranışının anlamına tamamen uyumlu olması gerektiği ve tüm yürütme ortamı ile Gas mekanizmasının yeniden yapılandırılması gerektiği için en zor kısımdır.

Son kategori, talimat seviyesi paralellik olarak adlandırılır; bu düşünce modern CPU tasarımında sırasız yürütme ve talimat sıralaması ile kaynaklanmaktadır. Fuel ekibi, FuelVM'lerinde talimat seviyesinde yeniden sıralanabilir yürütme modelini başlangıçta tanıtmıştır. Bu yaklaşım, blok zincirini donanım ile işbirliği tasarımına yeni bir boyut kazandırabilir ve zinciri gerçekten "merkeziyetsiz bilgisayar" haline getirebilir.

Özetle, bu beş ana yol, zincir içi paralel hesaplamanın gelişim spektrumunu oluşturmaktadır; statik veri yapılarından dinamik planlama mekanizmalarına, durum erişim tahminlerinden talimat düzeyinde yeniden sıralamaya kadar, paralel teknolojinin her bir adımı, sistem karmaşıklığı ve geliştirme eşiğinde belirgin bir artışı ifade etmektedir. Farklı genel zincirlerin paralel yol seçimi, aynı zamanda gelecekteki uygulama ekosisteminin taşıma sınırını ve AI Agent, zincir oyunları, zincir üzerindeki yüksek frekanslı ticaret gibi senaryolar içindeki temel rekabet gücünü belirleyecektir.

Dört, İki Ana Güç Yolu Derin Analizi: Monad vs MegaETH

Paralel hesaplama evriminin çoklu yollarında, mevcut piyasa en çok odaklanan iki ana teknik yol, Monad'ı temsil eden "sıfırdan paralel hesaplama zinciri inşa etme" ve MegaETH'yi temsil eden "EVM içindeki paralel devrim"dir. Bu ikisi sadece günümüzde kripto protokol mühendislerinin en yoğun yatırım yaptığı Ar-Ge yönleri değil, aynı zamanda günümüzde Web3 bilgisayar performans yarışmasında en belirgin iki kutup sembolüdür. İkisi arasındaki ayrım, yalnızca teknik mimarinin başlangıç noktası ve tarzında değil, aynı zamanda arkasında hizmet ettikleri ekosistem nesneleri, geçiş maliyetleri, yürütme felsefesi ve gelecekteki stratejik yolların tamamen farklılığındadır.

Monad, tamamen "hesaplama ilkesinin savunucusu" olarak, tasarım felsefesi mevcut EVM ile uyumlu olmayı amaçlamaktan ziyade modern veritabanları ve yüksek performanslı çok çekirdekli sistemlerden ilham alarak blok zinciri yürütme motorunun temel çalışma biçimini yeniden tanımlamayı hedeflemektedir. Temel teknoloji yapısı, optimistik eşzamanlı kontrol, işlem DAG zamanlaması, sıralı yürütme, toplu işleme boru hattı gibi mekanizelere dayanmaktadır ve zincirin işlem işleme performansını milyon TPS seviyesine yükseltmeyi amaçlamaktadır. Monad mimarisinde, işlemlerin yürütülmesi ve sıralanması tamamen ayrılmıştır; sistem önce işlem bağımlılık grafiğini oluşturmakta, ardından bu grafiği zamanlayıcıya vererek sıralı paralel yürütme gerçekleştirmektedir. Tüm işlemler, belirgin okuma/yazma kümeleri ve durum anlık görüntüsü ile birlikte işlem atomik birimi olarak kabul edilmektedir; zamanlayıcı bağımlılık grafiine dayalı olarak optimistik yürütme yapmakta ve çakışmalar meydana geldiğinde geri alma ve yeniden yürütme işlemleri gerçekleştirmektedir.

Ve daha da önemli olan, Monad EVM ile olan etkileşimden vazgeçmemiştir. Geliştiricilerin Solidity sözdizimi ile sözleşme yazmalarını destekleyen, "Solidity-Uyumlu Ara Dil" benzeri bir ara katman aracılığıyla, yürütme motorunda ara dil optimizasyonu ve paralel zamanlama gerçekleştirmektedir. Bu "üst katman uyumu, alt katman yeniden yapılandırması" tasarım stratejisi, Ethereum ekosistemindeki geliştiricilere dost kalmasını sağlarken, alt katmanın yürütme potansiyelini en üst düzeye çıkarmaktadır.

Monad'ın "yeni dünya inşacısı" tutumunun aksine, MegaETH mevcut Ethereum dünyasından yola çıkarak, çok az değişiklik maliyetiyle yürütme verimliliğinde büyük bir artış sağlamayı seçiyor. MegaETH, EVM standartlarını altüst etmiyor, aksine mevcut EVM yürütme motoruna paralel hesaplama yeteneklerini entegre etmeyi hedefliyor ve "çok çekirdekli EVM"nin gelecekteki versiyonunu oluşturmayı amaçlıyor. Temel prensibi, mevcut EVM komut yürütme modelinin tamamen yeniden yapılandırılmasıdır; bu, ona iş parçacığı düzeyinde izolasyon, sözleşme düzeyinde asenkron yürütme, durum erişim çakışması tespiti gibi yetenekler kazandırarak, aynı blok içinde birden fazla akıllı sözleşmenin aynı anda çalışmasına ve nihayetinde durum değişikliklerinin birleştirilmesine olanak tanır.

MegaETH'nin temel atılımı, VM çoklu iş parçacığı zamanlama mekanizmasındadır. Geleneksel EVM, yığın tabanlı tek iş parçacıklı bir yürütme modeli kullanır; her bir talimat lineer olarak yürütülür ve durum güncellemeleri senkronize bir şekilde gerçekleşmek zorundadır. Ancak MegaETH bu modeli kırarak, asenkron çağrı yığını ve yürütme bağlamı izolasyon mekanizmasını tanıtmaktadır, böylece "eşzamanlı EVM bağlamlarının" aynı anda yürütülmesini sağlar. Her bir akıllı sözleşme, bağımsız bir iş parçacığı içinde kendi mantığını çağırabilir ve tüm iş parçacıkları nihai durum sunulduğunda, paralel senkronizasyon katmanı aracılığıyla durumu çakışma tespiti ve yoğunlaştırma için bir araya getirir.

Bir anlamda, Monad ve MegaETH bu iki yol, yalnızca paralel teknolojik yolların iki farklı uygulama şekli değil, aynı zamanda blok zinciri gelişim yolunda "yeniden yapılandırma" ve "uyum sağlama" arasında klasik bir çatışmadır: ilki paradigma kırılmalarını hedefleyerek, sanal makineden alt seviye durum yönetimine kadar tüm mantığı yeniden inşa etmeyi amaçlayarak, nihai performans ve mimari esnekliği sağlarken; ikincisi mevcut ekosistem kısıtlamalarına saygı göstererek, geleneksel sistemleri sınırlarına kadar zorlayarak, göç maliyetlerini en aza indirmeyi hedefler. Her ikisi arasında mutlak bir üstünlük yoktur; aksine, farklı geliştirici topluluklarına ve ekosistem vizyonlarına hizmet ederler.

Beş, Paralel Hesaplamanın Gelecekteki Fırsatları ve Zorlukları

Paralel hesaplamanın yavaş yavaş kağıt üzerindeki tasarımlardan zincir üzerindeki uygulamalara geçmesiyle birlikte, serbest bıraktığı potansiyel giderek daha somut ve ölçülebilir hale geliyor. Bir yandan, "zincir üzerindeki yüksek performans" etrafında yeni geliştirme paradigması ve iş modellerinin yeniden tanımlandığını görüyoruz: daha karmaşık zincir oyunu mantığı, daha gerçekçi AI Agent yaşam döngüsü, daha gerçek zamanlı veri değişim protokolleri, daha sürükleyici etkileşim deneyimi ve hatta zincir üzerindeki işbirlikçi Süper Uygulama işletim sistemi, "yapıp yapamayacağımızdan" "ne kadar iyi yapabileceğimize" doğru bir dönüşüm yaşıyor. Öte yandan, paralel hesaplamanın sıçramasını gerçekten sağlayan şey, yalnızca sistem performansının lineer bir şekilde artışı değil, aynı zamanda geliştiricilerin bilişsel sınırları ve ekosistem göç maliyetlerindeki yapısal bir dönüşümdür.

Öncelikle fırsat açısından, en doğrudan fayda "uygulama tavanının kaldırılması"dır. Mevcut DeFi, oyun ve sosyal uygulamalar çoğunlukla durum darboğazı, Gas maliyetleri ve gecikme sorunlarıyla sınırlıdır.