# Web3の並列計算トラック全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？ブロックチェーンの「不可能三角」（Blockchain Trilemma）「安全性」、「分散化」、「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにします。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極端な安全性、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいのです。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に存在する主流のブロックチェーンの拡張ソリューションは、パラダイムに基づいて分類されています。* 強化されたスケーラビリティを実行：実行能力を向上させる、例えば並行処理、GPU、マルチコア* ステートアイソレーション型スケーラビリティ：水平分割ステート / シャーディング、UTXO、マルチサブネット* オフチェーンアウトソーシング型スケーリング：実行をチェーン外に置く、例えば Rollup、Coprocessor、DA* 構造デカップリング型拡張：アーキテクチャのモジュール化、協調運用、例えばモジュールチェーン、共有ソート、Rollup Mesh* 非同期並列型スケーリング：アクターモデル、プロセス隔離、メッセージ駆動、例えばエージェント、マルチスレッド非同期チェーンブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュラーストラクチャ、アクターシステム、zk証明圧縮、Statelessアーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーし、「多層協調、モジュールの組み合わせ」の完全なスケーリングシステムを形成しています。本稿では、並列計算を主流としたスケーリング方法について重点的に紹介します。チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に焦点を当てています。並列メカニズムに基づいて、その拡張方法は5つの大きなカテゴリーに分けられ、それぞれが異なる性能追求、開発モデル、およびアーキテクチャ哲学を示しています。並列粒度は次第に細かくなり、並列強度は次第に高くなり、スケジューリングの複雑さも次第に増し、プログラミングの複雑性と実装の難易度も次第に高くなります。* アカウントレベルの並行処理（Account-level）：プロジェクトSolanaを表します* オブジェクトレベルの並行（Object-level）：プロジェクト Sui を表します*トランザクションレベル:プロジェクトMonad、Aptosを表します* コールレベル / マイクロVMの並行（Call-level / MicroVM）: プロジェクト MegaETH を代表する*指導レベル:プロジェクトGatlingXを表しますチェーン外非同期並行モデルは、アクターエージェントシステム（エージェント/アクターモデル）を代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。これは、クロスチェーン/非同期メッセージシステム（ブロック同期モデルではない）として機能し、各エージェントは独立して動作する「インテリジェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動で並行に実行され、同期スケジューリングは不要です。代表的なプロジェクトには、AO、ICP、Cartesiなどがあります。我々がよく知る Rollup やシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行機構に属し、チェーン内の並列計算には属しません。それらは「複数のチェーン / 実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現し、単一のブロック / 仮想マシン内部の並行度を向上させるものではありません。この種のスケーリングソリューションは本文の主題ではありませんが、依然としてアーキテクチャの理念の類似点と相違点の比較に使用します。## 次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破しますイーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、これまでにシャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなどの多くの拡張試みを経てきましたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を果たしていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も多くの開発者基盤とエコシステムのポテンシャルを持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系の並列強化チェーンはエコシステムの互換性と実行性能の向上を両立させる重要な道筋として、新たな拡張進化の重要な方向性になりつつあります。MonadとMegaETHは、この方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発し、高い同時実行性と高スループットのシナリオに向けたEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。### Monadの並行計算メカニズム解析Monadは、Ethereum仮想マシン（EVM）向けに再設計された高性能Layer1ブロックチェーンであり、基本的な並列処理の概念であるパイプライン処理（Pipelining）に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。また、コンセンサス層とストレージ層において、Monadはそれぞれ高性能BFTプロトコル（MonadBFT）と専用データベースシステム（MonadDB）を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。**パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム**パイプライニングはモナドの並行実行の基本概念であり、その核心思想はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立した段階に分割し、これらの段階を並行して処理することで立体的なパイプラインアーキテクチャを形成し、各段階が独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを超えた並行処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、遅延を低減する効果を達成することです。これらの段階には、取引提案（Propose）、合意形成（Consensus）、取引実行（Execution）、およびブロック提出（Commit）が含まれます。**非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング**従来のチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能のスケーリングを著しく制限します。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間（block time）と確認遅延を大幅に削減し、システムの柔軟性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用効率を向上させます。コアデザイン：* コンセンサスプロセス（コンセンサス層）は取引の順序付けのみを行い、契約ロジックを実行しません。* 実行プロセス（実行層）は、コンセンサスが完了した後に非同期でトリガーされます。* コンセンサスが完了したら、次のブロックのコンセンサスプロセスに即座に入ります。実行の完了を待つ必要はありません。**オプティミスティック並列実行**従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを採用しています。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、トランザクション処理速度を大幅に向上させています。実行メカニズム：* Monadは楽観的にすべてのトランザクションを並行して実行し、大多数のトランザクション間に状態の競合がないと仮定します。* 同時に「コンフリクトディテクター（Conflict Detector)）」を実行して、取引間で同じ状態にアクセスされているか（読み取り/書き込みの競合）を監視します。* コンフリクトが検出された場合、コンフリクトトランザクションは直列化されて再実行され、状態の正確性が保証されます。Monadは互換性のあるパスを選択しました：EVMルールをできるだけ変更せず、実行中に状態を書き込むのを遅らせ、衝突を動的に検出することで並行性を実現します。これは、パフォーマンス版のEthereumに似ており、成熟度が高く、EVMエコシステムの移行が容易であり、EVMの世界の並行アクセラレーターです。### MegaETH の並列計算メカニズムの解析Monadとは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並列実行層として位置付けられています。これは独立したL1パブリックチェーンとして機能することも、イーサリアム上の実行強化層（Execution Layer）またはモジュール化されたコンポーネントとして機能することもできます。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を分離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内での高い同時実行性と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案した重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向無環状態依存グラフ）およびモジュール化された同期メカニズムであり、これらが共同で「チェーン内スレッド化」に向けた並列実行システムを構築しています。**マイクロVM（微小仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドである**MegaETHは「各アカウントに1つのマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」して並行スケジューリングに最小の隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を通じて相互に通信し、同期呼び出しではなく、大量のVMが独立して実行され、独立してストレージを持ち、自ずと並行します。**ステート依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム**MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づくDAGスケジューリングシステムを構築しました。システムは、グローバル依存グラフ（Dependency Graph）をリアルタイムで維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取るかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並列に実行でき、依存関係のある取引はトポロジカル順序に従って直列または遅延してスケジューリングされます。依存グラフは、並列実行プロセスにおける状態の一貫性と非重複書き込みを保証します。**非同期実行とコールバックメカニズム**MegaETHは非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを使用して、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期です（再帰的実行ではない）。コントラクトAからB、BからCへの呼び出しの際、各呼び出しは非同期化され、ブロッキングを待つ必要はありません。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ（Call Graph）に展開されます。取引処理は=非同期グラフを遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングです。要するに、MegaETHは従来のEVM単一スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位でマイクロ仮想機械のカプセル化を実現し、状態依存グラフを用いて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムで同期呼び出しスタックを置き換えています。これは「アカウント構造 → スケジューリングアーキテクチャ → 実行プロセス」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアイデアを提供します。MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントとコントラクトを独立したVMとして完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて究極の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さを制御するのがより難しく、イーサリアムの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムのようになります。! 【Web3並列計算トラックパノラマ:ネイティブスケーリングに最適なソリューション?】 ](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16)MonadとMegaETHの両者の設計理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なります：シャーディングはブロックチェーンを横に切り分け、複数の独立したサブチェーン（シャード）を作成し、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一チェーンの制約を打破してネットワーク層の拡張を実現します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行層での横方向の拡張を行い、単一チェーン内部での極限の並行実行最適化を通じて性能を突破します。両者はブロックチェーンの拡張経路における縦の強化と横の拡張という二つの方向を代表しています。MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内のTPSを向上させることを中心目標として、スループット最適化パスに主に集中しています。遅延実行（Deferred Execution）とマイクロ仮想マシン（Micro-VM）アーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール化されたフルスタックのL1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク（SPNs）の協調作業を通じて、複数の仮想マシン環境（EVMとWasm）をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）、信頼実行環境（TEE）などの先進技術を統合しています。ロールアップ メッシュ並列計算解析:1. フルライフサイクル非同期パイプライン処理（Full Lifecycle Asynchronous Pipelining）：Pharosは、取引の各段階（合意、実行、保存など）をデカップリングし、非同期処理方式を採用することで、各段階が独立して並行して行えるようにし、全体の処理効率を向上させます。2. デュアルVM並行実行（Dual VM Parallel Execution）：PharosはEVMとWASMの2種類の仮想マシン環境をサポートしており、開発者はニーズに応じて適切な実行環境を選択できます。このデュアルVMアーキテクチャは、システムの柔軟性を高めるだけでなく、並行実行によって取引処理能力を向上させます。3. 特殊処理ネットワーク（SPNs）：SPNsはPharosアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、特定のタイプのタスクやアプリケーションを処理するために特化したモジュール式のサブネットワークに似ています。SPNsを通じて、Pharosはリソースの動的配分とタスクの並行処理を実現し、システムの拡張性と性能をさらに強化します。4. モジュラーコンセンサスとリステーキングメカニズム（Modular Consensus & Restaking）：Pharosは柔軟なコンセンサスメカニズムを導入し、複数のコンセンサスモデル（PBFT、PoS、PoAなど）をサポートし、リステーキングプロトコルを通じて（
Web3の並列計算の全景：アカウントレベルから命令レベルまでの5つの並列メカニズム
Web3の並列計算トラック全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？
ブロックチェーンの「不可能三角」（Blockchain Trilemma）「安全性」、「分散化」、「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにします。つまり、ブロックチェーンプロジェクトは「極端な安全性、誰でも参加可能、高速処理」を同時に実現することが難しいのです。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に存在する主流のブロックチェーンの拡張ソリューションは、パラダイムに基づいて分類されています。
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュラーストラクチャ、アクターシステム、zk証明圧縮、Statelessアーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレベルをカバーし、「多層協調、モジュールの組み合わせ」の完全なスケーリングシステムを形成しています。本稿では、並列計算を主流としたスケーリング方法について重点的に紹介します。
チェーン内並列計算 (intra-chain parallelism)は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に焦点を当てています。並列メカニズムに基づいて、その拡張方法は5つの大きなカテゴリーに分けられ、それぞれが異なる性能追求、開発モデル、およびアーキテクチャ哲学を示しています。並列粒度は次第に細かくなり、並列強度は次第に高くなり、スケジューリングの複雑さも次第に増し、プログラミングの複雑性と実装の難易度も次第に高くなります。
チェーン外非同期並行モデルは、アクターエージェントシステム（エージェント/アクターモデル）を代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。これは、クロスチェーン/非同期メッセージシステム（ブロック同期モデルではない）として機能し、各エージェントは独立して動作する「インテリジェントプロセス」として、非同期メッセージ、イベント駆動で並行に実行され、同期スケジューリングは不要です。代表的なプロジェクトには、AO、ICP、Cartesiなどがあります。
我々がよく知る Rollup やシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行機構に属し、チェーン内の並列計算には属しません。それらは「複数のチェーン / 実行領域を並行して実行する」ことによってスケーリングを実現し、単一のブロック / 仮想マシン内部の並行度を向上させるものではありません。この種のスケーリングソリューションは本文の主題ではありませんが、依然としてアーキテクチャの理念の類似点と相違点の比較に使用します。
次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破します
イーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、これまでにシャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなどの多くの拡張試みを経てきましたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を果たしていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も多くの開発者基盤とエコシステムのポテンシャルを持つスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVM系の並列強化チェーンはエコシステムの互換性と実行性能の向上を両立させる重要な道筋として、新たな拡張進化の重要な方向性になりつつあります。MonadとMegaETHは、この方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発し、高い同時実行性と高スループットのシナリオに向けたEVM並列処理アーキテクチャを構築しています。
Monadの並行計算メカニズム解析
Monadは、Ethereum仮想マシン（EVM）向けに再設計された高性能Layer1ブロックチェーンであり、基本的な並列処理の概念であるパイプライン処理（Pipelining）に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を行います。また、コンセンサス層とストレージ層において、Monadはそれぞれ高性能BFTプロトコル（MonadBFT）と専用データベースシステム（MonadDB）を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。
パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプライニングはモナドの並行実行の基本概念であり、その核心思想はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立した段階に分割し、これらの段階を並行して処理することで立体的なパイプラインアーキテクチャを形成し、各段階が独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロックを超えた並行処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、遅延を低減する効果を達成することです。これらの段階には、取引提案（Propose）、合意形成（Consensus）、取引実行（Execution）、およびブロック提出（Commit）が含まれます。
非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング
従来のチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能のスケーリングを著しく制限します。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、ストレージの非同期を実現しました。ブロック時間（block time）と確認遅延を大幅に削減し、システムの柔軟性を高め、処理プロセスをより細分化し、リソースの利用効率を向上させます。
コアデザイン：
オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを採用しています。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、トランザクション処理速度を大幅に向上させています。
実行メカニズム：
Monadは互換性のあるパスを選択しました：EVMルールをできるだけ変更せず、実行中に状態を書き込むのを遅らせ、衝突を動的に検出することで並行性を実現します。これは、パフォーマンス版のEthereumに似ており、成熟度が高く、EVMエコシステムの移行が容易であり、EVMの世界の並行アクセラレーターです。
MegaETH の並列計算メカニズムの解析
Monadとは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール化された高性能並列実行層として位置付けられています。これは独立したL1パブリックチェーンとして機能することも、イーサリアム上の実行強化層（Execution Layer）またはモジュール化されたコンポーネントとして機能することもできます。その核心設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を分離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位にすることで、チェーン内での高い同時実行性と低遅延応答能力を実現することです。MegaETHが提案した重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向無環状態依存グラフ）およびモジュール化された同期メカニズムであり、これらが共同で「チェーン内スレッド化」に向けた並列実行システムを構築しています。
マイクロVM（微小仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドである
MegaETHは「各アカウントに1つのマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」して並行スケジューリングに最小の隔離単位を提供します。これらのVMは非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を通じて相互に通信し、同期呼び出しではなく、大量のVMが独立して実行され、独立してストレージを持ち、自ずと並行します。
ステート依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づくDAGスケジューリングシステムを構築しました。システムは、グローバル依存グラフ（Dependency Graph）をリアルタイムで維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取るかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並列に実行でき、依存関係のある取引はトポロジカル順序に従って直列または遅延してスケジューリングされます。依存グラフは、並列実行プロセスにおける状態の一貫性と非重複書き込みを保証します。
非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを使用して、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期です（再帰的実行ではない）。コントラクトAからB、BからCへの呼び出しの際、各呼び出しは非同期化され、ブロッキングを待つ必要はありません。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ（Call Graph）に展開されます。取引処理は=非同期グラフを遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリングです。
要するに、MegaETHは従来のEVM単一スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位でマイクロ仮想機械のカプセル化を実現し、状態依存グラフを用いて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムで同期呼び出しスタックを置き換えています。これは「アカウント構造 → スケジューリングアーキテクチャ → 実行プロセス」という全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアイデアを提供します。
MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントとコントラクトを独立したVMとして完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて究極の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さを制御するのがより難しく、イーサリアムの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムのようになります。
! 【Web3並列計算トラックパノラマ:ネイティブスケーリングに最適なソリューション?】 ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c4a4c4309574e45f679b2585d42ea16.webp)
MonadとMegaETHの両者の設計理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なります：シャーディングはブロックチェーンを横に切り分け、複数の独立したサブチェーン（シャード）を作成し、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一チェーンの制約を打破してネットワーク層の拡張を実現します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保持し、実行層での横方向の拡張を行い、単一チェーン内部での極限の並行実行最適化を通じて性能を突破します。両者はブロックチェーンの拡張経路における縦の強化と横の拡張という二つの方向を代表しています。
MonadとMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、チェーン内のTPSを向上させることを中心目標として、スループット最適化パスに主に集中しています。遅延実行（Deferred Execution）とマイクロ仮想マシン（Micro-VM）アーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール化されたフルスタックのL1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク（SPNs）の協調作業を通じて、複数の仮想マシン環境（EVMとWasm）をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）、信頼実行環境（TEE）などの先進技術を統合しています。
ロールアップ メッシュ並列計算解析: