チェーン外非同期並列モデルは、Actorエージェントシステム（Agent / Actor Model）を代表とし、これは別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステム（ブロックの同期モデルではない）として、各エージェントは独立して動作する「エージェントプロセス」として機能し、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としません。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
デュアル VM パラレル実行（Dual VM Parallel Execution）：Pharos は EVM と WASM の 2 つ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。
Web3の並列計算の全景：EVMのパフォーマンス限界を突破する新しいパラダイム
Web3並行計算の競技トラック全景図：ネイティブスケーリングの最良のソリューションは？
ブロックチェーンの「不可能三角」（Blockchain Trilemma）「安全性」、「非中央集権」、「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、ブロックチェーンプロジェクトが「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ことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出回っている主流のブロックチェーンのスケーリングソリューションは、パラダイムによって区別されます。
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ており、「マルチレイヤー協調、モジュール組み合わせ」の完全なスケーリングシステムです。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/命令の並列実行に注目しています。並列メカニズムに基づいて、そのスケーラビリティの方法は5つの大きなカテゴリに分けられ、それぞれが異なるパフォーマンスの追求、開発モデル、アーキテクチャの哲学を表しています。並列粒度は次第に細かくなり、並列強度は高まり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑性と実装の難易度も増加します。
チェーン外非同期並列モデルは、Actorエージェントシステム（Agent / Actor Model）を代表とし、これは別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステム（ブロックの同期モデルではない）として、各エージェントは独立して動作する「エージェントプロセス」として機能し、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としません。代表的なプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知っているRollupやシャーディング拡張ソリューションは、システムレベルの並列処理メカニズムに属し、チェーン内の並行計算には属しません。これらは「複数のチェーン/実行領域を並行して実行する」ことによって拡張を実現しており、単一のブロック/仮想マシン内部の並列度を向上させるわけではありません。このような拡張ソリューションは本論文の焦点ではありませんが、それでもアーキテクチャの理念の比較に使用します。
2. EVM Parallel Enhancement Chain: 互換性の性能境界を突破
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行を経てきましたが、実行層のスループットのボトルネックは依然として根本的な突破を得ていません。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も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系の並行強化チェーンは、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方向性として、新たな拡張進化の重要な方向となっています。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、高い同時性と高スループットのシナリオに向けたEVM並行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の解析
Monadは、Ethereum Virtual Machine（EVM）に再設計された高性能Layer1ブロックチェーンであり、パイプライン処理（Pipelining）という基本的な並行理念に基づいています。コンセンサス層での非同期実行（Asynchronous Execution）と、実行層での楽観的並行実行（Optimistic Parallel Execution）を実現しています。さらに、コンセンサス層とストレージ層では、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的な概念であり、その核心的な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、ブロック間での同時処理を実現し、最終的にはスループットの向上と遅延の低減を達成することです。これらの段階には、取引提案（Propose）、コンセンサスの確立（Consensus）、取引実行（Execution）、およびブロックのコミット（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
従来のブロックチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルはパフォーマンスの拡張を大きく制限します。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）と確認遅延を著しく低下させ、システムの柔軟性を高め、処理プロセスをより細分化し、資源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トランザクション実行に厳格な直列モデルを採用して、状態の衝突を避けています。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、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に衝突を検出することで並行処理を実現します。これはパフォーマンス版のEthereumに近く、成熟度が高くEVMエコシステムの移行を容易に実現します。EVMの世界の並行加速器です。
MegaETHの並列計算メカニズムの解析
Monadとは異なるL1の位置付けで、MegaETHはEVM互換のモジュール型高性能並列実行層として位置付けられています。独立したL1パブリックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層（Execution Layer）またはモジュール型コンポーネントとしても機能します。そのコア設計目標は、アカウントロジック、実行環境、および状態を分離して構造化し、独立してスケジューリング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の応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ+State Dependency DAG（有向非循環状態依存グラフ）およびモジュール型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"を目指した並列実行システムを構築します。
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す
MegaETHは「各アカウントに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のための最小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）を介して相互に通信し、同期呼び出しではなく、多数のVMが独立して実行、独立してストレージを持ち、自然に並行します。
状態依存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いたDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、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。衝突のない取引は直接並行して実行でき、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、並行実行プロセス中の状態の一貫性と重複書き込みの回避を保証します。
非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは、Actor Modelに類似した非同期メッセージングに基づいた非同期プログラミングパラダイムの上に構築されており、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（再帰的実行ではない）であり、コントラクトAからB、BからCへと進む際、各呼び出しは非同期化され、ブロック待機する必要はありません；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=非同期グラフの遍歴 + 依存関係の解決 + 並列スケジューリング。
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パッケージ化を実現し、状態依存グラフを通じ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を使用して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」の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視点を提供します。
MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントと契約を独立した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極限の並行性の可能性を解放します。理論的には、MegaETHの並行性の上限は高くなりますが、複雑さの制御も難しく、Ethereum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。
MonadとMegaETHの2つの設計理念は、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方向に切り分けて複数の独立したサブチェーン（シャード）を作り、それぞれのサブチェーンが一部の取引と状態を担当し、単一のチェーンの制限を打破してネットワーク層で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、実行層で横方向に拡張し、単一チェーン内部での極限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パスにおける縦の強化と横の拡張という2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核心目標とし、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はモジュール式のフルスタック並列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、メインネットと特殊処理ネットワーク（SPNs）と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）や信頼実行環境（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: