並列EVMの聖杯争い：Monad、MegaETH、Pharos
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並列EVMの聖杯争い：Monad、MegaETH、Pharos
Monad、MegaETH、Pharosの競争においては本質的に絶対的なリーダーは存在せず、開発者が性能、非中央集権化、専門化の優先順位についてより多くのトレードオフを行う余地が残されている。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察序論
最近、3つのトップクラスの並列EVMプロジェクトがテストネットを相次いでローンチしました。Monadは2月19日にテストネットを開始し、MegaETHは3月21日、Pharosは3月24日にそれぞれテストネットを開始しました。Web3技術の主なストーリーは、AIエージェントに続く次のフェーズとして、2024年初頭で最も注目された「並列EVM」へと再び回帰しているように見えます。
EVM（Ethereum Virtual Machine、イーサリアム仮想マシン）はイーサリアムの核となるコンポーネントであり、スマートコントラクトの実行やトランザクション処理を担っています。EVMは計算エンジンであり、計算およびストレージの抽象化を提供しますが、スケジューリング機能を持たないため、イーサリアムの実行モジュールはブロックからトランザクションを一つずつ取り出して、EVMが順次実行することになります。この逐次実行はトランザクションとスマートコントラクトが確定的な順序で実行されることを保証し、安全性を確保していますが、高負荷時においてはネットワークの混雑や遅延を引き起こす可能性があります。
これに対して並列EVMは、複数の操作を同時に実行できるようにすることで、ネットワークのスループットを大幅に向上させ、ブロックチェーン全体のパフォーマンスと拡張性を強化します。実際、「並列EVM」と呼ばれるものは高性能なEVM互換ブロックチェーンのことを指しており、並列実行に加えて、コンセンサス、トランザクション、パイプライン、ストレージ、ハードウェアアクセラレーションまで全方位的にアップグレードされています。その目的は、より短時間で多くのトランザクションを処理できるようにし、従来のブロックチェーンにおけるネットワーク混雑や遅延問題を効果的に解決することです。
本稿では、Monad、MegaETH、Pharosという3つのプロジェクトの背景とアーキテクチャ、そして開発者が直面するトレードオフについて深く考察します。
Monad
Monadは、Monad Labsが開発する高性能EVM互換Layer1ブロックチェーンです。Monadは分散化を維持しつつシステムのスケーラビリティを向上させ、既存のEVM互換ブロックチェーンが抱える低スループットの課題を解決することを目指しています。
Monad Labsは2022年にKeone Hon、James Hunsaker、Eunice Giartaによって共同設立されました。KeoneとJamesは、マーケットメイキングの大手であるJump Tradingの元従業員であり、EuniceはCrypto以外のバックグラウンドを持っています。
2023年2月、Monad LabsはDragonfly主導によるシードラウンドで1900万ドルを調達。2024年4月にはParadigm主導による新たなラウンドで2億2500万ドルを調達し、現在の評価額は30億ドルに達しています。
Monadの主要な強みは、最大1万TPS（1秒あたりのトランザクション数）を処理でき、ブロックタイムは1秒という点です。これは以下の4つの最適化によって実現されています：
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MonadBFT：HotStuffをベースに改良された高性能コンセンサス機構です。部分同期条件下でもビザンチン的行動を行う参加者の中でのトランザクション順序の合意を可能にします。まず、MonadBFTは楽観的応答性を持つ二段階BFTアルゴリズムを採用し、通常時は線形通信コスト、タイムアウト時は二次的通信コストを実現しています。また、ハイブリッド署名方式を導入しており、メッセージの完全性と真正性はECDSA署名で保証され、集約可能なメッセージタイプ（投票やタイムアウト）はBLS署名を使用することでスケーラビリティ課題を解決しています。さらに、ノードはグローバルなトランザクションプールを保持せず、ローカルプールのみを持ち、RPCノードが数人のリーダーノードにトランザクションを転送することで、帯域幅の消費とトランザクション遅延を削減しています。最後に、RaptorCastプロトコルを用いたメッセージ伝播により、ブロック提案を消散符号化ブロックに変換し、2段階ブロードキャストツリーを通じてすべてのバリデータに送信します。RaptorCastはネットワーク全体のアップロード帯域を活用してブロック提案を配布しつつ、ビザンチン耐性を維持しています。これらの特徴により、MonadBFTは効率的かつ堅牢なブロックチェーンコンセンサスを実現しています。
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非同期実行：非同期実行により、コンセンサスと実行を分離することで、実行スループットを大幅に向上させます。この分離により、実行プロセスがブロック時間のごく一部ではなく、全ブロック時間を占めるようになり、実行予算を大きく増やすことが可能になります。まず、Monadのブロック提案にはステートルートが含まれません。フォークを防ぐために、3ブロック前のステートルートを含めることで、ノードが自身がフォークしていないかを検出できます。次に、リーダーノードは遅延したステートビューを使ってブロックを構築します。DDoS攻撃への防御として、ノードは進行中のトランザクションに関連するユーザー口座の残高が最高借入額を満たしているかを検証します。最後に、ノードが提案されたブロックを受信しても、それが最終決定されるとは限らない状態ですが、その間にローカルでブロックを実行することが可能です。これらの特徴により、Monadは顕著な速度向上を実現し、単一シャードのブロックチェーンでも数百万ユーザー規模への拡張が可能になります。
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並列実行：Monadは楽観的実行（Optimistic Execution）を採用し、ブロック内で前のトランザクションが完了する前に後続のトランザクションの実行を開始します。各トランザクションの更新されたステートは順次マージされます。ただし、これにより実行結果が不正確になる場合があり、その対策として、トランザクション実行中に使用された入力を追跡し、それらを以前のトランザクションの出力と比較します。差異があれば、正しいデータを使って再実行を行います。また、静的コード解析器を用いてトランザクション間の依存関係を予測し、無効な並列実行を回避します。最良の場合、多くの依存関係を事前に予測でき、最悪の場合にはシンプルな逐次実行モードに戻ります。この並列実行技術により、ネットワーク効率とスループットが向上するとともに、並列実行によるトランザクション失敗を最小限に抑えることができます。
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MonadDB：MonadDBは、EVMとの完全互換性を保ちつつ高性能を実現する、Monadのキーコンポーネントです。MonadDBは検証済みブロックチェーンデータを格納するカスタムKVデータベースです。まず、ディスクとメモリ上でネイティブにMerkle Patricia Trie構造を実装し、独自のインデックスシステムを備えているため、ファイルシステムへの依存がなく、MPTノードをディスク上に効率的に保存できます。次に、最新カーネルの非同期I/O機能をフル活用した非同期I/Oを採用し、多数のカーネルスレッド生成を避け、I/O要求を非同期で処理しようとします。さらに、並行制御、順次書き込み、データ圧縮などの技術も導入し、性能をさらに最適化しています。これらの特徴により、MonadDBはデータアクセス時間を短縮し、トランザクション処理速度を向上させ、ブロックチェーンネットワーク全体のパフォーマンスを高めています。
MegaETH
MegaETHは、現時点で最も高速なLayer2ブロックチェーンであり、MegaLabsが開発しています。MegaETHの特徴は、リアルタイムのブロックチェーンパフォーマンスに集中し、即時応答を必要とするアプリケーションに超低遅延とスケーラビリティを提供することです。
MegaLabsは2023年初頭に設立され、CEOのLi Yilongはスタンフォード大学でコンピュータサイエンスの博士号を取得し、Runtime Verification Inc.で勤務していました。CTOのYang LeiはMITの博士号保持者。CBOのKong ShuyaoはConsensysの前グローバルビジネス開発責任者。成長担当のNamik MudurogluはConsensysおよびHypersphereで経験を積んでいます。
2024年6月、MegaLabsはDragonfly主導のシードラウンドで2000万ドルを調達。同年12月にはEchoプラットフォーム上でコミュニティファンドレイジングを実施し、わずか3分で1000万ドルの目標を達成しました。MegaETHの評価額は現在2億ドル以上です。
MegaETHは10万TPSのスループットと約10ミリ秒のブロック生成時間を実現しており、高負荷下でもミリ秒単位の応答時間を維持できます。これは以下の技術的特徴によるものです：
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ノード特化：MegaETHでは、異なる役割のノードが異なる機能を担い、必要なハードウェア要件も異なります。3つの主要なノードタイプがあります。Sequencer（ソーター）はトランザクションの順序付けと実行を担当し、中央集権的な単一ノードで動作するため、コンセンサスのオーバーヘッドが不要です。Sequencerは生成したブロック、証明データ、ステート差分をEigenDA（データ可用性層）に公開し、ネットワーク内でのデータ可用性を確保します。Provers（証明者）はSequencerからブロックと証明データを取得し、専用ハードウェアを使ってステートレス検証を非同期かつ順不同で行います。Full Node（フルノード）はSequencerからステート差分を受け取り、ローカルステートを更新すると同時に、証明ネットワークを通じてブロックの有効性を検証し、一貫性とセキュリティを確保します。
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ターゲット最適化：従来のEVMブロックチェーンが抱える課題に対して、MegaETHは「対症療法」的に対応しています。ステートデータ取得の遅延問題に対しては、メモリおよびI/O効率に優れた新しいステートTrieを設計し、TB単位の巨大なステートデータでも追加のI/Oコストなしに拡張可能です。逐次実行の問題に対しては、Sequencerが任意の並列実行戦略を採用できます。インタプリタの低効率問題に対しては、JITコンパイラを使用して解釈オーバーヘッドを排除し、計算集約型DAppに裸金属レベルのパフォーマンスを提供します。ステート同期の帯域過多問題に対しては、効率的なステート差分符号化・転送手法を設計し、限られた帯域でも大量のステート更新を同期可能にしました。さらに高度な圧縮技術を採用することで、帯域制限下でも複雑なトランザクションのステート更新を同期できます。
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Mini Blocks：MegaETHは10ミリ秒ごとにトランザクションの事前確定（プリコンファーム）を行い、これをMini Blocksと呼びます。標準的なEVMブロックのヘッダーは500バイト以上と非常に大きく、3つのMerkle Rootの計算にも時間がかかるため、軽量クライアントにとっては大きな負担となります。MegaETHのMini BlocksはEVMブロックと並行して生成され、同等の包含保証を提供しつつ、ネットワーク全体への伝播間隔を大幅に短縮します。軽量クライアントは、MegaETH固有のRealtime APIを使用して、Mini Blocksに含まれるがまだEVMブロックに含まれていないトランザクションを取得できます。
Pharos
Pharosは、高性能EVM互換Layer1ブロックチェーンとして位置づけられ、RWA（現実資産トークン化）およびペイメントエコシステムの最適化を目指しています。Pharosは、1秒あたり5万トランザクションの処理能力と、2ギガガス／秒（2 gigagas）のガス消費能力を持つ、極めて高いパフォーマンスを誇ります。
Pharosは2024年に設立され、CEOのAlex Zhangは元々アントチェーンのCTOを務め、その後アントチェーンのWeb3ブランドZANのCEOを務めていました。CTOのWishlongerはアントチェーンのCSOを務めていました。CMOのLauraはSolana Labsでマーケティングを担当し、初代SolanaスマホSagaの完売に貢献しました。COOのSallyはOKXで勤務していました。CCOのMatthewはStellarおよびRippleでエコシステム構築と事業開発をリードしていました。
2024年11月、PharosはLightspeed FactionとHack VCの共同主導により、800万ドルのシードラウンドを完了しました。
Pharosが提唱する「並列化度（DP）」フレームワークでは、ブロックチェーンの並列化能力を6段階（DP0-DP5）に分類しています。イーサリアムはDP0、つまり並列化なしです。DP1からDP5までは、それぞれ改善されたコンセンサス、並列トランザクション、パイプライン、並列メルクラ化、加速されたステートアクセス、並列異種計算を実現しています。
PharosはDP5のフルスタック並列アーキテクチャを採用し、コンセンサス、トランザクション、パイプライン、ストレージ、ハードウェアアクセラレーションまで全面的にアップグレードしています：
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拡張可能なコンセンサスプロトコル：ネットワークリソースを最大限に活用する、高スループット・低遅延のBFTコンセンサスプロトコル。
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二重仮想機械による並列実行：並列化されたEVMおよびWASM実行レイヤーで、先進的なコンパイル技術を採用。
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ライフサイクル全体の非同期パイプライン：各トランザクションのライフサイクル全体およびブロック間で、並列処理と非同期処理を実現。
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認証データ構造（ADS）を備えた高性能ストレージ：卓越したスループット、低遅延I/O、経済的なステートストレージを提供し、数十億のアカウント規模まで安全に拡張可能。
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モジュラー型特殊処理ネットワーク（SPN）：新しいソフトウェア、ハードウェア、地理的に分散したリソースをシームレスに統合可能で、さまざまなユースケースや新興技術をサポート。
まとめ
イーサリアムが長期間にわたりユーザー教育を推進してきたおかげで、EVMはWeb3世界で最も多くの開発者と最大のDAppエコシステムを有しており、Web2におけるJavaScriptのような存在となっています。しかし、イーサリアムのスケーリング課題はEVMのさらなる発展を大きく妨げており、そのため並列EVMは最も重要な技術的方向の一つとなっています。
Monadは、並列実行モデルを通じてスケーラビリティと分散化のバランスを取っており、開発者に1万TPSのスループットを提供しつつEVM互換性を損なわず、独自のコンセンサスにより自律性を確保しています。しかし、イーサリアムのセキュリティ保証を放棄しているため、信頼性と共有セキュリティを重視する開発者の採用を阻む可能性があります。
MegaETHは、遅延性とスループット（TPS）の面で明らかに突出しており、10ミリ秒の超低遅延と10万TPSのスループットは、GameFi、SocialFi、高頻度取引など即時応答が求められるアプリケーションに最適です。しかし、中央集権的なSequencer設計により、分散化に関する懸念が生じる可能性があります。
Pharosは5万TPSと2ギガガス／秒という高いトランザクション処理能力を持ち、MonadやMegaETHといった新興の高性能EVMブロックチェーンと肩を並べる性能を有しています。また、「アリババ遺伝子」を持つPharosは、機関投資家や規制準拠を重視するRWA-Fiに焦点を当てており、今後の市場が求める規制遵守かつ効率的なブロックチェーンインフラのニーズに真に応えることができます。
公開されているデータから見ると、MegaETHとPharosのパフォーマンスはMonadを大きく上回っていますが、Monadは調達額が最大であり、開発リソースが豊富なため、将来的な技術的飛躍が期待されます。したがって、Monad、MegaETH、Pharosの競争には絶対的なリーダーはおらず、開発者が直面するのは「パフォーマンス」「分散化」「特化性」のいずれを優先するかというトレードオフの選択になります。
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