Học viện Phát triển Huobi | Báo cáo nghiên cứu chuyên sâu về tính toán song song Web3: Con đường tối hậu của việc mở rộng bản địa
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
Học viện Phát triển Huobi | Báo cáo nghiên cứu chuyên sâu về tính toán song song Web3: Con đường tối hậu của việc mở rộng bản địa
Nền tảng thực thi chủ quyền thế hệ tiếp theo của thế giới Web3 rất có thể sẽ ra đời từ cuộc cạnh tranh song song trong chuỗi này.
Chuyên sâu báo cáo Web3Một, Lời mở đầu: Mở rộng quy mô là mệnh đề vĩnh hằng, tính toán song song là chiến trường tối hậu
Từ khi Bitcoin ra đời, hệ thống blockchain luôn đối mặt với một vấn đề cốt lõi không thể tránh khỏi: mở rộng quy mô. Bitcoin xử lý chưa đến 10 giao dịch mỗi giây, Ethereum cũng khó vượt qua ngưỡng hiệu năng vài chục TPS (giao dịch mỗi giây), điều này so với thế giới Web2 truyền thống thường đạt hàng chục nghìn TPS trở lên thì显得格外 cồng kềnh. Quan trọng hơn, đây không phải vấn đề đơn giản chỉ cần "thêm máy chủ" là giải quyết được, mà là một giới hạn hệ thống sâu xa nằm trong thiết kế đồng thuận và cấu trúc nền tảng của blockchain —— chính là tam giác bất khả thi blockchain giữa "phi tập trung, bảo mật, khả năng mở rộng".
Trong suốt một thập kỷ qua, chúng ta đã chứng kiến vô số nỗ lực mở rộng quy mô lên xuống thất thường. Từ cuộc chiến mở rộng quy mô Bitcoin đến tầm nhìn phân mảnh của Ethereum, từ kênh trạng thái, Plasma đến Rollup và blockchain mô-đun hóa, từ thực thi Layer 2 bên ngoài chuỗi đến tái cấu trúc cơ bản về tính sẵn có dữ liệu (Data Availability), toàn ngành đã đi một con đường đầy trí tưởng tượng kỹ thuật để mở rộng quy mô. Rollup, với tư cách là mô hình mở rộng phổ biến nhất hiện nay, đã đạt được mục tiêu tăng mạnh TPS bằng cách giảm tải việc thực thi khỏi chuỗi chính đồng thời vẫn giữ lại tính bảo mật của Ethereum. Nhưng nó chưa chạm tới giới hạn thực sự của "hiệu năng chuỗi đơn" ở tầng nền tảng blockchain —— đặc biệt là ở tầng thực thi —— tức khả năng thông lượng của khối, vẫn bị giới hạn bởi mô hình xử lý tuần tự cổ xưa bên trong chuỗi.
Chính vì vậy, tính toán song song trong chuỗi dần thu hút sự chú ý của ngành. Khác với mở rộng bên ngoài chuỗi hay phân bố đa chuỗi, tính toán song song trong chuỗi cố gắng tái cấu trúc hoàn toàn bộ máy thực thi, đồng thời duy trì tính nguyên tử và cấu trúc tích hợp của chuỗi đơn, lấy tư tưởng thiết kế hệ điều hành và CPU hiện đại làm định hướng, nâng cấp blockchain từ mô hình "thực thi tuần tự từng giao dịch" như máy đơn luồng thành hệ thống tính toán cao độ song song kiểu "nhiều luồng + dây chuyền + lập lịch phụ thuộc". Con đường này không chỉ có thể đạt được mức tăng thông lượng gấp hàng trăm lần, mà còn có thể trở thành tiền đề then chốt cho sự bùng nổ của các ứng dụng hợp đồng thông minh.
Thực tế, trong phạm trù mô hình tính toán Web2, tính toán đơn luồng đã sớm bị kiến trúc phần cứng hiện đại đào thải, thay vào đó là vô số mô hình tối ưu liên tục xuất hiện như lập trình song song, lập lịch bất đồng bộ, nhóm luồng, vi dịch vụ,... Trong khi đó, blockchain, với tư cách là một hệ thống tính toán nguyên thủy hơn, bảo thủ hơn, yêu cầu cực cao về tính xác định và khả năng kiểm chứng, vẫn chưa tận dụng đầy đủ những tư tưởng tính toán song song này. Đây vừa là hạn chế, cũng là cơ hội. Các chuỗi mới như Solana, Sui, Aptos đã đưa tính song song vào thiết kế kiến trúc, tiên phong mở đường khám phá; còn những dự án mới nổi như Monad, MegaETH tiếp tục nâng cao tính toán song song trong chuỗi lên những đột phá cơ chế sâu sắc hơn như thực thi dây chuyền, đồng thời lạc quan, điều khiển theo tin nhắn bất đồng bộ, ngày càng mang đặc điểm giống hệ điều hành hiện đại.
Có thể nói, tính toán song song không chỉ là một "biện pháp tối ưu hiệu suất", mà còn là bước ngoặt về mô hình thực thi blockchain. Nó thách thức mô hình thực thi cơ bản của hợp đồng thông minh, định nghĩa lại logic cơ bản về đóng gói giao dịch, truy cập trạng thái, mối quan hệ gọi hàm và bố cục lưu trữ. Nếu Rollup là "chuyển giao dịch ra ngoài chuỗi để thực thi", thì tính toán song song trong chuỗi chính là "xây dựng nhân siêu máy tính trên chuỗi", mục tiêu không chỉ đơn thuần là tăng thông lượng, mà là cung cấp hạ tầng hỗ trợ bền vững thật sự cho các ứng dụng gốc Web3 tương lai —— giao dịch tần suất cao, động cơ trò chơi, thực thi mô hình AI, mạng xã hội trên chuỗi, v.v.
Sau khi thị trường Rollup dần trở nên đồng质化, tính toán song song trong chuỗi đang âm thầm trở thành yếu tố quyết định trong cuộc cạnh tranh Layer1 chu kỳ mới. Hiệu suất không còn chỉ là "nhanh hơn", mà là khả năng hỗ trợ cả một thế giới ứng dụng dị cấu trúc. Đây không chỉ là một cuộc đua công nghệ, mà còn là một cuộc chiến giành mô hình định hướng. Nền tảng thực thi chủ quyền thế hệ tiếp theo của thế giới Web3 rất có thể sẽ được sinh ra từ cuộc ganh đua tính toán song song trong chuỗi này.
Hai, Bản đồ toàn cảnh các mô hình mở rộng: năm loại lộ trình, mỗi loại nhấn mạnh khác nhau
Mở rộng quy mô, với tư cách là một trong những chủ đề quan trọng nhất, liên tục nhất và khó nuốt nhất trong tiến hóa công nghệ blockchain công cộng, đã thúc đẩy sự xuất hiện và phát triển của hầu hết các tuyến công nghệ chủ đạo trong gần một thập kỷ qua. Bắt đầu từ tranh cãi về kích thước khối Bitcoin, cuộc đua công nghệ về "làm sao để chuỗi chạy nhanh hơn" cuối cùng đã phân hóa thành năm lộ trình cơ bản, mỗi lộ trình đều tiếp cận điểm nghẽn từ những góc độ khác nhau, có triết lý kỹ thuật, độ khó triển khai, mô hình rủi ro và kịch bản áp dụng riêng biệt.
Lộ trình đầu tiên là mở rộng trực tiếp trên chuỗi, ví dụ điển hình như tăng kích thước khối, rút ngắn thời gian tạo khối hoặc cải thiện khả năng xử lý thông qua tối ưu hóa cấu trúc dữ liệu và cơ chế đồng thuận. Cách tiếp cận này từng trở thành tâm điểm trong tranh cãi mở rộng Bitcoin, dẫn đến các nhánh "khối lớn" như BCH, BSV, cũng ảnh hưởng đến tư duy thiết kế của các chuỗi hiệu suất cao đầu kỳ như EOS và NEO. Ưu điểm của loại lộ trình này là giữ được sự đơn giản của tính nhất quán chuỗi đơn, dễ hiểu và triển khai, nhưng cũng rất dễ chạm đến giới hạn hệ thống như rủi ro tập trung hóa, chi phí vận hành nút tăng, độ khó đồng bộ gia tăng, do đó trong thiết kế ngày nay đã không còn là giải pháp cốt lõi chủ đạo, mà nhiều hơn là bổ trợ kết hợp với các cơ chế khác.
Lộ trình thứ hai là mở rộng bên ngoài chuỗi, đại diện là kênh trạng thái (State Channels) và chuỗi bên (Sidechains). Tư tưởng cơ bản của phương pháp này là chuyển phần lớn hoạt động giao dịch ra ngoài chuỗi, chỉ ghi kết quả cuối cùng vào chuỗi chính, chuỗi chính đóng vai trò lớp thanh toán và xác nhận cuối cùng. Về triết lý kỹ thuật, nó gần giống tư tưởng kiến trúc bất đồng bộ Web2 —— cố gắng để các tác vụ nặng nề ở vòng ngoài, chuỗi chính chỉ thực hiện xác minh đáng tin cậy tối thiểu. Mặc dù về mặt lý thuyết cách này có thể mở rộng thông lượng vô hạn, nhưng mô hình tin cậy giao dịch ngoài chuỗi, an toàn vốn, độ phức tạp tương tác khiến ứng dụng bị hạn chế. Điển hình như Lightning Network dù có định vị rõ ràng về kịch bản tài chính nhưng quy mô hệ sinh thái vẫn chưa bùng nổ; còn nhiều thiết kế dựa trên chuỗi bên như Polygon POS, dù đạt được thông lượng cao nhưng cũng bộc lộ nhược điểm khó kế thừa tính bảo mật từ chuỗi chính.
Lộ trình thứ ba là tuyến Rollup Layer2 hiện tại được ưa chuộng nhất và triển khai rộng rãi nhất. Cách này không thay đổi trực tiếp chuỗi chính, mà thông qua cơ chế thực thi bên ngoài chuỗi, xác minh trên chuỗi để đạt được mở rộng quy mô. Optimistic Rollup và ZK Rollup mỗi loại có ưu thế riêng: loại trước triển khai nhanh, tương thích cao, nhưng tồn tại vấn đề độ trễ giai đoạn thách thức và cơ chế bằng chứng gian lận; loại sau bảo mật mạnh, khả năng nén dữ liệu tốt, nhưng phát triển phức tạp, thiếu tương thích EVM. Dù là loại Rollup nào, bản chất đều là thuê ngoài quyền thực thi, đồng thời giữ lại dữ liệu và xác minh trên chuỗi chính, đạt được sự cân bằng tương đối giữa phi tập trung và hiệu suất cao. Sự phát triển nhanh chóng của các dự án như Arbitrum, Optimism, zkSync, StarkNet chứng minh tính khả thi của con đường này, nhưng đồng thời cũng bộc lộ những điểm nghẽn trung kỳ như phụ thuộc quá mạnh vào tính sẵn có dữ liệu (DA), phí vẫn cao, trải nghiệm phát triển rời rạc.
Lộ trình thứ tư là kiến trúc blockchain mô-đun hóa nổi lên trong những năm gần đây, đại diện như Celestia, Avail, EigenLayer,... Mô hình mô-đun hóa主张 tách biệt hoàn toàn các chức năng cốt lõi của blockchain —— thực thi, đồng thuận, tính sẵn có dữ liệu, thanh toán —— giao cho nhiều chuỗi chuyên biệt đảm nhiệm chức năng khác nhau, rồi kết hợp thành mạng lưới mở rộng thông qua giao thức đa chuỗi. Hướng đi này chịu ảnh hưởng sâu sắc từ kiến trúc mô-đun hệ điều hành và tư tưởng tổ hợp trong điện toán đám mây, ưu điểm là có thể linh hoạt thay thế các thành phần hệ thống và nâng cao hiệu suất đáng kể ở các khâu cụ thể (ví dụ như DA). Nhưng thách thức cũng rất rõ ràng: chi phí đồng bộ, xác minh, tin tưởng lẫn nhau giữa các hệ thống sau khi tách rời mô-đun rất cao, hệ sinh thái nhà phát triển cực kỳ phân tán, yêu cầu về tiêu chuẩn giao thức dài hạn và an toàn đa chuỗi cao hơn nhiều so với thiết kế chuỗi truyền thống. Về bản chất, mô hình này không còn xây dựng một "chuỗi", mà là xây dựng một "mạng lưới chuỗi", đặt ra ngưỡng cửa chưa từng có về hiểu biết tổng thể kiến trúc và vận hành.
Lộ trình cuối cùng, cũng là đối tượng phân tích trọng tâm tiếp theo của bài viết này, là hướng tối ưu hóa tính toán song song trong chuỗi. Khác với bốn loại trên chủ yếu thực hiện "phân tách ngang" ở tầng cấu trúc, tính toán song song nhấn mạnh "nâng cấp dọc", tức bên trong một chuỗi đơn, thay đổi kiến trúc bộ máy thực thi để đạt được xử lý song song giao dịch nguyên tử. Điều này đòi hỏi phải viết lại logic lập lịch VM, đưa vào một loạt cơ chế lập lịch hệ thống máy tính hiện đại như phân tích phụ thuộc giao dịch, dự đoán xung đột trạng thái, kiểm soát độ song song, gọi bất đồng bộ,... Solana là dự án đầu tiên đưa khái niệm VM song song vào hệ thống cấp độ chuỗi, thông qua việc đánh giá xung đột giao dịch dựa trên mô hình tài khoản để thực hiện thực thi song song đa lõi. Còn các dự án thế hệ mới như Monad, Sei, Fuel, MegaETH,... thì tiến xa hơn, thử nghiệm đưa vào những tư tưởng tiên tiến như thực thi dây chuyền, đồng thời lạc quan, phân vùng lưu trữ, tách rời song song để xây dựng nhân thực thi hiệu suất cao kiểu CPU hiện đại. Ưu thế cốt lõi của hướng đi này là có thể đạt được đột phá giới hạn thông lượng mà không cần dựa vào kiến trúc đa chuỗi, đồng thời cung cấp đủ độ đàn hồi tính toán cho việc thực thi hợp đồng thông minh phức tạp, là tiền đề kỹ thuật quan trọng hướng tới các kịch bản ứng dụng tương lai như AI Agent, game lớn trên chuỗi, sản phẩm phái sinh tần suất cao, v.v.
Nhìn lại năm loại lộ trình mở rộng quy mô trên, điểm khác biệt ẩn chứa thực chất là sự cân nhắc hệ thống giữa hiệu suất, khả năng tổ hợp, bảo mật và độ phức tạp phát triển của blockchain. Rollup mạnh ở việc thuê ngoài đồng thuận và kế thừa bảo mật, mô-đun hóa nổi bật ở cấu trúc linh hoạt và tái sử dụng thành phần, mở rộng ngoài chuỗi cố gắng vượt qua điểm nghẽn chuỗi chính nhưng giá tin cậy cao, còn tính toán song song trong chuỗi tập trung vào nâng cấp căn bản tầng thực thi, cố gắng tiếp cận giới hạn hiệu suất của hệ thống phân tán hiện đại mà không phá vỡ tính nhất quán trong chuỗi. Không có con đường nào có thể giải quyết mọi vấn đề, nhưng chính những hướng đi này cùng nhau tạo nên bản đồ toàn cảnh nâng cấp mô hình tính toán Web3, đồng thời cung cấp vô số lựa chọn chiến lược phong phú cho nhà phát triển, kiến trúc sư, nhà đầu tư.
Cũng như lịch sử hệ điều hành chuyển từ đơn nhân sang đa nhân, cơ sở dữ liệu tiến hóa từ chỉ mục tuần tự sang giao dịch đồng thời, con đường mở rộng quy mô Web3 cũng cuối cùng sẽ hướng tới thời đại thực thi cao độ song song. Trong thời đại này, hiệu suất không còn chỉ là cuộc đua tốc độ chuỗi, mà là biểu hiện tổng hợp của triết lý thiết kế nền tảng, độ sâu hiểu biết kiến trúc, phối hợp phần mềm - phần cứng và năng lực kiểm soát hệ thống. Và tính toán song song trong chuỗi có thể chính là chiến trường tối hậu của cuộc chiến lâu dài này.
Ba, Bản đồ phân loại tính toán song song: năm lộ trình từ tài khoản đến lệnh
Trong bối cảnh công nghệ mở rộng quy mô blockchain không ngừng tiến hóa, tính toán song song dần trở thành con đường then chốt để đột phá hiệu suất. Khác với tách rời ngang ở tầng cấu trúc, tầng mạng hay tầng tính sẵn có dữ liệu, tính toán song song là khai thác chiều sâu ở tầng thực thi, liên quan đến logic nền tảng nhất về hiệu quả vận hành blockchain, quyết định tốc độ phản ứng và năng lực xử lý của một hệ thống blockchain khi đối mặt với giao dịch tần suất cao, đa dạng và phức tạp. Từ mô hình thực thi xuất phát, nhìn lại mạch phát triển của hệ thống kỹ thuật này, chúng ta có thể vạch ra một bản đồ phân loại rõ ràng về tính toán song song, có thể chia thành năm lộ trình kỹ thuật: song song cấp tài khoản, song song cấp đối tượng, song song cấp giao dịch, song song cấp máy ảo và song song cấp lệnh. Năm loại lộ trình này từ thô đến mịn, vừa là quá trình tinh chỉnh liên tục logic song song, cũng là con đường độ phức tạp hệ thống và độ khó lập lịch không ngừng leo thang.
Loại đầu tiên xuất hiện là song song cấp tài khoản, là mô hình đại diện bởi Solana. Mô hình này dựa trên thiết kế tách rời tài khoản - trạng thái, thông qua phân tích tĩnh tập hợp tài khoản liên quan trong giao dịch, đánh giá xem có tồn tại mối quan hệ xung đột hay không. Nếu hai giao dịch truy cập vào các tập hợp tài khoản không trùng lặp, có thể thực thi đồng thời trên nhiều lõi. Cơ chế này rất phù hợp xử lý giao dịch có cấu trúc rõ ràng, đầu vào đầu ra rõ ràng, đặc biệt là các chương trình đường đi có thể dự đoán như DeFi. Nhưng giả định tự nhiên của nó là truy cập tài khoản có thể dự đoán, phụ thuộc trạng thái có thể suy luận tĩnh, điều này khiến nó dễ gặp vấn đề thực thi bảo thủ, giảm độ song song khi đối mặt với hợp đồng thông minh phức tạp (ví dụ như game trên chuỗi, AI agent với hành vi động). Ngoài ra, sự phụ thuộc giao nhau giữa các tài khoản cũng khiến lợi ích song song bị suy giảm nghiêm trọng trong một số tình huống giao dịch tần suất cao. Runtime của Solana đã tối ưu hóa ở mức độ cao trong lĩnh vực này, nhưng chiến lược lập lịch cốt lõi vẫn bị giới hạn bởi độ mịn tài khoản.
Dựa trên mô hình tài khoản, nếu đi sâu hơn một bước, ta tiến vào tầng kỹ thuật song song cấp đối tượng. Song song cấp đối tượng đưa vào trừu tượng ngữ nghĩa tài nguyên và mô-đun, lập lịch đồng thời theo đơn vị "đối tượng trạng thái" chi tiết hơn. Aptos và Sui là những người tiên phong quan trọng trong hướng đi này, đặc biệt là Sui thông qua hệ thống kiểu tuyến tính của ngôn ngữ Move, định nghĩa quyền sở hữu và tính biến đổi của tài nguyên ngay trong biên dịch, từ đó cho phép kiểm soát chính xác xung đột truy cập tài nguyên trong runtime. So với song song cấp tài khoản, cách này mang tính phổ quát và mở rộng cao hơn, có thể bao phủ logic đọc ghi trạng thái phức tạp hơn, và tự nhiên phục vụ các kịch bản dị cấu cao như game, mạng xã hội, AI. Tuy nhiên, song song cấp đối tượng cũng đưa vào ngưỡng ngôn ngữ cao hơn và độ phức tạp phát triển tăng, Move không phải thay thế trực tiếp Solidity, chi phí chuyển đổi hệ sinh thái cao, hạn chế tốc độ phổ biến mô hình song song của nó.
Một bước tiến xa hơn nữa là song song cấp giao dịch, là hướng đi được các chuỗi hiệu suất cao thế hệ mới như Monad, Sei, Fuel khám phá. Lộ trình này không còn coi trạng thái hay tài khoản là đơn vị song song nhỏ nhất, mà xây dựng đồ thị phụ thuộc xung quanh toàn bộ giao dịch. Coi giao dịch là đơn vị thao tác nguyên tử, xây dựng đồ thị giao dịch (Transaction DAG) thông qua phân tích tĩnh hoặc động, và dựa vào bộ lập lịch để thực thi đồng thời dây chuyền. Thiết kế này cho phép hệ thống khai thác tối đa tính song song mà không cần hiểu hoàn toàn cấu trúc trạng thái nền tảng. Đặc biệt nổi bật là Monad, kết hợp các công nghệ động cơ cơ sở dữ liệu hiện đại như kiểm soát đồng thời lạc quan (OCC), lập lịch dây chuyền song song, thực thi ngoài thứ tự, khiến việc thực thi chuỗi gần hơn với mô hình "bộ lập lịch GPU". Trong thực tiễn, cơ chế này cần bộ quản lý phụ thuộc và bộ phát hiện xung đột cực kỳ phức tạp, bản thân bộ lập lịch cũng có thể trở thành điểm nghẽn, nhưng tiềm năng thông lượng của nó vượt xa mô hình tài khoản hay đối tượng, trở thành lực lượng có trần lý thuyết cao nhất hiện nay trong lĩnh vực tính toán song song.
Còn song song cấp máy ảo thì nhúng trực tiếp khả năng thực thi đồng thời vào logic lập lịch lệnh底层 của VM, nhằm phá vỡ hoàn toàn giới hạn cố hữu của EVM thực thi tuần tự. MegaETH, với tư cách là "thí nghiệm siêu máy ảo" trong hệ sinh thái Ethereum, đang cố gắng thiết kế lại EVM để hỗ trợ thực thi đồng thời đa luồng mã hợp đồng thông minh.底层 thông qua cơ chế thực thi phân đoạn, phân vùng trạng thái, gọi bất đồng bộ, cho phép mỗi hợp đồng chạy độc lập trong các ngữ cảnh thực thi khác nhau, đồng thời dựa vào tầng đồng bộ song song để đảm bảo tính nhất quán cuối cùng. Điểm khó nhất của cách này là phải hoàn toàn tương thích với ngữ nghĩa hành vi EVM hiện tại, đồng thời cải tạo toàn bộ môi trường thực thi và cơ chế Gas, để hệ sinh thái Solidity có thể di chuyển mượt mà sang khung song song. Thách thức không chỉ nằm ở độ sâu stack kỹ thuật, mà còn liên quan đến vấn đề chấp nhận thay đổi giao thức lớn trong cấu trúc chính trị L1 Ethereum. Nhưng nếu thành công, MegaETH có thể trở thành "cuộc cách mạng đa nhân" trong lĩnh vực EVM.
Loại lộ trình cuối cùng, cũng là chi tiết nhất, có ngưỡng kỹ thuật cao nhất, là song song cấp lệnh. Tư tưởng bắt nguồn từ thực thi ngoài thứ tự (Out-of-Order Execution) và dây chuyền lệnh (Instruction Pipeline) trong thiết kế CPU hiện đại. Mô hình này cho rằng, vì mỗi hợp đồng thông minh cuối cùng đều được biên dịch thành lệnh bytecode, hoàn toàn có thể như CPU thực thi tập lệnh x86, phân tích lập lịch, sắp xếp lại song song từng lệnh. Đội ngũ Fuel đã sơ bộ đưa vào mô hình thực thi có thể sắp xếp lại lệnh trong FuelVM, và về lâu dài, một khi động cơ thực thi blockchain đạt được dự đoán thực thi và sắp xếp động phụ thuộc lệnh, độ song song sẽ đạt đến giới hạn lý thuyết. Cách này thậm chí có thể đẩy thiết kế phối hợp blockchain - phần cứng lên một tầm cao mới, biến chuỗi thành "máy tính phi tập trung" thực sự, chứ không chỉ là "sổ cái phân tán". Tất nhiên, lộ trình này hiện vẫn ở giai đoạn lý thuyết và thí nghiệm, bộ lập lịch và cơ chế xác minh an toàn liên quan chưa trưởng thành, nhưng nó chỉ ra ranh giới tối hậu tương lai của tính toán song song.
Tóm lại, năm lộ trình tài khoản, đối tượng, giao dịch, VM, lệnh tạo thành quang phổ phát triển của tính toán song song trong chuỗi, từ cấu trúc dữ liệu tĩnh đến cơ chế lập lịch động, từ dự đoán truy cập trạng thái đến sắp xếp lại cấp lệnh, mỗi bước nhảy của công nghệ song song đều đồng nghĩa với việc độ phức tạp hệ thống và ngưỡng phát triển tăng đáng kể. Nhưng đồng thời, chúng cũng đánh dấu sự chuyển đổi mô hình tính toán blockchain, từ sổ cái đồng thuận tuần tự truyền thống, chuyển sang môi trường thực thi phân tán hiệu suất cao, có thể dự đoán, có thể lập lịch. Đây không chỉ là đuổi kịp hiệu quả điện toán Web2, mà còn là hình dung sâu sắc về hình thái tối hậu của "máy tính blockchain". Lựa chọn lộ trình song song của các chuỗi công cộng khác nhau sẽ quyết định giới hạn tải hệ sinh thái ứng dụng tương lai của chúng, cũng như sức cạnh tranh cốt lõi trong các kịch bản như AI Agent, game trên chuỗi, giao dịch tần suất cao trên chuỗi.
Bốn, Phân tích sâu hai tuyến chính: Monad vs MegaETH
Trong nhiều lộ trình phát triển tính toán song song, hai tuyến kỹ thuật chính được thị trường quan tâm nhiều nhất, tiếng vang lớn nhất, câu chuyện hoàn chỉnh nhất hiện nay, không nghi ngờ gì nữa là "xây dựng chuỗi tính toán song song từ đầu" đại diện bởi Monad, và "cách mạng song song nội bộ EVM" đại diện bởi MegaETH. Hai cái này không chỉ là hướng nghiên cứu mà các kỹ sư nguyên thủy mật độ cao nhất hiện nay đổ vào, mà còn là biểu tượng chắc chắn nhất cho hai cực trong cuộc đua hiệu suất máy tính Web3 hiện tại. Sự phân hóa giữa chúng không chỉ nằm ở điểm khởi đầu và phong cách kiến trúc kỹ thuật, mà còn ở sự khác biệt hoàn toàn về hệ sinh thái phục vụ, chi phí di chuyển, triết lý thực thi và con đường chiến lược tương lai phía sau. Chúng đại diện cho cuộc cạnh tranh giữa hai mô hình song song "tái cấu trúc" và "tương thích", đồng thời ảnh hưởng sâu sắc đến tưởng tượng của thị trường về hình thái cuối cùng của chuỗi hiệu suất cao.
Monad là "nguyên giáo chủ nghĩa tính toán" hoàn toàn, triết lý thiết kế của nó không nhằm mục đích tương thích EVM hiện tại, mà lấy cảm hứng từ cơ sở dữ liệu hiện đại và hệ thống đa nhân hiệu suất cao, nhằm định nghĩa lại cách vận hành底层 của bộ máy thực thi blockchain. Hệ thống kỹ thuật cốt lõi của nó dựa trên các cơ chế trưởng thành trong lĩnh vực cơ sở dữ liệu như kiểm soát đồng thời lạc quan (Optimistic Concurrency Control), lập lịch đồ thị giao dịch (DAG), thực thi ngoài thứ tự (Out-of-Order Execution), thực thi dây chuyền (Pipelined Execution), nhằm đưa hiệu suất xử lý giao dịch của chuỗi lên mức triệu TPS. Trong kiến trúc Monad, việc thực thi và sắp xếp giao dịch được tách rời hoàn toàn, hệ thống trước tiên xây dựng đồ thị phụ thuộc giao dịch, sau đó giao cho bộ lập lịch thực hiện thực thi song song dây chuyền. Tất cả giao dịch đều được coi là đơn vị giao dịch nguyên tử, có tập hợp đọc ghi và bản chụp trạng thái rõ ràng, bộ lập lịch thực hiện thực thi lạc quan dựa trên đồ thị phụ thuộc, và khi xảy ra xung đột thì hoàn tác và thực thi lại. Cơ chế này thực hiện về mặt kỹ thuật cực kỳ phức tạp, cần xây dựng một ngăn xếp thực thi tương tự bộ quản lý giao dịch cơ sở dữ liệu hiện đại, đồng thời cần đưa vào các cơ chế như bộ nhớ đệm đa cấp, tải trước, xác minh song song để nén độ trễ nộp trạng thái cuối cùng, nhưng về lý thuyết có thể đẩy giới hạn thông lượng lên độ cao chưa từng tưởng tượng trong giới chuỗi hiện nay.
Và quan trọng hơn, Monad không từ bỏ khả năng tương tác với EVM. Nó thông qua một tầng trung gian kiểu "Ngôn ngữ trung gian tương thích Solidity", hỗ trợ nhà phát triển viết hợp đồng bằng cú pháp Solidity, đồng thời tối ưu hóa và lập lịch song song ngôn ngữ trung gian trong bộ máy thực thi. Chiến lược thiết kế "tương thích bề mặt, tái cấu trúc底层" này khiến nó vừa giữ được sự thân thiện với nhà phát triển hệ sinh thái Ethereum, lại có thể giải phóng tối đa tiềm năng thực thi底层, là chiến lược kỹ thuật điển hình kiểu "nuốt chửng EVM, rồi tái cấu trúc nó". Điều này cũng có nghĩa, một khi Monad triển khai thành công, nó không chỉ trở thành chuỗi chủ quyền cực đoan về hiệu suất, mà còn có thể trở thành tầng thực thi lý tưởng cho mạng lưới Rollup Layer 2, thậm chí về lâu dài trở thành "nhân hiệu suất cao cắm vào được" cho mô-đun thực thi của các chuỗi khác. Nhìn từ góc này, Monad không chỉ là tuyến kỹ thuật, mà còn là logic thiết kế chủ quyền hệ thống mới —— nó chủ trương "mô-đun hóa - hiệu suất cao - tái sử dụng" ở tầng thực thi, từ đó xây dựng tiêu chuẩn mới cho tính toán phối hợp giữa các chuỗi.
Khác với tư thế "người kiến tạo thế giới mới" của Monad, MegaETH là loại dự án hoàn toàn ngược lại, nó chọn xuất phát từ thế giới hiện tại của Ethereum, thực hiện tăng hiệu suất thực thi đáng kể với chi phí thay đổi cực nhỏ. MegaETH không lật đổ quy tắc EVM, mà cố gắng cấy ghép khả năng tính toán song song vào động cơ thực thi EVM hiện tại, tạo ra phiên bản tương lai của "EVM đa nhân". Nguyên lý cơ bản là tái cấu trúc hoàn toàn mô hình thực thi lệnh EVM hiện tại, khiến nó có khả năng cách ly cấp độ luồng, thực thi bất đồng bộ cấp độ hợp đồng, phát hiện xung đột truy cập trạng thái, từ đó cho phép nhiều hợp đồng thông minh chạy đồng thời trong cùng một khối và cuối cùng hợp nhất thay đổi trạng thái. Mô hình này yêu cầu nhà phát triển không cần thay đổi hợp đồng Solidity hiện tại, cũng không cần dùng ngôn ngữ hay công cụ mới, chỉ cần triển khai hợp đồng giống nhau trên chuỗi MegaETH là có thể đạt được lợi ích hiệu suất đáng kể. Đường đi "cách mạng bảo thủ" này cực kỳ hấp dẫn, đặc biệt đối với hệ sinh thái L2 Ethereum, nó cung cấp một lối đi lý tưởng nâng cấp hiệu suất không đau, không cần di chuyển cú pháp.
Đột phá cốt lõi của MegaETH nằm ở cơ chế lập lịch đa luồng VM. EVM truyền thống dùng mô hình thực thi đơn luồng kiểu ngăn xếp, mỗi lệnh thực thi tuần tự, cập nhật trạng thái phải xảy ra đồng bộ. MegaETH phá vỡ mô hình này, đưa vào cơ chế ngăn xếp gọi bất đồng bộ và cách ly ngữ cảnh thực thi, từ đó thực hiện thực thi đồng thời "nhiều ngữ cảnh EVM đồng thời". Mỗi hợp đồng có thể gọi logic riêng trong luồng độc lập, và tất cả luồng khi nộp trạng thái cuối cùng, thông qua tầng đồng bộ song song (Parallel Commit Layer) thống nhất phát hiện xung đột và hội tụ trạng thái. Cơ chế này rất giống mô hình đa luồng JavaScript hiện đại của trình duyệt (Web Workers + Shared Memory + Lock-Free Data), vừa giữ được tính xác định hành vi luồng chính, vừa đưa vào cơ chế lập lịch hiệu suất cao bất đồng bộ nền. Trong thực tiễn, thiết kế này cũng cực kỳ thân thiện với người xây dựng khối (block builders) và người tìm kiếm (searchers), có thể tối ưu hóa thứ tự sắp xếp Mempool và đường đi khai thác MEV theo chiến lược song song, hình thành vòng kín lợi thế kinh tế ở tầng thực thi.
Quan trọng hơn, MegaETH chọn gắn bó sâu sắc với hệ sinh thái Ethereum, điểm triển khai chính trong tương lai của nó rất có thể là một mạng Rollup L2 EVM nào đó, như Optimism, Base hoặc chuỗi Arbitrum Orbit. Một khi được áp dụng quy mô lớn, nó có thể đạt được hiệu suất tăng近百 lần trên stack kỹ thuật Ethereum hiện tại, mà không cần thay đổi ngữ nghĩa hợp đồng, mô hình trạng thái, logic Gas, cách gọi hàm, v.v., điều này khiến nó trở thành hướng nâng cấp kỹ thuật cực kỳ hấp dẫn cho phe bảo thủ EVM. Mô hình của MegaETH là: chỉ cần bạn vẫn đang làm việc trên Ethereum, tôi sẽ giúp hiệu suất tính toán của bạn bay vọt tại chỗ. Nhìn từ góc độ thực dụng và kỹ thuật, nó dễ triển khai hơn Monad, cũng phù hợp hơn với con đường lặp lại của các dự án DeFi, NFT chủ lưu, trở thành phương án ứng cử viên có khả năng nhận được sự ủng hộ hệ sinh thái cao hơn trong ngắn hạn.
Theo một nghĩa nào đó, hai tuyến đường Monad và MegaETH, không chỉ là hai cách hiện thực hóa đường đi kỹ thuật song song, mà còn là cuộc đối đầu kinh điển giữa "phe tái cấu trúc" và "phe tương thích" trong con đường phát triển blockchain: phe trước theo đuổi đột phá mô hình, tái thiết lập toàn bộ logic từ máy ảo đến quản lý trạng thái底层 để đạt hiệu suất cực đoan và tính linh hoạt kiến trúc; phe sau theo đuổi tối ưu tiến hóa, đẩy hệ thống truyền thống đến giới hạn trên cơ sở tôn trọng ràng buộc hệ sinh thái hiện tại, từ đó giảm thiểu chi phí di chuyển tối đa. Cả hai không có ưu nhược tuyệt đối, mà phục vụ cho các nhóm nhà phát triển và tầm nhìn hệ sinh thái khác nhau. Monad phù hợp hơn để xây dựng hệ thống hoàn toàn mới từ đầu, game trên chuỗi, AI agent và chuỗi thực thi mô-đun theo đuổi thông lượng cực đoan; còn MegaETH phù hợp hơn với các dự án L2, dự án DeFi và giao thức hạ tầng mong muốn nâng cấp hiệu suất với thay đổi phát triển tối thiểu.
Chúng giống như một là tàu cao tốc đường mới, định nghĩa lại đường ray, lưới điện đến thân xe, chỉ để đạt tốc độ và trải nghiệm chưa từng có; cái còn lại giống như lắp tua-bin cho xa lộ hiện có, cải tiến lập lịch làn đường và cấu trúc động cơ, khiến xe chạy nhanh hơn nhưng không rời khỏi mạng lưới đường quen thuộc. Cuối cùng hai bên có thể cùng đích: trong kiến trúc blockchain mô-đun hóa giai đoạn tiếp theo, Monad có thể trở thành mô-đun "thực thi như dịch vụ" cho Rollup, MegaETH có thể trở thành plugin tăng tốc hiệu suất cho L2 chủ lưu. Hai bên cuối cùng có thể hợp lưu, tạo thành dao động cộng hưởng hai cánh cho động cơ thực thi phân tán hiệu suất cao trong thế giới Web3 tương lai.
Năm, Cơ hội và thách thức tương lai của tính toán song song
Khi tính toán song song dần chuyển từ thiết kế trên giấy sang triển khai trên chuỗi, tiềm năng nó giải phóng đang trở nên cụ thể và có thể đo lường hơn. Một mặt, chúng ta thấy các mô hình phát triển và kinh doanh mới bắt đầu định nghĩa lại quanh "hiệu suất cao trên chuỗi": logic game trên chuỗi phức tạp hơn, vòng đời AI Agent chân thực hơn, giao thức trao đổi dữ liệu thời gian thực hơn, trải nghiệm tương tác nhập vai hơn, thậm chí hệ điều hành Super App hợp tác trên chuỗi, tất cả đang chuyển từ "có làm được không" sang "làm được tốt đến đâu". Mặt khác, điều thực sự thúc đẩy bước nhảy vọt của tính toán song song không chỉ là tăng hiệu suất tuyến tính của hệ thống, mà là sự thay đổi cơ cấu về ranh giới nhận thức nhà phát triển và chi phí di chuyển hệ sinh thái. Cũng như khi Ethereum giới thiệu cơ chế hợp đồng Turing hoàn chỉnh đã thúc đẩy sự bùng nổ đa chiều của DeFi, NFT và DAO, "việc tái cấu trúc bất đồng bộ giữa trạng thái và lệnh" mà tính toán song song mang lại cũng đang ươm mầm một mô hình thế giới trên chuỗi hoàn toàn mới, nó vừa là cuộc cách mạng hiệu suất thực thi, vừa là cái nôi cho sự đổi mới phân rã cấu trúc sản phẩm.
Trước hết về cơ hội, lợi ích trực tiếp nhất là "giải phóng giới hạn ứng dụng". Các ứng dụng DeFi, game, mạng xã hội hiện nay phần lớn bị giới hạn bởi điểm nghẽn trạng thái, chi phí Gas và vấn đề độ trễ, không thể thực sự mở rộng quy mô để hỗ trợ tương tác tần suất cao trên chuỗi. Ví dụ như game trên chuỗi, GameFi thực sự có phản hồi hành động, đồng bộ hành vi tần suất cao và logic chiến đấu thời gian thực hầu như không tồn tại, vì thực thi tuần tự EVM truyền thống không thể hỗ trợ xác nhận phát sóng thay đổi trạng thái hàng chục lần mỗi giây. Nhưng dưới sự hỗ trợ của tính toán song song, thông qua cơ chế đồ thị giao dịch (DAG), ngữ cảnh bất đồng bộ cấp độ hợp đồng, có thể xây dựng chuỗi hành vi đồng thời cao, đồng thời đảm bảo kết quả thực thi xác định qua nhất quán bản chụp, từ đó đạt được đột phá cấu trúc "động cơ game trên chuỗi". Tương tự, việc triển khai và vận hành AI Agent cũng sẽ được nâng cấp bản chất nhờ tính toán song song. Trước đây chúng ta thường chạy AI Agent ngoài chuỗi, chỉ tải lên kết quả hành vi của nó lên hợp đồng trên chuỗi, nhưng trong tương lai chuỗi có thể hỗ trợ hợp tác bất đồng bộ và chia sẻ trạng thái giữa nhiều thực thể AI thông qua lập lịch giao dịch song song, từ đó thực sự đạt được logic tự trị thời gian thực Agent on-chain. Tính toán song song sẽ trở thành hạ tầng cho loại "hợp đồng điều khiển hành vi" này, thúc đẩy Web3 chuyển từ "giao dịch là tài sản" sang thế giới mới "tương tác là tác nhân thông minh".
Thứ hai, chuỗi công cụ nhà phát triển và tầng trừu tượng máy ảo cũng bị tái cấu trúc cơ cấu do song song hóa. Mô hình phát triển Solidity truyền thống dựa trên mô hình tư duy tuần tự, nhà phát triển quen với việc thiết kế logic thành thay đổi trạng thái đơn luồng, nhưng trong kiến trúc tính toán song song, nhà phát triển sẽ bị buộc phải suy nghĩ về xung đột tập hợp đọc ghi, chiến lược cách ly trạng thái và tính nguyên tử giao dịch, thậm chí đưa vào các mô hình kiến trúc dựa trên hàng đợi tin nhắn hoặc ống dẫn trạng thái. Sự nhảy vọt về cấu trúc nhận thức này cũng thúc đẩy sự trỗi dậy nhanh chóng của chuỗi công cụ thế hệ mới. Ví dụ như khung hợp đồng thông minh song song hỗ trợ khai báo phụ thuộc giao dịch, trình biên dịch tối ưu dựa trên IR, cũng như bộ gỡ lỗi đồng thời hỗ trợ mô phỏng bản chụp giao dịch, tất cả sẽ trở thành cái nôi cho sự bùng nổ hạ tầng trong chu kỳ mới. Đồng thời, sự phát triển không ngừng của blockchain mô-đun hóa cũng mang lại con đường triển khai tuyệt vời cho tính toán song song: Monad có thể làm mô-đun thực thi cắm vào Rollup L2, MegaETH có thể làm thay thế EVM được triển khai bởi các chuỗi chủ lưu, Celestia cung cấp tầng dữ liệu sẵn có, EigenLayer cung cấp mạng xác minh phi tập trung, từ đó tạo thành kiến trúc tích hợp hiệu suất cao từ dữ liệu底层 đến logic thực thi.
Tuy nhiên, việc thúc đẩy tính toán song song cũng không phải con đường bằng phẳng, những thách thức nó đối mặt thậm chí còn cơ cấu hơn, khó nuốt hơn cả cơ hội. Một mặt, vấn đề kỹ thuật cốt lõi nhất nằm ở "đảm bảo nhất quán tính đồng thời trạng thái" và "chiến lược xử lý xung đột giao dịch". Trên chuỗi khác với cơ sở dữ liệu ngoài chuỗi, không thể khoan nhượng mức độ hoàn tác giao dịch hoặc rút lui trạng thái tùy ý, mọi xung đột thực thi đều cần mô hình hóa trước hoặc kiểm soát chính xác trong quá trình. Điều này có nghĩa bộ lập lịch song song phải có khả năng xây dựng đồ thị phụ thuộc và dự đoán xung đột cực mạnh, đồng thời phải thiết kế cơ chế dung sai thực thi lạc quan hiệu quả, nếu không hệ thống rất dễ rơi vào "bão hoàn tác thử lại thất bại song song" dưới tải cao, không những thông lượng không tăng mà còn giảm, thậm chí gây mất ổn định chuỗi. Hơn nữa, mô hình bảo mật môi trường thực thi đa luồng hiện tại vẫn chưa được thiết lập hoàn toàn, ví dụ như độ chính xác cơ chế cách ly trạng thái giữa các luồng, cách khai thác mới của tấn công reentrancy trong ngữ cảnh bất đồng bộ, nổ Gas khi gọi hợp đồng xuyên luồng, đều là những vấn đề mới cần giải quyết.
Thách thức ẩn sâu hơn nữa đến từ tầng hệ sinh thái và tâm lý. Nhà phát triển có sẵn sàng di chuyển sang mô hình mới không, có thể nắm bắt phương pháp thiết kế mô hình song song không, có sẵn sàng đánh đổi một phần tính dễ đọc và kiểm toán hợp đồng để lấy lợi ích hiệu suất không, những vấn đề mềm này mới thực sự là chìa khóa quyết định tính toán song song có thể tạo thành thế lực hệ sinh thái hay không. Trong vài năm qua, chúng ta đã chứng kiến nhiều chuỗi hiệu suất vượt trội nhưng thiếu sự ủng hộ nhà phát triển dần chìm nghỉ, ví dụ như NEAR, Avalanche, thậm chí một số chuỗi SDK Cosmos hiệu suất vượt EVM xa, kinh nghiệm của chúng nhắc nhở chúng ta: không có nhà phát triển, không có hệ sinh thái; không có hệ sinh thái, hiệu suất tốt đến đâu cũng chỉ là ảo ảnh. Vì vậy, các dự án tính toán song song không chỉ cần tạo ra động cơ mạnh nhất, mà còn phải tạo ra con đường chuyển đổi hệ sinh thái dịu dàng nhất, phải khiến "hiệu suất là dùng là có", chứ không phải "hiệu suất là ngưỡng nhận thức".
Cuối cùng, tương lai của tính toán song song vừa là chiến thắng kỹ thuật hệ thống, vừa là thử thách thiết kế hệ sinh thái. Nó sẽ buộc chúng ta phải xem xét lại "bản chất chuỗi rốt cuộc là gì": là một máy thanh toán phi tập trung, hay là một bộ đồng bộ trạng thái thời gian thực phân tán toàn cầu? Nếu là cái sau, thì các khả năng từng bị coi là "chi tiết kỹ thuật chuỗi" như thông lượng trạng thái, giao dịch đồng thời, khả năng phản hồi hợp đồng, cuối cùng sẽ trở thành chỉ số nguyên lý định nghĩa giá trị của chuỗi. Và mô hình tính toán song song thực sự hoàn thành bước nhảy vọt này cũng sẽ trở thành nguyên ngữ hạ tầng cốt lõi nhất, có hiệu ứng lãi kép mạnh nhất trong chu kỳ mới này, ảnh hưởng của nó sẽ vượt xa một mô-đun kỹ thuật, mà có thể cấu thành bước ngoặt mô hình tính toán Web3 tổng thể.
Sáu, Kết luận: Tính toán song song, có phải là con đường mở rộng tốt nhất cho Web3 bản địa?
Trong tất cả các con đường khám phá biên giới hiệu suất Web3, tính toán song song không phải là con đường dễ thực hiện nhất, nhưng có thể là con đường gần nhất với bản chất blockchain. Nó không thông qua di chuyển ra ngoài chuỗi, cũng không dựa vào hy sinh phi tập trung để đổi lấy thông lượng, mà cố gắng tái cấu trúc chính mô hình thực thi bên trong tính nguyên tử và xác định của chuỗi, từ tầng giao dịch, tầng hợp đồng, tầng máy ảo đến tận gốc rễ điểm nghẽn hiệu suất. Cách mở rộng quy mô "bản địa trong chuỗi" này không chỉ giữ lại mô hình tin cậy cốt lõi nhất của blockchain, mà còn dành sẵn đất màu hiệu suất bền vững cho các ứng dụng trên chuỗi phức tạp hơn trong tương lai. Khó khăn của nó nằm ở cấu trúc, sức hấp dẫn của nó cũng nằm ở cấu trúc. Nếu mô-đun hóa tái cấu trúc là "kiến trúc chuỗi", thì tính toán song song tái cấu trúc chính là "linh hồn chuỗi". Có lẽ đây không phải con đường tắt thông qua ngắn hạn, nhưng rất có thể là con đường đúng duy nhất bền vững trong tiến hóa dài hạn Web3. Chúng ta đang chứng kiến một bước nhảy kiến trúc tương tự từ CPU đơn nhân sang hệ điều hành đa nhân/đa luồng, và hình dáng hệ điều hành bản địa Web3 tương lai, có lẽ đang ẩn mình trong những thí nghiệm tính toán song song trong chuỗi này.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
@HTXAcademy
