Poin penting

TON memiliki logika teknologi inti yang berpusat pada aplikasi berkecepatan tinggi: TON berasal dari Telegram, dengan transaksi langsung dicatat pada rantai berdasarkan pesan, mendukung komunikasi peer-to-peer.

1. Pengiriman pesan asinkron: FunC, dipilih sebagai bahasa pengembangan, memfasilitasi komunikasi antar node TON melalui pertukaran “pesan.” Namun, karena TON beroperasi sebagai rantai asinkron, memperkenalkan konsep waktu logis (It) sangat penting untuk menyinkronkan pesan antar rantai dengan benar. Hal ini dicapai dengan memastikan bahwa waktu logis (lt) pesan dieksekusi secara ketat dalam urutan kronologis, sehingga menjamin keakuratan eksekusi informasi.
2. Mekanisme perutean pesan Hypercube: TON menggunakan kombinasi perutean reguler dan perutean cepat. Perutean reguler meneruskan pesan antar pecahan melalui struktur hypercube yang melibatkan node yang berdekatan. Perutean cepat menggabungkan bukti Merkle yang dapat menyampaikan pesan di sepanjang tepi hypercube, sehingga meningkatkan kecepatan.
3. Konsensus PoS + BFT untuk pengembangan ekosistem: POS menghindari komputasi ekstensif selama proses pembuatan blok, sehingga menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi, biaya yang lebih rendah, dan kinerja jaringan yang lebih baik, sehingga kondusif bagi implementasi praktis aplikasi DAPP. Meskipun DPOS lebih cepat, kecepatan kepercayaannya lebih lambat dibandingkan sistem BFT. Oleh karena itu, TON memilih mekanisme konsensus BFT.

Arsitektur multi-shard dinamis TON memfasilitasi skalabilitas aplikasi: TON meningkatkan kecepatan melalui kueri paralel, meningkatkan akurasi kueri dengan sharding dinamis, dan meningkatkan ekstensibilitas melalui struktur sekumpulan sel.

1. Arsitektur multi-shard yang dinamis: TON terdiri dari tiga lapisan – satu masterchain, beberapa Workchain, dan shardchain yang dapat bertambah, berkurang, dan terbagi secara dinamis. Setiap shardchain adalah kumpulan dari berbagai rantai akun, dan DAPP dapat secara mandiri mengaktifkan shardchain tertentu.
2. Status global yang dapat diperbarui dengan cepat: Memperbarui status global melibatkan struktur yang mirip dengan DAG yang disebut “kantong sel”. Ia dengan cepat memperbarui dengan menggabungkan kumpulan sel baru dan lama, menghapus root lama. Secara bersamaan, ia mengadopsi mekanisme perbaikan blok vertikal untuk memperbarui blok.

TON akan terus mengoptimalkan kerangka teknisnya di masa depan: Melalui ekspansi paralel, pengenalan alat chain sharding, dan penguatan inspeksi node, TON bertujuan untuk mempertahankan keunggulannya dalam kecepatan dan skalabilitas.

Tantangan Penskalaan Blockchain

Skalabilitas Blockchain adalah tantangan teknis yang penting dan pendorong utama bagi pengembangan teknologi blockchain: Seiring dengan pertumbuhan aplikasi blockchain dan jumlah pengguna yang meningkat, jaringan blockchain yang ada sering kali menghadapi masalah throughput yang tidak mencukupi dan waktu konfirmasi transaksi yang lama. Desain blockchain tradisional membatasi kemampuannya untuk menangani transaksi berskala besar dan permintaan pengguna, yang menyebabkan kemacetan jaringan, biaya transaksi yang tinggi, dan inefisiensi.

Tantangan skalabilitas blockchain terutama berasal dari arsitektur terdistribusi dan mekanisme konsensus: Mekanisme konsensus dan sifat terdistribusi dari blockchain mengharuskan setiap node di jaringan untuk memverifikasi dan mencatat semua transaksi, sehingga membatasi throughput jaringan. Selain itu, keamanan blockchain dan fitur terdesentralisasi menuntut semua node memelihara salinan blockchain yang lengkap, sehingga meningkatkan beban penyimpanan dan transmisi.

Untuk mengatasi tantangan skalabilitas blockchain, para peneliti telah mengusulkan berbagai solusi penskalaan seperti solusi Sharding, Sidechains, dan Layer 2: Pendekatan ini bertujuan untuk meningkatkan throughput dan kinerja jaringan dengan membagi jaringan menjadi segmen yang lebih kecil, memperkenalkan blockchain independen, atau membangun struktur tambahan. pada rantai utama. Namun, solusi ini menimbulkan tantangan teknis dan masalah keamanan baru, seperti komunikasi antar-shard, transfer aset lintas-shard, dan desain mekanisme konsensus.

1. Sharding, misalnya, melibatkan pembagian seluruh jaringan blockchain menjadi fragmen atau pecahan yang lebih kecil, dengan masing-masing pecahan secara independen memproses sebagian transaksi dan data. Meskipun mekanisme ini dapat meningkatkan throughput dan kinerja jaringan secara keseluruhan, mekanisme ini masih menghadapi tantangan terkait keamanan dan konsistensi komunikasi antar-shard dan transaksi lintas-shard. Selain itu, mekanisme sharding harus mengatasi desain dan implementasi mekanisme konsensus untuk memastikan konsistensi dan keamanan jaringan secara keseluruhan.
2. Teknologi sidechain melibatkan pembuatan dan pengoperasian blockchain independen yang terhubung ke rantai utama dalam jaringan blockchain. Sidechain memfasilitasi transfer aset dua arah dengan rantai utama sekaligus memiliki aturan dan fungsinya sendiri. Prinsip dasar teknologi sidechain adalah memproses beberapa transaksi di sidechain, meringankan beban rantai utama dan memberikan skalabilitas dan fleksibilitas yang lebih tinggi. Namun, sidechain memerlukan mekanisme dan protokol yang aman untuk memastikan keamanan aset dan konsistensi dalam transfer aset dua arah. Selain itu, desain dan implementasi sidechain harus mempertimbangkan kompatibilitas dan interoperabilitas dengan main chain.
3. Rollup, di sisi lain, menyimpan sejumlah besar data transaksi off-chain di sidechain dan mengirimkan informasi ringkasan transaksi ini ke rantai utama untuk verifikasi. Keuntungannya terletak pada peningkatan signifikan skalabilitas dan kinerja jaringan blockchain dengan menyimpan data transaksi di luar rantai dan menggunakan rantai utama untuk verifikasi. Namun, kekhawatiran mengenai sentralisasi dan keamanan muncul dengan pendekatan Rollup.
4. Mekanisme konsensus baru, seperti Proof of History (POH) Solana, mengaitkan stempel waktu dengan setiap transaksi, memberikan urutan waktu yang dapat diverifikasi untuk blockchain. Urutan waktu ini dapat digunakan untuk memverifikasi urutan dan waktu transaksi, mengurangi biaya komunikasi dan penundaan proses konsensus. Meskipun Solana mengklaim TPS hingga 65.000, throughput data aktual, dengan mempertimbangkan komunikasi node-to-node, adalah sekitar 6-8 ribu TPS (setiap hari sekitar 4-5 ribu).

Blockchain TON, yang berasal dari Telegram, dirancang dengan gagasan untuk melayani basis pengguna yang besar: Telegram adalah salah satu platform sosial paling populer di dunia, memiliki lebih dari 800 juta pengguna aktif bulanan dan mengirimkan miliaran pesan dalam perangkat lunak setiap hari. TON, sebagai terobosan Telegram ke dalam web3, dirancang sejak awal untuk melayani miliaran pengguna, bukan hanya basis pengguna kecil.

Arsitektur Teknis TON

Desain Multi-Rantai Split Tak Terbatas yang Adaptif

Sharding TON bersifat bottom-up: Meskipun skema sharding blockchain konvensional biasanya mengadopsi pendekatan top-down, dengan menetapkan satu blockchain terlebih dahulu dan kemudian memecahnya menjadi blockchain interaktif untuk meningkatkan kinerja, sharding TON menggunakan pendekatan bottom-up. Ini mengatur rantai akun ini menjadi shardchain, membentuk Shardchain, di mana Workchain ada murni dalam bentuk virtual atau logis. TON mencapai pemrosesan transaksi paralel di berbagai rantai, yang disebut sebagai “blockchain dari blockchain.” Pendekatan ini secara efektif meningkatkan kinerja sistem.

TON menampilkan arsitektur sharding dinamis, yang terdiri dari masterchain, workchain, dan shardchain: Masterchain berkoordinasi, sementara pemrosesan transaksi sebenarnya terjadi dalam berbagai workchain dan shardchain. Selain itu, sharding TON bersifat dinamis, dengan setiap akun berfungsi sebagai shardchain. Hal ini dapat digabungkan secara adaptif ke dalam shardchain yang lebih besar berdasarkan interaksi antar akun untuk memenuhi kebutuhan ekspansi yang dinamis.

1. Masterchain: Hanya ada satu, yang mencakup parameter protokol, set validator, pembagian terkait, dan mencatat rantai kerja aktif saat ini dan shardchain bawahannya. Rantai yang lebih rendah mengirimkan hash blok terbaru ke masterchain untuk memastikan penentuan status terbaru ketika pengambilan pesan lintas rantai diperlukan.

Jika sharding mencapai batasnya, setiap shardchain hanya akan menyimpan satu akun atau kontrak pintar. Hal ini menghasilkan banyak “rantai akun” yang menggambarkan keadaan dan transisi masing-masing akun, dengan rantai ini saling mengirimkan informasi, membentuk Workchain melalui Shardchains.

1. Workchain: Ini adalah konsep virtual yang ada sebagai kumpulan Shardchains, dengan sistem yang mendukung hingga 2^32 Workchains. Setiap Workchain dapat secara fleksibel menyesuaikan aturan, seperti jenis transaksi, jenis token, kontrak pintar, dan format alamat, selama standar interoperabilitas terpenuhi. Namun, Workchains harus berbagi format antrian pesan yang sama untuk pertukaran pesan yang efisien, yang menyiratkan jaminan keamanan serupa untuk semua Workchains.
2. Shardchain: Untuk meningkatkan efisiensi pemrosesan, Shardchain secara otomatis terpecah selama beban tinggi dan bergabung selama penurunan beban. Setiap Workchain dibagi lagi menjadi Shardchain (hingga 2^60). Shardchains mendistribusikan pekerjaan di seluruh Shardchains, dengan masing-masing hanya melayani sebagian dari koleksi akun.

Mekanisme Transfer Informasi

Pesan: Karena TON menggunakan fungsi send_raw_message FunC untuk mengembangkan bahasanya, pesan yang diteruskan oleh node TON disebut “pesan”. Transaksi di TON terdiri dari pesan masuk yang awalnya memicunya dan serangkaian pesan keluar yang dikirim ke kontrak lain;

Perutean Hypercube: Mekanisme perpesanan terstruktur tiga dimensi yang memungkinkan pesan yang dibuat dalam satu blok rantai pecahan untuk dikirim dan diproses dengan cepat ke blok berikutnya dari rantai pecahan target.

Pengiriman pesan asinkron

Panggilan asinkron menimbulkan tantangan sinkronisasi: Dalam blockchain sinkron, transaksi dapat mencakup beberapa panggilan kontrak pintar. Dalam sistem asinkron, pengguna tidak dapat segera menerima respons dari kontrak pintar target dalam transaksi yang sama. Penundaan ini karena panggilan kontrak mungkin memerlukan beberapa blok untuk diproses, dan jarak perutean antara blok sumber dan tujuan memengaruhi proses ini.

Untuk mencapai sharding tak terbatas, penting untuk memastikan paralelisasi pesan yang lengkap, yang mengarah pada pengenalan konsep waktu logis: Di TON, setiap transaksi dijalankan hanya pada satu kontrak pintar dan berkomunikasi antar kontrak menggunakan pesan. Hal ini memperkenalkan konsep waktu logis dalam rantai asinkron, memungkinkan sinkronisasi pesan antar rantai. Setiap pesan memiliki waktu logis atau waktu Lamport (selanjutnya disebut lt). Waktu ini digunakan untuk melacak hubungan antar peristiwa dan menentukan validator peristiwa mana yang perlu diproses terlebih dahulu.

Logika eksekusi dijamin dengan secara ketat mengikuti urutan eksekusi pesan lt: Pesan yang dikirim dari akun dan transaksi yang terjadi pada akun diurutkan secara ketat, dengan lt transaksi yang dihasilkan lebih besar daripada lt pesan. Selain itu, jumlah pesan yang dikirim dalam suatu transaksi jauh lebih besar daripada jumlah transaksi yang memicu pesan tersebut. Dalam kasus beberapa pesan, pesan dengan lt lebih rendah akan diproses lebih awal.

Mekanisme perutean pesan Hypercube

TON menggunakan eksekusi paralel dengan Perutean Cepat + Perutean Lambat:

Perutean Lambat: Metode pemrosesan informasi lintas rantai yang lebih stabil dan tradisional, di mana informasi dikemas ke dalam blok pada rantai sumber dan kemudian diteruskan dari satu rantai pecahan ke rantai pecahan lainnya melalui relayer. Beberapa rantai pecahan perantara juga dapat digunakan untuk transmisi. Semua rantai pecahan membentuk grafik “hypercube”, dan pesan menyebar di sepanjang tepi hypercube ini. Setelah validasi oleh validator, informasi tersebut dikemas ke dalam blok lain.

Keuntungan Perutean Lambat terletak pada keamanan dan desentralisasi yang lebih tinggi, karena semua informasi harus melalui proses konfirmasi blok yang lengkap. Untuk jaringan hypercube rantai pecahan dengan skala N, jumlah rute hop = log16(N). Oleh karena itu, hanya diperlukan 4 node perutean untuk mendukung satu juta rantai pecahan.

Perutean Cepat: Dalam Perutean Lambat, pesan disebarkan di sepanjang tepi hypercube. Untuk mempercepat, Perutean Cepat memungkinkan validator rantai shard tujuan memproses pesan terlebih dahulu, memberikan bukti Merkle, dan mengirimkan tanda terima untuk menghancurkan pesan yang dikirimkan.

Perutean Cepat lebih cepat (node dapat menemukan jalur optimal) dan mencegah pengiriman ganda. Namun, ini tidak dapat menggantikan Perutean Lambat karena validator tidak dikenakan sanksi karena kehilangan tanda terima, sehingga menimbulkan risiko keamanan tertentu.

Keadaan global dari blockchain yang terpecah

“Kantong sel”: Sekumpulan sel yang diperbarui dengan cara yang mirip dengan Grafik Asiklik Terarah (DAG). Hal ini melibatkan representasi keadaan baru sebagai “kantong sel” lain dengan akarnya sendiri, dan kemudian menggabungkan kumpulan sel baru dan lama sekaligus menghilangkan akar lama.

Perbaikan blok vertikal: Dalam rantai pecahan TON, setiap blok bukan hanya satu blok tetapi sebuah rantai. Ketika diperlukan untuk memperbaiki blok dalam rantai pecahan yang salah, blok baru akan diserahkan ke “rantai blok vertikal” untuk penggantian blok.

Konsensus

Jaringan POS terdiri dari tiga peran:

1. Node Validator: Peserta dalam menjaga keamanan jaringan dengan mempertaruhkan 300.000 TON setelah memenuhi persyaratan perangkat keras. Blok dibuat oleh 100 hingga 1000 node terpilih, dipilih setiap bulan. Selama masa jabatannya, simpul-simpul terpilih dibagi menjadi beberapa kelompok kerja untuk membuat blok baru. Setiap blok baru memerlukan tanda tangan dari lebih dari 2/3 node yang dipertaruhkan di kelompok kerja agar dianggap berhasil dibuat. Perilaku jahat dapat mengakibatkan pemotongan dan diskualifikasi.
2. Fisherman: Bertindak sebagai supervisor dengan mengirimkan bukti yang tidak valid untuk memeriksa apakah node validator telah menyelesaikan tugas verifikasinya dengan tekun.
3. Nominator: Menyarankan calon blok rantai pecahan baru ke node validator. Jika blok tersebut terpilih, kurator mendapat keuntungan. Mereka bertanggung jawab untuk memverifikasi status rantai shard dan data rantai shard di sekitarnya dan mengirimkannya ke node validator.

BFT (Toleransi Kesalahan Bizantium ): TON, setelah mempertimbangkan opsi, memilih BFT daripada DPOS karena tingkat kepercayaan dan kecepatannya yang lebih tinggi, meskipun DPOS lebih cepat.

Kerangka kerja baru TON dapat mendukung transfer informasi berkecepatan tinggi TG

TON mencapai kecepatan dan finalitas transaksi yang tinggi melalui arsitektur multi-shard yang dinamis: Setiap dompet pengguna di TON dapat memiliki rantainya sendiri, dan landasan teoretis untuk TPS tinggi mencakup komputasi pecahan paralel, dukungan untuk komunikasi lintas-shard instan, dan dukungan TVM komputasi asinkron.

TON menghadirkan skalabilitas yang lebih tinggi melalui mekanisme penyampaian informasi: Dalam blockchain TON, panggilan antar kontrak pintar bersifat asinkron, bukan atomik. Ini berarti bahwa ketika satu kontrak pintar memanggil kontrak pintar lainnya, panggilan tersebut tidak langsung dieksekusi tetapi diproses di beberapa blok di masa depan setelah transaksi berakhir. Desain ini memungkinkan skalabilitas yang lebih tinggi karena tidak memerlukan penyelesaian semua pemrosesan transaksi dalam satu blok.

TON akan terus mengoptimalkan kerangka teknis di masa depan…

Peta jalan teknis TON akan terus meningkatkan keunggulan kecepatan dan skalabilitas TON:

1. Pemisahan Penyortir dan Validator.
2. Skalabilitas dan Peningkatan Kecepatan: Memungkinkan TON mencapai ekspansi paralel dalam menangani transaksi dalam jumlah besar.
3. Panduan dan Alat Chain Sharding: Mengatur panduan dan contoh kode untuk menangani banyak pekerjaan TON di bursa, sistem pembayaran, dan layanan TON.
4. Meningkatkan Koordinasi Antar Node Validator: Memperkuat dan meningkatkan deteksi dan hukuman terhadap validator yang berkinerja buruk.

Penafian:

1. Artikel ini dicetak ulang dari [community.tonup]. Semua hak cipta milik penulis asli [Kiwi dari PKU blockchain Association]. Jika ada keberatan terhadap cetak ulang ini, silakan menghubungi tim Gate Learn , dan mereka akan segera menanganinya.
2. Penafian Tanggung Jawab: Pandangan dan pendapat yang diungkapkan dalam artikel ini adalah sepenuhnya milik penulis dan bukan merupakan nasihat investasi apa pun.
3. Terjemahan artikel ke bahasa lain dilakukan oleh tim Gate Learn. Kecuali disebutkan, dilarang menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel terjemahan.