원저자:북경대학교 블록체인 협회 키위
Keytakeaways
TON은 고속 애플리케이션을 핵심으로 하는 기술적 논리를 가지고 있습니다. TON은 텔레그램에서 탄생했으며, 트랜잭션은 메시지를 기반으로 체인에 직접 업로드되고 지점 간을 지원합니다.
비동기식 메시지 전달: 기능 개발 언어로 FunC를 선택했기 때문에 TON의 각 노드는 메시지를 전달하여 통신합니다. 그러나 TON은 비동기식 체인이므로 체인 간의 메시지를 올바르게 동기화하기 위해서는 논리적 시간(논리적 시간) 개념이 필요합니다. )이 도입되었습니다. 정보의 올바른 실행을 보장하기 위해 메시지가 순서대로 엄격하게 실행되도록 보장합니다.
Hypercube의 메시지 라우팅 메커니즘: TON은 일반 라우팅 + 빠른 라우팅 방식을 채택합니다. 일반 라우팅은 큐브 구조를 통해 인접한 노드를 통해 샤드 간 메시지를 전송합니다. 빠른 라우팅은 하이퍼큐브의 가장자리를 따라 전송될 수 있는 Merkle 증명을 추가하여 메시지 개선을 전달합니다. .속도;
PoS + BFT 합의는 생태학적 발전을 촉진합니다. POS는 블록 생성 과정에서 많은 계산을 피하고 더 효율적이고 비용 효율적이며 더 나은 네트워크 성능을 가지고 있어 DAPP 애플리케이션 구현에 도움이 됩니다. DPOS는 BFT 시스템보다 빠르고 신뢰 속도는 느리므로 TON은 BFT를 선택합니다.
TON의 동적 다중 샤딩 아키텍처는 애플리케이션 확장성을 촉진합니다. TON은 병렬 쿼리를 통해 속도를 향상하고, 동적 샤딩을 통해 쿼리 정확도를 향상하며, 셀 백을 통해 확장성을 향상합니다.
동적 다중 샤드 아키텍처: TON에는 단일 마스터체인 + 다중 워크체인 + 동적으로 증가, 감소 및 분할할 수 있는 샤드체인의 3개 레이어가 있습니다. 각 샤드 체인은 다양한 계정 체인의 모음이며 DAPP는 특정 샤드 체인을 독립적으로 활성화할 수 있습니다.
빠르게 업데이트할 수 있는 전역 상태: 전역 상태는 DAG와 유사한 bag of cell 구조를 통해 업데이트되며, 이전 셀과 새 셀을 결합하고 이전 루트를 삭제하여 전역 상태를 빠르게 업데이트합니다. 동시에 수직 블록 복구 및 업데이트 블록이 사용됩니다.
TON은 앞으로도 계속해서 기술 프레임워크를 최적화할 것입니다.TON의 속도와 확장성 이점은 병렬 확장, 체인 샤딩 도구 출시, 향상된 노드 검사와 같은 메커니즘을 통해 계속해서 촉진될 것입니다.
블록체인 확장 문제
블록체인 확장은 중요한 기술적 문제이자 블록체인 기술 개발을 촉진하는 열쇠 중 하나입니다.블록체인 애플리케이션이 지속적으로 성장하고 사용자 수가 증가함에 따라 기존 블록체인 네트워크는 처리량이 부족하고 거래 확인 시간이 길어지는 문제에 직면하는 경우가 많습니다. 기존 블록체인 설계는 대규모 거래 및 사용자 요구 사항을 처리하는 능력을 제한하여 네트워크 정체, 높은 거래 수수료 및 비효율성을 초래합니다.
블록체인 확장의 과제는 주로 분산 아키텍처와 합의 메커니즘에서 비롯됩니다.우선, 블록체인의 합의 메커니즘과 분산 특성으로 인해 네트워크의 각 노드가 모든 트랜잭션을 확인하고 기록해야 하므로 네트워크 처리량이 제한됩니다. 둘째, 블록체인의 보안 및 분산화 특성으로 인해 모든 노드가 블록체인의 완전한 사본을 유지해야 하므로 저장 및 전송 부담이 증가합니다.
블록체인 확장 문제를 해결하기 위해 연구자들은 다양한 확장 솔루션을 제안했습니다.샤딩, 사이드체인, 레이어 2 솔루션 등과 같은 이러한 솔루션은 네트워크를 여러 개의 작은 부분으로 나누거나, 독립적인 블록체인을 도입하거나, 메인 체인에 구축하려고 하며, 추가 구조를 통해 네트워크 처리량과 성능을 향상시킵니다. 그러나 이러한 솔루션은 또한 샤드 간 통신, 체인 간 자산 전송 및 합의 메커니즘 설계와 같은 새로운 기술적 과제와 보안 문제를 가져옵니다.
샤딩: 기본 아이디어는 전체 블록체인 네트워크를 여러 개의 작은 조각(또는 샤드)으로 분할하는 것입니다. 각 조각은 트랜잭션과 데이터의 일부를 독립적으로 처리할 수 있습니다. 샤딩 메커니즘은 트랜잭션과 데이터를 여러 샤드에 분산시킴으로써 전체 네트워크의 처리량과 성능을 향상시킵니다. 그러나 여전히 샤드 간 통신 및 샤드 간 거래의 보안 및 일관성 문제에 직면해 있으며, 샤딩 메커니즘은 전체 네트워크의 일관성과 보안을 보장하기 위해 합의 메커니즘의 설계 및 구현도 해결해야 합니다.
사이드체인(Sidechain): 사이드체인 기술은 메인체인(메인 블록체인)과 상호 연결된 블록체인 네트워크에서 독립적인 블록체인을 생성하고 실행하는 방법이다. 사이드 체인은 메인 체인과 양방향 자산 이전을 수행할 수 있으며 자체적인 독립적인 규칙과 기능을 가지고 있습니다. 사이드체인 기술의 기본 원리는 일부 트랜잭션을 메인체인에서 사이드체인으로 옮겨 처리함으로써 메인체인의 부담을 줄이고 더 높은 확장성과 유연성을 제공하는 것입니다. 그러나 사이드 체인은 메인 체인과의 양방향 자산 전송이 필요하며, 이는 자산의 보안과 일관성을 보장하기 위해 특정 보안 메커니즘과 프로토콜이 필요합니다. 또한 사이드 체인의 설계 및 구현은 메인 체인과의 호환성 및 상호 운용성을 고려해야 합니다.
롤업: 기본 원칙은 대량의 거래 데이터를 오프체인 사이드 체인에 저장한 다음 이러한 거래의 요약 정보를 메인 체인에 제출하여 검증하는 것입니다. 블록체인 네트워크의 확장성과 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 장점이 있으며, 트랜잭션 데이터를 사이드 체인에 저장하고 메인 체인을 검증용으로 활용함으로써 롤업 기술은 메인 체인의 저장 및 컴퓨팅 부담을 크게 줄일 수 있습니다. 그러나 중앙 집중화와 보안에 대한 우려도 있습니다.
솔라나의 POH와 같은 새로운 합의 메커니즘은 타임스탬프를 각 거래와 연결하여 블록체인에 검증 가능한 시계열을 제공합니다. 이 시계열은 거래의 순서와 시기를 확인하는 데 사용될 수 있으며, 이를 통해 합의 프로세스의 통신 비용과 지연을 줄일 수 있습니다. 솔라나는 TPS가 65,000에 도달할 수 있다고 주장하지만 실제로 대부분의 TPS는 노드 간 통신으로 사용되며 실제 데이터 한도는 6~8k(일일 4~5k)에 불과합니다.
TON 블록체인은 Telegram에서 시작되었으며 초기 설립 개념은 많은 수의 사용자에게 서비스를 제공하는 것이었습니다.텔레그램은 세계에서 가장 인기 있는 소셜 플랫폼 중 하나로, 월간 활성 사용자가 8억 명이 넘고 매일 소프트웨어 내에서 수백억 개의 메시지가 전송됩니다. 텔레그램의 web3 변혁으로서 TON의 디자인 컨셉은 단지 소수의 사용자를 만족시키기보다 처음부터 수십억 명의 사용자에게 서비스를 제공하는 것을 기반으로 했습니다.
TON의 기술 아키텍처
적응형 무한 샤딩 다중 체인 설계
TON의 샤딩은 상향식입니다.블록체인 샤딩 솔루션은 일반적으로 하향식 접근 방식을 채택합니다. 즉, 먼저 단일 블록체인을 구축한 다음 이를 여러 대화형 블록체인으로 분해하여 성능을 향상시킵니다. 그러나 TON 샤딩 솔루션은 상향식 접근 방식을 채택합니다. 즉, 이러한 계정 체인을 샤드 체인(Shardchain)으로 구성하여 계정 체인(Workchain)이 샤드 체인에서 순수 가상 또는 논리적 형태로만 존재하도록 합니다. TON은 블록체인 중의 블록체인이라고 불리는 다중 체인을 구현하여 트랜잭션을 병렬로 처리합니다. 이러한 방식으로 시스템 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
TON의 동적 샤딩 아키텍처:마스터체인, 워크체인, 샤드체인으로 나누어집니다. 마스터체인은 조정을 담당하며, 각 워크체인과 샤드체인은 실제 트랜잭션 처리를 수행합니다. 또한 TON의 샤딩은 동적입니다. 각 계정은 샤드체인 역할을 하며 동적 확장 요구 사항을 충족하기 위해 계정 간의 상호 작용 관계를 기반으로 더 큰 샤드체인으로 적응적으로 결합될 수 있습니다.
마스터체인: 프로토콜 매개변수, 검증인 세트 및 해당 공유를 포함하여 현재 작동 중인 워크체인과 하위 샤드체인을 기록하는 단 하나의 체인만 있습니다. 하위 체인은 최신 블록 해시를 마스터체인에 제출하여 크로스체인 메시지 읽기가 필요할 때 최신 상태를 확인할 수 있도록 합니다.
샤딩이 한계에 도달하면 결국 각 샤드 체인은 하나의 계정 또는 스마트 계약만 보유하게 됩니다. 이로 인해 단일 계정의 상태와 상태 전환을 설명하는 수많은 계정 체인이 생겨나고, 이러한 계정 체인은 서로 정보를 전송하며, 즉 샤드체인이 워크체인을 구성합니다.
워크체인(Workchain): 샤드체인의 집합으로 존재하는 가상 개념으로, 시스템은 최대 2^32개의 워크체인을 수용할 수 있습니다. 각 Workchain은 상호 운용성 표준 충족을 전제로 거래 유형, 토큰 유형, 스마트 계약, 주소 형식 등과 같은 규칙을 유연하게 사용자 정의할 수 있습니다. 그러나 Workchain은 메시지 교환을 용이하게 하기 위해 동일한 메시지 대기열 형식을 가져야 하며, 이는 또한 모든 Workchain이 거의 동일한 보안을 보장해야 함을 의미합니다.
샤드체인: 처리 효율성을 높이기 위해 부하가 높아지면 자동으로 분할되고 부하가 감소하면 체인을 병합할 수 있으며, 각 워크체인은 샤드 샤드체인(최대 2^60)으로 더 분할됩니다. Shardchain은 모든 Shardchain에 작업을 배포하며 각 Shardchain은 계정 집합의 일부만 제공합니다.
정보 전달 메커니즘
Message：TON은 FunC를 사용하기 때문에send_raw_message기능 개발 언어이므로 TON의 각 노드가 전달하는 것을 메시지라고 합니다. TON의 트랜잭션은 처음에 이를 트리거한 인바운드 메시지와 다른 계약으로 전송된 아웃바운드 메시지 세트로 구성됩니다.
Hypercube Routing：정보 전달 메커니즘의 3차원 구조를 통해 하나의 샤드 체인 블록에서 생성된 메시지를 대상 샤드 체인의 다음 블록으로 빠르게 전송하고 처리할 수 있습니다.
비동기식 메시지 전달
비동기 호출에는 동기화 문제가 있습니다.동기식 블록체인에서는 트랜잭션에 여러 스마트 계약 호출이 포함될 수 있습니다. 비동기식 시스템에서는 계약 호출을 처리하는 데 여러 블록이 걸릴 수 있고 소스 블록과 대상 블록 사이의 경로 길이가 이 프로세스에 영향을 미치기 때문에 사용자는 동일한 트랜잭션에서 대상 스마트 계약의 응답을 즉시 얻을 수 없습니다. ;
무한 샤딩을 달성하려면 메시지가 완전히 병렬화되었는지 확인해야 하며 이로 인해 논리적 시간이 발생합니다.TON에서 각 트랜잭션은 단일 스마트 계약에서만 실행되며 메시지를 통해 스마트 계약 간에 통신합니다. 따라서 비동기 체인에서 사용되는 논리적 시간 개념은 체인 간 메시지 동기화를 달성하기 위해 도입되었습니다. 즉, 각 메시지에는 논리적 시간 또는 Lamport 시간(이하 lt)이 있습니다. 이 시간은 이벤트 간의 관계와 유효성 검사기가 먼저 처리해야 하는 이벤트를 추적하는 데 사용됩니다.
메시지는 작업 논리를 보장하기 위해 엄격하게 실행됩니다.계정에서 전송된 메시지와 계정에서 발생하는 트랜잭션은 결과 트랜잭션의 lt가 메시지의 lt보다 크고 트랜잭션 내에서 전송된 메시지의 lt가 트랜잭션의 lt보다 엄격하게 커지도록 순서가 엄격하게 지정됩니다. 그것이 메시지의 원인이 되었습니다. 또한 메시지가 여러 개 있는 경우 lt가 낮은 메시지가 먼저 처리됩니다.
메시지 하이퍼큐브 라우팅 메커니즘:
TON은 빠른 라우팅 + 느린 라우팅을 사용하여 병렬로 실행됩니다.
느린 라우팅:보다 안정적이고 전통적인 크로스체인 정보 처리 방식으로, 정보는 소스 체인의 블록에 패키징된 후 중계기를 통해 한 샤드 체인에서 다른 샤드 체인으로 전달됩니다. 여러 블록을 사용할 수도 있습니다. 전송을 위한 중간 샤드 체인 . 모든 샤드 체인이 하이퍼큐브 그래프를 형성하면 메시지가 이 하이퍼큐브의 가장자리를 따라 전파됩니다. 정보는 유효성 검사기에 의해 검증된 후 다른 블록에 패키징됩니다.
느린 라우팅의 장점은 모든 정보가 완전한 블록 확인 프로세스를 거쳐야 하기 때문에 더 높은 보안과 분산화입니다. N 크기의 샤드 체인 하이퍼큐브 네트워크의 경우 통과해야 하는 경로 수는 hop = log 16(N)입니다. 따라서 수백만 개의 샤드 체인을 지원하려면 라우팅 노드가 4개만 필요합니다.
빠른 라우팅:느린 라우팅에서는 메시지가 하이퍼큐브의 가장자리를 따라 전파되는데, 속도를 높이기 위해 빠른 라우팅에서는 메시지의 대상 샤드 체인 검증자가 메시지를 미리 처리한 후 메르켈 증명을 제공하고 영수증을 보낼 수 있습니다. 메시지를 파괴합니다.전송되는 메시지;
빠른 라우팅은 더 빠르고(노드가 최적의 경로를 찾을 수 있음) 이중 전달을 방지할 수 있지만, 영수증을 분실해도 검증자가 처벌을 받지 않기 때문에 느린 라우팅을 대체할 수 없으므로 일정한 보안 위험이 있습니다.
샤드 체인의 글로벌 상태
“bag of cells” : DAG와 유사한 형태로 업데이트된 셀 그룹입니다. 새로운 상태를 자체 루트가 있는 또 다른 셀 모음으로 표현한 다음 이전 루트를 삭제하면서 이전 셀 세트와 새 셀 세트를 연결합니다.
수직 블록 수리: TON 샤드 체인의 각 블록은 실제로 하나의 블록이 아니라 체인을 가지고 있습니다. 잘못된 샤드 체인의 블록을 수리해야 할 경우 새로운 블록이 수직형 블록체인에 제출되고 블록 교체가 수행됩니다. .
합의 메커니즘
POS 네트워크에는 3가지 역할이 있습니다.
검증 노드: 하드웨어 조건을 충족한 후 300,000 TON을 약속하여 네트워크 보안 유지에 참여할 수 있습니다.
모든 블록은 선택된 100~1000개의 노드에 의해 생성되며, 노드는 한 달에 한 번 선출되며, 선거 기간 동안 약속된 TON 코인을 봉인해야 합니다. 해당 기간 동안 선택된 노드는 여러 개의 워킹 그룹으로 나누어 새로운 블록을 생성하며, 각각의 새로운 블록은 워킹 그룹에서 약속된 노드의 2/3 이상의 서명을 받으면 성공한 것으로 간주됩니다. 그것은 깎여 실격될 것이다.
Fisherman: 유효하지 않은 인증서를 보내 검증 노드가 실사를 통해 검증 작업을 완료했는지 여부를 감지함으로써 감독자의 역할로 간주될 수 있습니다.
교정자(Proofreader): 새로운 샤드체인 후보 블록을 검증자에게 추천하며, 해당 블록이 선출되면 교정자는 이익을 얻습니다. 샤드체인의 상태와 인접한 샤드체인의 데이터를 검증하고 검증 노드로 보내는 역할을 담당합니다.
BFT：무게를 측정한 후 TON은 DPOS가 더 빠르지만 신뢰 수준과 속도가 BFT 시스템보다 느리다는 사실을 발견하여 최종적으로 BFT(비잔틴 장애 허용)를 선택했습니다.
TON의 새로운 프레임워크는 TG의 고속 정보 전송을 지원할 수 있습니다
TON은 동적 다중 샤드 아키텍처를 통해 높은 트랜잭션 속도와 최종성을 달성합니다.TON은 각 사용자 지갑에 대한 체인을 생성할 수 있습니다. 샤드의 병렬 컴퓨팅, 즉각적인 샤드 간 통신 지원 및 비동기 컴퓨팅을 위한 TVM 지원은 높은 TPS의 이론적 기반을 형성합니다.
TON은 정보 전달 메커니즘을 통해 더 높은 확장성을 제공합니다.TON 블록체인에서 스마트 계약 간의 호출은 원자성이 아닌 비동기식입니다. 이는 하나의 스마트 컨트랙트가 다른 스마트 컨트랙트를 호출할 때 호출이 즉시 실행되지 않고 트랜잭션이 종료된 후 미래의 일부 블록에서 처리된다는 의미입니다. 이 설계는 모든 트랜잭션 처리를 한번에 완료할 필요가 없기 때문에 더 높은 확장성을 허용합니다. 차단하다.
TON은 앞으로도 계속해서 기술 프레임워크를 최적화할 것입니다...
TON 로드맵 기술 부분은 TON의 속도와 확장성 이점을 지속적으로 홍보할 것입니다.
시퀀서와 검증자의 분리;
확장성 및 속도 개선: TON이 많은 수의 트랜잭션을 처리하는 동안 병렬 확장을 달성할 수 있도록 합니다.
체인 샤딩 가이드 및 도구: 교환, 결제 시스템 및 TON 서비스에서 고부하 TON 작업을 구성하기 위한 가이드 및 코드 예제.
검증인 노드 간 조정 강화: 성과가 낮은 검증인에 대한 탐지 및 처벌을 강화하고 개선합니다.
이는 개인적인 의견일 뿐이며 어떠한 투자 조언도 나타내지 않습니다. DYOR.
