詳細なTonの技術的特性とスマート契約開発パラダイム

出典：Mario Watch Web3

はじめに：BinanceがTonの最大のゲームNotcoinを発射するためのBinanceによって引き起こされた最大の富効果と、完全な循環トークン経済モデルによって引き起こされる膨大な量の富の影響により、Tonは短時間で大きな注目を集めています。Tonの技術的なしきい値は比較的高いことを知っています君主。要するに、Tonのコアデザインコンセプトは、従来のブロックチェーンプロトコルを「ボトムアップ」方法で再構築し、相互運用性を廃棄することを犠牲にして、高い強化で高いスケーラビリティの極端な追求を実現することです。

トンのコアデザインのアイデア – 高さと高いスケーラビリティ

Tonのすべての複雑な技術的選択の目的は、もちろん高いスケーラビリティを追求することから来ていると言えます。トン、つまり、オープンネットワークは、L1ブロックチェーンと複数のコンポーネントを備えた分散型コンピューティングネットワークです。Tonは当初、Telegramの創設者であるNikolai Durovによって開発され、そのチームであり、サポートと維持のためにグローバルな独立した貢献者のコミュニティに開発されました。出生の誕生は2017年にさかのぼり、Telegramチームはそれ自体のブロックチェーンソリューションを探求し始めました。当時は既存のL1ブロックチェーンがなかったため、Telegramの9桁のユーザーベースをサポートできたため、Telegram Open Networkと呼ばれる独自のブロックチェーンを設計することにしました。2018年には時間がかかりました。Tonが必要とするリソースを取得するために、Telegramは2018年第1四半期にグラムトークン（後に改名されたトンコイン）の販売を開始しました。2020年の規制上の問題により、TelegramチームはTONプロジェクトから撤退しました。その後、オープンソース開発者とTelegramの勝者のほんの一部がTonのコードライブラリを引き継ぎ、プロジェクト名をオープンネットワークに改名し、今日までブロックチェーンを積極的に開発し続け、元のTon White Paperの原則に従っています。

したがって、それはデザインの目標としての分散型の実行環境に基づいているため、当然、2つの問題とマージなリクエストと、最高のTPSを測定することで、それを測定する必要があります。最高のTPSとして知られているのは、TPSのみです。同時に、テレグラムの大規模なアプリケーションでは、それによって生成されたデータの量はすでに空を超えており、ブロックチェーンは非常に冗長な分散システムです。、これも非現実的です。

したがって、上記の2つの問題を解決するために、TONは主流のブロックチェーンプロトコルの2つの側面を作成しました。

「無限のシャードパラダイム」設計システムを使用することにより、データの冗長性の問題を解決して、ビッグデータを運び、パフォーマンスのボトルネックを解放できるようにすることができます。
アクターモデルに基づいて完全な並列実行環境を導入することにより、ネットワークTPSを大幅に改善します。

ブロックチェーンチェーンを作成します – 各アカウントを作成するには、無制限のシャードの機能を通じて独占アカウントチェーンを持っています

現時点では、シャードはパフォーマンスを改善し、コストを削減するためのほとんどのブロックチェーンプロトコルの主流のソリューションになっており、これを極端にして、無制限のシャードパレードを提案しています。ネットワークの負荷に応じて。このパラダイムにより、TONは高性能を維持しながら、大規模なトランザクションとスマートコントラクト操作を扱うことができます。チェーン、一貫性。

抽象的理解、トンには合計4層のチェーン構造があります。

アカウントチェーン：このレイヤーチェーンは、特定のアカウントに関連する一連のチェーンを表します。そのため、すべてのブロックチェーン分散システムをすべてのブロックチェーン分散システムでチェーンでソートする必要があります。アカウントチェーンは、Tonネットワークで最も基本的なコンポーネントユニットです。
Shardchain：ほとんどのコンテキストでは、チップチェーンはTonの実際のコンポーネントユニットです。
WorkChain：EVMベースのワーキングチェーンの作成、Solidity Smart Contractの実行など、カスタムルールを備えたフラグメントのセットと呼ばれることもできます。理論的には、コミュニティの誰もが独自の作業チェーンを作成できます。実際、それは非常に複雑な作業であるため、その（高価な）コストの作成に対して支払いをしなければなりませんでした。
MasterChain：最後に、TONの特別なチェーンはメインチェーンと呼ばれます。セクションチェーンのハッシュ値がメインチェーンのブロックにマージされると、セクションチェーンブロックとすべての親ブロックが終了したと見なされます。すべてのセクションチェーンのフォローアップブロックによって。

このようなパラダイムを採用することにより、TONネットワークには次の3つの特性があります。

ダイナミックシャード：Tonは、チップチェーンを自動的に分割してマージして、負荷の変化に適応できます。これは、新しいブロックが常に迅速に生成され、トランザクションに長い待ち時間がないことを意味します。
高さのスケーラビリティ：無制限のフラグメントパラダイムを通じて、トンはほぼ無限の数の破片をサポートできます。
適応性：ネットワーク内のネットワークの一部が増加すると、この部分をより多くのシャードに分割して、トランザクションボリュームの増加を処理できます。代わりに、負荷が減少すると、効率を向上させるために破片をマージすることができます。

したがって、このようなマルチチェーンシステムは、特にネットワーク内のシャードの数が特定のレベルに達する能力のため、最初にクロス通信の問題に直面する必要があります。ルーティングはチェーンになります。中国共産党のインターネットには、1つの独立した作業チェーンを維持することに加えて、4つのノードがあると想像してください。また、ターゲットチェーンの状態の変更を監視および処理する必要があります。

ワーキングチェーン1のアカウントAは、ワーキングチェーン3のアカウントCにメッセージを送信したいと考えています。この例では、2つのルートパスがあります。 GT;

より複雑なケースに直面している場合、メッセージを迅速に完了するために、効率的で低コストのルーティングアルゴリズムが必要です。SO -Caleded Ultra -Cube構造は、N次元のスーパーキューブが2^n頂点で構成されています。この構造では、バイナリ表現に2つの頂点のうち1つだけがある場合、それらは隣接しています。たとえば、3次元のスーパーキューブでは、頂点000と頂点001が隣接しています。これは、最後のものでのみ異なるためです。上記の例は、2次元のスーパーキューブです。

SuperCourseルーティングプロトコルでは、ソースワーキングチェーンからターゲットワーキングチェーンへのルートは、比較ソースワーキングチェーンとターゲットワークチェーンアドレスのバイナリ表現によって実行されます。ルーティングアルゴリズムは、これら2つのアドレス間の最小距離（つまり、バイナリ表現の異なるビットの数）を見つけ、ターゲットワーキングチェーンに到達するまで隣接する作業チェーンを介して徐々に情報を転送します。この方法では、データパケットが最短パスに沿って送信されることを保証し、それによりネットワークの通信効率を改善します。

もちろん、このプロセスを簡素化するために、Tonは楽観的な技術的なソリューションを提案しましたウルトラ – ゾーブルート。

したがって、TONのアドレスは、他のメインストリームブロックチェーンプロトコルのほとんどが明らかに異なることがわかります。アドレスとしての暗号化は、性的区別のみを行う唯一のアドレスであり、TONのアドレスは2つの部分で構成されているためです。

また、メインチェーンと各ワークチェーンにはリンク関係があることがわかりました。、宇宙のように。Tonのデザインコンセプトでは、メインチェーンは最も重要なタスクを処理するためにのみ使用されます。つまり、多くの作業チェーンの究極の性質を維持するために、メインチェーンを介してメッセージを作成することは不可能ではなく、生成される手順のコストは不可能です。非常に高価になります。

最後に、そのコンセンサスアルゴリズムは、BFT+POSの方法を使用しています。検証済みの人として選択されたノードは、BFTアルゴリズムを介してパッケージ化されます。これは基本的に比較的一般的な選択であるため、ここでは紹介されていません。

俳優モデルに基づいたスマートコントラクトと完全な並列実行環境

TONの主流のブロックチェーンプロトコルとは異なるもう1つのポイントは、スマートコントラクト実行環境です。主流のブロックチェーンプロトコルTPSの制限を突破するために、Tonはボトムアップデザインのアイデアを使用し、Actorモデルを使用してスマートコントラクトとその実行方法を再構築して、完全に実行する機能を備えています。

主流のブロックチェーンプロトコルは、単一のスレッドシリアル実行環境を使用していることを知っています。この順序では、完全にシングルスレッドになります。つまり、特定の瞬間に1つだけが実行されます。同時に、実行の過程で、スマート契約間の相互運用性を実現することは不可能です。たとえば、USDTを使用してUNISWAPを介してETHを購入します。トランザクションはLPの分布の特定の値であるため、対応する結果は特定の数学モデルで取得できますが、状況はそうではないと仮定します。これは、結合曲線の計算を実行する場合、新しい流動性を追加する他のLPがあるため、計算結果は明らかに容認できません。

しかし、このアーキテクチャには明らかな制限、つまりTPSのボトルネックもあります。このボトルネックは、PCを使用してレッド警察などの古いコンピューターゲームをプレイするのと同じように、現在のマルチコアプロセッサの下で非常に古く見えます。レッド警察のような赤い警察は、戦闘ユニットが特定の数字である場合、これがまだソフトウェアアーキテクチャの問題です。

いくつかの契約はすでにこの問題に注意を払っており、現在TPSとして知られているSolanaを提出していると聞いています。ただし、そのデザインのアイデアはTonとは異なります。その中心的なアイデアは、すべてのトランザクションを実行依存関係に従って分割することであり、異なるグループ間で州のデータは共有されません。つまり、同じ依存関係はありません。そのため、異なるグループのトランザクションは競合を心配することなく並行して実行できます。同じグループのトランザクションでは、従来のシリアル方法を使用しています。

TONでは、シリアル実行の考古学的構造を完全に放棄し、代わりに並列専用の開発パラダイムを採用し、アクターモデルを使用して実行環境を再構築します。SO -Called Actor Modelは、1973年にCarl Hewittによって最初に提案されました。目的は、メッセージ送信を通じて従来の同時プログラムの複雑さの問題を解決することです。各俳優には独自の民間の状態と行動があり、他の俳優と州の情報を共有していません。アクターモデルは、同時計算のコンピューティングモデルであり、メッセージ伝達を介して並行コンピューティングを実装します。このモデルでは、「アクター」は受信メッセージを処理し、新しいアクターを作成し、より多くのメッセージを送信し、次のメッセージへの応答方法を決定できます。アクターモデルには、次の機能が必要です。

パッケージングと独立性：各アクターはメッセージを処理するときに完全に独立しており、互いに干渉することなくメッセージを並行して処理できます。
メッセージ伝送：俳優はメッセージを送信および受信することによってのみ対話し、メッセージ伝達は非同期です。
動的構造：俳優はランタイム中により多くの俳優を作成できます。これにより、俳優モデルは必要に応じてシステムを拡張させます。

Tonはこのアーキテクチャを使用してスマートコントラクトモデルを設計します。つまり、TONでは、各スマートコントラクトは完全に独立したストレージスペースを持つアクターモデルです。外部データに依存していないためです。さらに、同じスマート契約の呼び出しは、受信キューのメッセージの並べ替えに従って実行されます。

ただし、このような設計ソリューションは、DAPP開発者にとってもいくつかの新しい影響力をもたらしました。

1。スマート契約間の非同期コール：Inside Tonのインテリジェント契約は、外部契約の原子コールまたは外部契約データへのアクセスであることがわかります。または、契約Cを通過して、特定の状態データにアクセスし、トランザクションでは非常に簡単です。スマートコントラクトによって開始されたこのトランザクションのパッケージは、内部ニュースとも呼ばれます。実行中、実行結果を取得することはブロックできません。

たとえば、DEXを開発する場合、EVMで共通のパラダイムが使用されている場合、通常、トランザクションのルートを管理するための統一されたルーター契約があり、各プールは関連するLPデータへの特定のトランザクションを管理します。 daiとdai-eth。ユーザーがUSDTを介してETHを直接購入したい場合、ルーター契約を介したトランザクションでこれらの2つのプールを順番に要求して、アトミックトランザクションを完了できます。ただし、新しい開発パラダイムが再利用されている場合、このリクエストが伴う場合があります完了（これは違いを説明するために使用され、実際の開発におけるERC20のパラダイムでさえ再設計する必要があることに注意してください）。

2。クロスコントラクトコール中にエラーを実行する処理プロセスを慎重に検討し、各契約に対応するボアナーを呼び出す必要があります。主流のEVMでは、トランザクションが実行されると、トランザクション全体がロールバックされること、つまり、実行の初期状態にリセットされることがわかっています。これは、シリアルシングルスレッドモデルで理解しやすいです。ただし、Tonでは、契約間のコールが非同期実行を使用しているため、後続のリンクでエラーが発生したとしても、実行された以前のトランザクションが実行および確認されたため、これは問題を引き起こす可能性があります。したがって、特別なメッセージタイプは、爆弾バックメッセージと呼ばれるTonで設定されます。つまり、特定の内部メッセージのフォローアップ実行プロセスが間違っている場合、トリガー契約は、契約によって予約された爆弾バック機能をトリガーできます。契約の一部をリセットします。

3。特定の複雑なケースでは、受信される最初のトランザクションは最初に実行されない可能性があるため、今回はシーケンシャルな関係をプリセットすることはできません。このような非同期および並列スマートコントラクトコールでは、定義処理順序が難しい場合があります。そのため、TONの各メッセージにはロジックタイムランパート時間があります（後でLTと呼ばれます）。どのインシデントが別のインシデントを引き起こしたか、そして検証が対処する必要があるものを理解するために使用されます。単純なモデルの場合、最初に受信されたトランザクションを最初に完了する必要があります。

このモデルでは、AとBはそれぞれ2つのスマートコントランスを表します。

ただし、より複雑な場合、このルールは壊れます。公式文書には、3つの契約A、B、およびCがあると仮定して、そのような例があります。1つのトランザクションでは、Aは2つの内部メッセージmsg1とmsg2を送信します。1つはbに、もう1つはCです。それらは正確な順序（最初にMSG1および次にMSG2）に従って作成されますが、MSG1がMSG2の前に処理されることを決定することはできません。これは、AからB、AからCへのルーティングが長さの長さと検証とは異なる可能性があるためです。これらの契約が異なるシャードチェーンにある場合、1つのメッセージがターゲット契約に到達するために複数のブロックが必要になる場合があります。つまり、図に示すように、2つの可能な取引パスがあります。

4。スマートコントラクトの永続性は、データ構造に基づいてリングレス図を使用しますEVMのハッシュマップに基づく組織。TONは、異なる深度データ処理のために異なるガス価格を設定します。スマートコントラクトですべての浅いセルを占有するための多くのスパムメッセージは、正直なユーザーのストレージコストがますます高くなることを意味します。EVMでは、Hashmapのクエリの複雑さはO（1）であるため、同じガスがあり、同様の問題はありません。したがって、Ton Dapp開発者は、スマートコントラクトの無制限のデータ型を避けようとする必要があります。固定されていないデータ型が表示されると、ピースに散らばる必要があります。