Tất cả những gì bạn nên biết về kỹ thuật TON!

Bài học rút ra

TON sở hữu logic công nghệ cốt lõi tập trung vào các ứng dụng tốc độ cao: TON có nguồn gốc từ Telegram, với các giao dịch được ghi trực tiếp trên chuỗi dựa trên tin nhắn, hỗ trợ giao tiếp ngang hàng.

1. Gửi tin nhắn không đồng bộ: FunC, được chọn làm ngôn ngữ phát triển, tạo điều kiện giao tiếp giữa các nút TON thông qua việc trao đổi “tin nhắn”. Tuy nhiên, vì TON hoạt động như một chuỗi không đồng bộ, việc đưa ra khái niệm về thời gian logic (It) là rất quan trọng để đồng bộ hóa chính xác các thông điệp trên các chuỗi. Điều này đạt được bằng cách đảm bảo rằng thời gian logic (lt) của tin nhắn được thực hiện nghiêm ngặt theo thứ tự thời gian, đảm bảo việc thực hiện thông tin chính xác.
2. Cơ chế định tuyến tin nhắn Hypercube: TON sử dụng kết hợp định tuyến thông thường và định tuyến nhanh. Định tuyến thông thường chuyển các tin nhắn giữa các phân đoạn thông qua cấu trúc siêu khối liên quan đến các nút lân cận. Định tuyến nhanh kết hợp bằng chứng Merkle có thể chuyển tiếp tin nhắn dọc theo các cạnh của siêu khối, nâng cao tốc độ.
3. Sự đồng thuận PoS + BFT để phát triển hệ sinh thái: POS tránh phải tính toán nhiều trong quá trình tạo khối, mang lại hiệu quả cao hơn, chi phí thấp hơn và hiệu suất mạng được cải thiện, giúp thuận lợi cho việc triển khai thực tế các ứng dụng DAPP. Mặc dù DPOS nhanh hơn nhưng tốc độ tin cậy của nó lại chậm hơn hệ thống BFT. Do đó, TON lựa chọn cơ chế đồng thuận BFT.

Kiến trúc đa phân đoạn động của TON tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng mở rộng ứng dụng: TON tăng cường tốc độ thông qua các truy vấn song song, cải thiện độ chính xác của truy vấn với phân đoạn động và tăng cường khả năng mở rộng thông qua cấu trúc túi ô.

1. Kiến trúc đa phân đoạn động: TON bao gồm ba lớp – một chuỗi chính duy nhất, nhiều Workchain và chuỗi phân đoạn có thể tăng, giảm và phân chia linh hoạt. Mỗi chuỗi phân đoạn là một tập hợp các chuỗi tài khoản khác nhau và DAPP có thể tự động kích hoạt các chuỗi phân đoạn cụ thể.
2. Trạng thái toàn cầu có thể cập nhật nhanh chóng: Việc cập nhật trạng thái toàn cầu bao gồm một cấu trúc tương tự như DAG được gọi là “túi ô”. Nó cập nhật nhanh chóng bằng cách kết hợp tập hợp ô mới và cũ, loại bỏ gốc cũ. Đồng thời, nó áp dụng cơ chế sửa chữa khối dọc để cập nhật các khối.

TON sẽ tiếp tục tối ưu hóa khung kỹ thuật của mình trong tương lai: Thông qua việc mở rộng song song, giới thiệu các công cụ phân chia chuỗi và tăng cường kiểm tra nút, TON đặt mục tiêu duy trì lợi thế của mình về tốc độ và khả năng mở rộng.

Những thách thức mở rộng quy mô Blockchain

Khả năng mở rộng của chuỗi khối là một thách thức kỹ thuật quan trọng và là động lực chính cho sự phát triển của công nghệ chuỗi khối: Khi các ứng dụng chuỗi khối phát triển và số lượng người dùng tăng lên, các mạng chuỗi khối hiện tại thường phải đối mặt với các vấn đề về thông lượng không đủ và thời gian xác nhận giao dịch dài. Các thiết kế blockchain truyền thống hạn chế khả năng xử lý các giao dịch quy mô lớn và nhu cầu của người dùng, dẫn đến tắc nghẽn mạng, chi phí giao dịch cao và kém hiệu quả.

Những thách thức về khả năng mở rộng của blockchain chủ yếu xuất phát từ kiến trúc phân tán và cơ chế đồng thuận: Cơ chế đồng thuận và tính chất phân tán của blockchain yêu cầu mọi nút trong mạng phải xác minh và ghi lại tất cả các giao dịch, hạn chế thông lượng của mạng. Ngoài ra, tính năng bảo mật và phi tập trung của blockchain yêu cầu tất cả các nút duy trì các bản sao blockchain hoàn chỉnh, làm tăng gánh nặng về lưu trữ và truyền tải.

Để giải quyết thách thức về khả năng mở rộng blockchain, các nhà nghiên cứu đã đề xuất nhiều giải pháp mở rộng quy mô khác nhau như giải pháp Sharding, Sidechains và Lớp 2: Các phương pháp này nhằm mục đích nâng cao thông lượng và hiệu suất mạng bằng cách chia mạng thành các phân đoạn nhỏ hơn, giới thiệu các chuỗi khối độc lập hoặc xây dựng các cấu trúc bổ sung trên chuỗi chính. Tuy nhiên, các giải pháp này mang lại những thách thức kỹ thuật mới và các vấn đề bảo mật, chẳng hạn như giao tiếp giữa các phân đoạn, chuyển giao tài sản giữa các phân đoạn và thiết kế cơ chế đồng thuận.

1. Ví dụ: phân đoạn bao gồm việc chia toàn bộ mạng blockchain thành các đoạn hoặc phân đoạn nhỏ hơn, với mỗi phân đoạn xử lý độc lập một phần giao dịch và dữ liệu. Mặc dù cơ chế này có thể cải thiện hiệu suất và thông lượng mạng tổng thể nhưng nó vẫn phải đối mặt với những thách thức liên quan đến tính bảo mật và tính nhất quán của giao tiếp giữa các phân đoạn và giao dịch giữa các phân đoạn. Ngoài ra, các cơ chế sharding phải giải quyết việc thiết kế và triển khai các cơ chế đồng thuận để đảm bảo tính nhất quán và bảo mật của mạng tổng thể.
2. Công nghệ Sidechain liên quan đến việc tạo và chạy các chuỗi khối độc lập được kết nối với chuỗi chính trong mạng chuỗi khối. Sidechain tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển tài sản hai chiều với chuỗi chính trong khi có các quy tắc và chức năng riêng. Nguyên tắc cơ bản của công nghệ sidechain là xử lý một số giao dịch trên sidechain, giảm bớt gánh nặng cho chuỗi chính và mang lại khả năng mở rộng và tính linh hoạt cao hơn. Tuy nhiên, sidechain yêu cầu các cơ chế và giao thức an toàn để đảm bảo an toàn và nhất quán tài sản trong quá trình chuyển tài sản hai chiều. Ngoài ra, việc thiết kế và triển khai chuỗi bên phải xem xét tính tương thích và khả năng tương tác với chuỗi chính.
3. Mặt khác, Rollup lưu trữ một lượng lớn dữ liệu giao dịch ngoài chuỗi trong sidechain và gửi thông tin tóm tắt về các giao dịch này đến chuỗi chính để xác minh. Ưu điểm của nó nằm ở việc cải thiện đáng kể khả năng mở rộng và hiệu suất của mạng blockchain bằng cách lưu trữ dữ liệu giao dịch ngoài chuỗi và sử dụng chuỗi chính để xác minh. Tuy nhiên, vẫn tồn tại những lo ngại về tính tập trung và bảo mật với phương pháp Rollup.
4. Các cơ chế đồng thuận mới, chẳng hạn như Bằng chứng lịch sử (POH) của Solana, liên kết dấu thời gian với mỗi giao dịch, cung cấp chuỗi thời gian có thể kiểm chứng được cho chuỗi khối. Trình tự thời gian này có thể được sử dụng để xác minh thứ tự và thời gian giao dịch, giảm chi phí liên lạc và sự chậm trễ trong quá trình đồng thuận. Trong khi Solana tuyên bố TPS lên tới 65.000, thì thông lượng dữ liệu thực tế, xét đến giao tiếp giữa các nút, là khoảng 6-8k TPS (khoảng 4-5k hàng ngày).

Chuỗi khối TON, có nguồn gốc từ Telegram, được hình thành với ý tưởng phục vụ cơ sở người dùng khổng lồ: Telegram là một trong những nền tảng xã hội phổ biến nhất thế giới, tự hào với hơn 800 triệu người dùng hoạt động hàng tháng và truyền hàng tỷ tin nhắn trong phần mềm mỗi ngày. TON, là bước đột phá của Telegram vào web3, ngay từ đầu đã được thiết kế để phục vụ hàng tỷ người dùng thay vì chỉ một cơ sở người dùng nhỏ.

Kiến trúc kỹ thuật của TON

Thiết kế đa chuỗi phân chia vô hạn thích ứng

Phân mảnh của TON là từ dưới lên: Trong khi các sơ đồ phân mảnh blockchain thông thường thường áp dụng cách tiếp cận từ trên xuống, trước tiên hãy thiết lập một chuỗi khối duy nhất rồi chia nhỏ thành các chuỗi tương tác để nâng cao hiệu suất, thì phân mảnh của TON lại áp dụng cách tiếp cận từ dưới lên. Nó tổ chức các chuỗi tài khoản này thành các chuỗi phân đoạn, tạo thành Shardchain, trong đó Workchain tồn tại hoàn toàn ở dạng ảo hoặc logic. TON đạt được quá trình xử lý giao dịch song song trên nhiều chuỗi, được gọi là “blockchain của các chuỗi khối”. Cách tiếp cận này có hiệu quả tăng cường hiệu suất hệ thống.

TON có kiến trúc phân mảnh động, bao gồm chuỗi chính, chuỗi công việc và chuỗi phân đoạn: Chuỗi chính phối hợp, trong khi quá trình xử lý giao dịch thực tế diễn ra trong nhiều chuỗi công việc và chuỗi phân đoạn khác nhau. Ngoài ra, shending của TON rất năng động, với mỗi tài khoản hoạt động như một shardchain. Chúng có thể kết hợp một cách thích ứng thành các chuỗi phân đoạn lớn hơn dựa trên sự tương tác giữa các tài khoản để giải quyết nhu cầu mở rộng linh hoạt.

1. Masterchain: Chỉ có một, bao gồm các tham số giao thức, bộ trình xác thực, phần chia sẻ tương ứng và ghi lại các chuỗi công việc đang hoạt động hiện tại cũng như các chuỗi phân đoạn phụ của chúng. Các chuỗi thấp hơn gửi hàm băm khối mới nhất tới chuỗi chính để đảm bảo xác định trạng thái mới nhất khi cần truy xuất thông báo chuỗi chéo.

Nếu sharding đạt đến giới hạn, mỗi shardchain sẽ chỉ lưu trữ một tài khoản hoặc hợp đồng thông minh. Điều này dẫn đến nhiều “chuỗi tài khoản” mô tả trạng thái và chuyển đổi của các tài khoản riêng lẻ, với các chuỗi này truyền thông tin lẫn nhau, hình thành Workchain thông qua Shardchains.

1. Workchain: Đây là một khái niệm ảo tồn tại dưới dạng tập hợp các Shardchain, với hệ thống hỗ trợ lên tới 2^32 Workchain. Mỗi Workchain có thể tùy chỉnh linh hoạt các quy tắc, chẳng hạn như loại giao dịch, loại mã thông báo, hợp đồng thông minh và định dạng địa chỉ, miễn là đáp ứng các tiêu chuẩn về khả năng tương tác. Tuy nhiên, Workchain phải chia sẻ cùng một định dạng hàng đợi tin nhắn để trao đổi tin nhắn hiệu quả, ngụ ý đảm bảo bảo mật tương tự cho tất cả các Workchain.
2. Shardchain: Để nâng cao hiệu quả xử lý, Shardchain tự động phân tách khi tải cao và hợp nhất khi tải giảm. Mỗi Workchain tiếp tục chia thành các Shardchain (tối đa 2^60). Shardchain phân phối công việc trên tất cả các Shardchain, với mỗi Shardchain chỉ phục vụ một phần của bộ sưu tập tài khoản.

Cơ chế truyền thông tin

Tin nhắn: Vì TON sử dụng hàm send_raw_message của FunC để phát triển ngôn ngữ của nó nên các tin nhắn được truyền bởi các nút TON được gọi là “tin nhắn”. Một giao dịch trong TON bao gồm một tin nhắn gửi đến ban đầu kích hoạt nó và một tập hợp các tin nhắn gửi đi được gửi đến các hợp đồng khác;

Định tuyến Hypercube: Cơ chế nhắn tin có cấu trúc ba chiều cho phép các tin nhắn được tạo trong một khối của chuỗi phân đoạn được gửi và xử lý nhanh chóng đến khối tiếp theo của chuỗi phân đoạn mục tiêu.

Gửi tin nhắn không đồng bộ

Cuộc gọi không đồng bộ đặt ra thách thức đồng bộ hóa: Trong chuỗi khối đồng bộ, giao dịch có thể bao gồm nhiều cuộc gọi hợp đồng thông minh. Trong các hệ thống không đồng bộ, người dùng không thể nhận được phản hồi kịp thời từ hợp đồng thông minh mục tiêu trong cùng một giao dịch. Sự chậm trễ này là do các cuộc gọi hợp đồng có thể cần nhiều khối để xử lý và khoảng cách định tuyến giữa các khối nguồn và đích ảnh hưởng đến quá trình này.

Để đạt được khả năng phân chia vô hạn, điều cần thiết là phải đảm bảo sự song song hoàn toàn của các tin nhắn, dẫn đến việc đưa ra khái niệm về thời gian logic: Trong TON, mỗi giao dịch chỉ thực hiện trên một hợp đồng thông minh duy nhất và giao tiếp giữa các hợp đồng bằng tin nhắn. Điều này đưa ra khái niệm về thời gian logic trong các chuỗi không đồng bộ, cho phép đồng bộ hóa thông điệp giữa các chuỗi. Mỗi tin nhắn có thời gian logic hoặc thời gian Lamport (sau đây gọi là lt). Thời gian này được sử dụng để theo dõi mối quan hệ giữa các sự kiện và xác định trình xác thực sự kiện nào cần xử lý trước.

Logic thực thi được đảm bảo bằng cách tuân thủ nghiêm ngặt thứ tự thực hiện của tin nhắn lt: Tin nhắn được gửi từ tài khoản và các giao dịch xảy ra trên tài khoản được sắp xếp theo thứ tự nghiêm ngặt, với lt giao dịch được tạo lớn hơn lt tin nhắn. Ngoài ra, lt của tin nhắn được gửi trong giao dịch hoàn toàn lớn hơn lt của giao dịch kích hoạt tin nhắn. Trong trường hợp có nhiều tin nhắn, những tin nhắn có lt thấp hơn sẽ được xử lý sớm hơn.

Cơ chế định tuyến tin nhắn Hypercube

TON sử dụng thực thi song song với Định tuyến nhanh + Định tuyến chậm:

Định tuyến chậm: Phương pháp xử lý thông tin chuỗi chéo truyền thống và ổn định hơn, trong đó thông tin được đóng gói thành một khối trên chuỗi nguồn và sau đó được chuyển tiếp từ chuỗi phân đoạn này sang chuỗi phân đoạn khác thông qua bộ chuyển tiếp. Nhiều chuỗi phân đoạn trung gian cũng có thể được sử dụng để truyền tải. Tất cả các chuỗi phân đoạn tạo thành một biểu đồ “siêu khối” và các thông điệp được truyền dọc theo các cạnh của siêu khối này. Sau khi được xác thực bởi người xác thực, thông tin sẽ được đóng gói vào một khối khác.

Ưu điểm của Định tuyến chậm nằm ở tính bảo mật và phân cấp cao hơn, vì tất cả thông tin cần phải trải qua quy trình xác nhận khối hoàn chỉnh. Đối với mạng siêu khối gồm các chuỗi phân đoạn có tỷ lệ N, số tuyến đường hop = log16(N). Do đó, chỉ cần 4 nút định tuyến để hỗ trợ một triệu chuỗi phân đoạn.

Định tuyến nhanh: Trong Định tuyến chậm, các thông báo truyền dọc theo các cạnh của siêu khối. Để tăng tốc, Định tuyến nhanh cho phép người xác thực chuỗi phân đoạn đích xử lý trước tin nhắn, cung cấp bằng chứng Merkle và gửi biên nhận để hủy tin nhắn đang truyền.

Định tuyến nhanh nhanh hơn (các nút có thể tìm thấy đường dẫn tối ưu) và ngăn chặn việc phân phối kép. Tuy nhiên, nó không thể thay thế Định tuyến chậm vì người xác thực không bị phạt nếu làm mất biên lai, gây ra rủi ro bảo mật nhất định.

Trạng thái toàn cầu của một chuỗi khối phân mảnh

“Túi ô”: Một tập hợp các ô được cập nhật theo cách tương tự như Đồ thị tuần hoàn có hướng (DAG). Điều này liên quan đến việc biểu diễn trạng thái mới dưới dạng một “túi ô” khác có gốc riêng, sau đó kết hợp các nhóm ô mới và cũ đồng thời loại bỏ gốc cũ.

Sửa chữa khối dọc: Trong chuỗi phân đoạn TON, mỗi khối không chỉ là một khối duy nhất mà là một chuỗi. Khi cần sửa một khối trong chuỗi phân đoạn bị lỗi, một khối mới sẽ được gửi đến “chuỗi khối dọc” để thay thế khối đó.

Đoàn kết

Mạng POS bao gồm ba vai trò:

1. Nút xác thực: Những người tham gia duy trì an ninh mạng bằng cách đặt cược 300.000 TON khi đáp ứng các yêu cầu về phần cứng. Các khối được tạo bởi 100 đến 1000 nút được chọn, được bầu hàng tháng. Trong nhiệm kỳ của mình, các nút được bầu sẽ được chia thành nhiều nhóm làm việc để tạo các khối mới. Mỗi khối mới yêu cầu chữ ký từ hơn 2/3 số nút đặt cọc trong nhóm làm việc để được coi là tạo thành công. Hành vi ác ý có thể dẫn đến chém và bị loại.
2. Fisherman: Đóng vai trò là người giám sát bằng cách gửi bằng chứng không hợp lệ để kiểm tra xem các nút xác thực có siêng năng hoàn thành nhiệm vụ xác minh của họ hay không.
3. Người đề cử: Đề xuất các khối ứng cử viên chuỗi phân đoạn mới cho các nút xác thực. Nếu khối được chọn, người quản lý sẽ thu được lợi nhuận. Họ chịu trách nhiệm xác minh trạng thái của chuỗi phân đoạn và dữ liệu chuỗi phân đoạn lân cận rồi gửi nó đến các nút xác thực.

BFT (Dung sai lỗi Byzantine): TON, sau khi cân nhắc các tùy chọn, chọn BFT thay vì DPOS vì mức độ tin cậy và tốc độ cao hơn, mặc dù DPOS nhanh hơn.

Khung mới của TON có thể hỗ trợ truyền thông tin tốc độ cao của TG

TON đạt được tốc độ giao dịch cao và tính hữu hạn thông qua kiến trúc đa phân đoạn động: Mỗi ví người dùng trong TON có thể có chuỗi riêng và cơ sở lý thuyết cho TPS cao bao gồm tính toán song song các phân đoạn, hỗ trợ giao tiếp giữa các phân đoạn tức thì và hỗ trợ TVM tính toán không đồng bộ.

TON mang lại khả năng mở rộng cao hơn thông qua cơ chế truyền thông tin: Trong chuỗi khối TON, các lệnh gọi giữa các hợp đồng thông minh là không đồng bộ chứ không phải nguyên tử. Điều này có nghĩa là khi một hợp đồng thông minh gọi một hợp đồng thông minh khác, cuộc gọi không được thực hiện ngay lập tức mà được xử lý trong một số khối trong tương lai sau khi giao dịch kết thúc. Thiết kế này cho phép khả năng mở rộng cao hơn vì nó không yêu cầu hoàn thành tất cả quá trình xử lý giao dịch trong một khối duy nhất.

TON sẽ tiếp tục tối ưu hóa khung kỹ thuật trong tương lai…

Lộ trình kỹ thuật của TON sẽ liên tục nâng cao lợi thế về tốc độ và khả năng mở rộng của TON:

1. Tách người sắp xếp và người xác thực.
2. Cải thiện khả năng mở rộng và tốc độ: Cho phép TON đạt được sự mở rộng song song trong việc xử lý một số lượng lớn giao dịch.
3. Hướng dẫn và công cụ phân chia chuỗi: Sắp xếp các hướng dẫn và ví dụ về mã để xử lý khối lượng công việc TON cao trong các sàn giao dịch, hệ thống thanh toán và dịch vụ TON.
4. Tăng cường sự phối hợp giữa các nút xác thực: Tăng cường và cải thiện việc phát hiện và trừng phạt những người xác nhận hoạt động kém.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm:

1. Bài viết này được in lại từ [community.tonup]. Tất cả bản quyền thuộc về tác giả gốc [Kiwi từ Hiệp hội chuỗi khối PKU]. Nếu có ý kiến phản đối việc tái bản này, vui lòng liên hệ với nhóm Gate Learn , họ sẽ xử lý kịp thời.
2. Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm pháp lý: Các quan điểm và ý kiến trình bày trong bài viết này chỉ là của tác giả và không cấu thành bất kỳ lời khuyên đầu tư nào.
3. Việc dịch bài viết sang các ngôn ngữ khác được thực hiện bởi nhóm Gate Learn. Trừ khi được đề cập, việc sao chép, phân phối hoặc đạo văn các bài viết đã dịch đều bị cấm.