كل ما يجب أن تعرفه عن تقنيات TON!

الوجبات السريعة الرئيسية

تمتلك TON منطقًا تقنيًا أساسيًا يتمحور حول التطبيقات عالية السرعة: TON نشأت من Telegram، مع تسجيل المعاملات مباشرة على السلسلة استنادًا إلى الرسائل، مما يدعم التواصل بين الأقران.

1. تسليم الرسائل غير المتزامن: تعمل FunC، التي تم اختيارها كلغة تطوير، على تسهيل التواصل بين عقد TON من خلال تبادل «الرسائل». ومع ذلك، نظرًا لأن TON تعمل كسلسلة غير متزامنة، فإن تقديم مفهوم الوقت المنطقي (It) يعد أمرًا بالغ الأهمية لمزامنة الرسائل بشكل صحيح عبر السلاسل. يتم تحقيق ذلك من خلال ضمان تنفيذ الوقت المنطقي (lt) للرسائل بدقة بترتيب زمني، مما يضمن التنفيذ الدقيق للمعلومات.
2. آلية توجيه رسائل Hypercube: تستخدم TON مزيجًا من التوجيه العادي والتوجيه السريع. يمرر التوجيه العادي الرسائل بين الأجزاء من خلال بنية hypercube تتضمن العقد المتجاورة. يتضمن التوجيه السريع براهين Merkle التي يمكنها نقل الرسائل على طول حواف hypercube، مما يعزز السرعة.
3. إجماع PoS + BFT لتطوير النظام البيئي: تتجنب POS الحسابات المكثفة أثناء عملية إنشاء الكتل، مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة وانخفاض التكاليف وتحسين أداء الشبكة، مما يجعلها مواتية للتنفيذ العملي لتطبيقات DAPP. في حين أن DPOS أسرع، فإن سرعة الثقة الخاصة بها أبطأ من أنظمة BFT. لذلك، تختار TON آلية إجماع BFT.

تعمل بنية TON الديناميكية متعددة الأجزاء على تسهيل قابلية تطوير التطبيق: تعمل TON على تحسين السرعة من خلال الاستعلامات المتوازية، وتحسين دقة الاستعلام من خلال التقسيم الديناميكي، وتعزيز القابلية للتوسعة من خلال هيكل كيس من الخلايا.

1. بنية ديناميكية متعددة الأجزاء: تتكون TON من ثلاث طبقات - سلسلة رئيسية واحدة وسلاسل عمل متعددة وسلاسل منفصلة يمكنها الزيادة والنقصان والانقسام بشكل ديناميكي. كل سلسلة مشاركة عبارة عن مجموعة من سلاسل الحسابات المختلفة، ويمكن للتطبيقات اللامركزية تنشيط سلاسل مشاركة محددة بشكل مستقل.
2. حالة عالمية قابلة للتحديث بسرعة: يتضمن تحديث الحالة العالمية بنية مشابهة لـ DAG تسمى «حقيبة الخلايا». يتم تحديثه بسرعة من خلال الجمع بين مجموعة جديدة وقديمة من الخلايا وإزالة الجذر القديم. في نفس الوقت، تتبنى آلية إصلاح الكتلة العمودية لتحديث الكتل.

ستواصل TON تحسين إطارها الفني في المستقبل: من خلال التوسع الموازي، وإدخال أدوات تقسيم السلسلة، وتعزيز عمليات فحص العقد، تهدف TON إلى الحفاظ على مزاياها في السرعة وقابلية التوسع.

تحديات توسيع بلوكشين

تعد قابلية تطوير Blockchain تحديًا تقنيًا مهمًا ومحركًا رئيسيًا لتطوير تقنية blockchain: مع نمو تطبيقات blockchain وزيادة أعداد المستخدمين، غالبًا ما تواجه شبكات blockchain الحالية مشكلات تتعلق بالإنتاجية غير الكافية وأوقات تأكيد المعاملات الطويلة. وتحد تصميمات بلوكتشين التقليدية من قدرتها على التعامل مع المعاملات واسعة النطاق ومتطلبات المستخدمين، مما يؤدي إلى ازدحام الشبكة وارتفاع تكاليف المعاملات وعدم الكفاءة.

تنبع تحديات قابلية تطوير بلوكتشين بشكل أساسي من البنية الموزعة وآليات الإجماع: تتطلب آلية الإجماع والطبيعة الموزعة لبلوكتشين من كل عقدة في الشبكة التحقق من جميع المعاملات وتسجيلها، مما يحد من إنتاجية الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب ميزات الأمان واللامركزية في بلوكتشين أن تحتفظ جميع العقد بنسخ بلوكتشين كاملة، مما يزيد العبء على التخزين والنقل.

ولمواجهة التحدي المتمثل في قابلية تطوير بلوكتشين، اقترح الباحثون العديد من حلول التوسع مثل حلول Sharding و Sidechains و Layer 2: تهدف هذه الأساليب إلى تعزيز إنتاجية الشبكة وأدائها من خلال تقسيم الشبكة إلى شرائح أصغر، أو إدخال سلاسل بلوكشين مستقلة، أو إنشاء هياكل إضافية على السلسلة الرئيسية. ومع ذلك، فإن هذه الحلول تجلب تحديات تقنية جديدة ومشكلات أمنية، مثل الاتصال بين الأسهم، وعمليات نقل الأصول عبر الأسهم، وتصميم آلية الإجماع.

1. فالتقسيم، على سبيل المثال، ينطوي على تقسيم شبكة بلوكتشين بأكملها إلى أجزاء أو أجزاء أصغر، مع معالجة كل جزء بشكل مستقل لجزء من المعاملات والبيانات. وعلى الرغم من أن هذه الآلية يمكنها تحسين الإنتاجية الإجمالية للشبكة وأدائها، إلا أنها لا تزال تواجه تحديات تتعلق بأمان واتساق الاتصالات بين الأجزاء والمعاملات عبر الأجزاء. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتناول آليات التقسيم تصميم وتنفيذ آليات الإجماع لضمان اتساق الشبكة وأمانها بشكل عام.
2. تتضمن تقنية Sidechain إنشاء وتشغيل سلاسل بلوكشين مستقلة متصلة بالسلسلة الرئيسية داخل شبكة بلوكتشين. تعمل Sidechains على تسهيل عمليات نقل الأصول ثنائية الاتجاه مع السلسلة الرئيسية مع وجود قواعدها ووظائفها الخاصة. يتمثل المبدأ الأساسي لتقنية السلسلة الجانبية في معالجة بعض المعاملات على السلسلة الجانبية، وتخفيف عبء السلسلة الرئيسية وتوفير قابلية أعلى للتطوير والمرونة. ومع ذلك، تتطلب السلاسل الجانبية آليات وبروتوكولات آمنة لضمان سلامة الأصول والاتساق في عمليات نقل الأصول ثنائية الاتجاه. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يأخذ تصميم وتنفيذ السلاسل الجانبية في الاعتبار التوافق وقابلية التشغيل البيني مع السلسلة الرئيسية.
3. من ناحية أخرى، تقوم Rollup بتخزين حجم كبير من بيانات المعاملات خارج السلسلة في سلسلة جانبية وتقدم معلومات موجزة عن هذه المعاملات إلى السلسلة الرئيسية للتحقق منها. تكمن ميزتها في تحسين قابلية التوسع والأداء لشبكة blockchain بشكل كبير من خلال تخزين بيانات المعاملات خارج السلسلة واستخدام السلسلة الرئيسية للتحقق. ومع ذلك، توجد مخاوف بشأن المركزية والأمن مع نهج التجميع.
4. وتقوم آليات الإجماع الجديدة، مثل دليل سولانا للتاريخ (POH)، بربط الطوابع الزمنية بكل معاملة، مما يوفر تسلسلاً زمنيًا يمكن التحقق منه لبلوكتشين. يمكن استخدام هذا التسلسل الزمني للتحقق من ترتيب المعاملة والوقت، مما يقلل من تكاليف الاتصال والتأخير في عملية الإجماع. بينما يدعي Solana أن TPS يصل إلى 65000، فإن معدل نقل البيانات الفعلي، مع الأخذ في الاعتبار الاتصال من عقدة إلى عقدة، يبلغ حوالي 6-8 آلاف TPS (يوميًا حوالي 4-5 آلاف).

تم تصميم TON blockchain، الذي نشأ من Telegram، بفكرة خدمة قاعدة مستخدمين ضخمة: Telegram هي واحدة من أكثر المنصات الاجتماعية شعبية في العالم، حيث تضم أكثر من 800 مليون مستخدم نشط شهريًا وتنقل مليارات الرسائل داخل البرنامج يوميًا. تم تصميم TON، باعتباره غزو Telegram للويب 3، منذ البداية لتلبية احتياجات مليارات المستخدمين بدلاً من مجرد قاعدة مستخدمين صغيرة.

البنية التقنية لـ TON

تصميم متكيف ومنقسم متعدد السلاسل

يتم تقسيم TON من الأسفل إلى الأعلى: في حين أن مخططات تقسيم blockchain التقليدية تعتمد عادةً نهجًا من أعلى إلى أسفل، حيث يتم إنشاء بلوكشين واحد أولاً ثم تقسيمه إلى سلاسل بلوكشين تفاعلية لتحسين الأداء، فإن تقسيم TON يأخذ نهجًا من الأسفل إلى الأعلى. وهي تنظم سلاسل الحسابات هذه في سلاسل مشتركة، وتشكل سلسلة Shardchain، حيث توجد سلاسل العمل في أشكال افتراضية أو منطقية بحتة. تحقق TON معالجة المعاملات الموازية عبر سلاسل متعددة، يشار إليها باسم «بلوكتشين للبلوكشين». هذا النهج يعزز أداء النظام بشكل فعال.

تتميز TON ببنية تجزئة ديناميكية، تتكون من السلسلة الرئيسية وسلسلة العمل وسلسلة التجزئة: تنسق السلسلة الرئيسية، بينما تتم معالجة المعاملات الفعلية داخل سلاسل العمل وسلاسل التجزئة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تتسم مشاركة TON بالديناميكية، حيث يعمل كل حساب كسلسلة مشاركة. يمكن دمجها بشكل تكيفي في سلاسل مشاركة أكبر استنادًا إلى التفاعلات بين الحسابات لتلبية احتياجات التوسع الديناميكي.

1. Masterchain: هناك واحدة فقط تشمل معلمات البروتوكول ومجموعات المدققين والمشاركات المقابلة وتسجيل سلاسل العمل النشطة الحالية وسلاسل التجزئة التابعة لها. ترسل السلاسل السفلية أحدث تجزئة للكتل إلى السلسلة الرئيسية لضمان تحديد أحدث حالة عندما يكون استرداد الرسائل عبر السلاسل ضروريًا.

إذا وصلت المشاركة إلى الحد الأقصى، فستقوم كل سلسلة مشاركة بتخزين حساب واحد فقط أو عقد ذكي. ينتج عن هذا العديد من «سلاسل الحسابات» التي تصف حالة وتحولات الحسابات الفردية، حيث تنقل هذه السلاسل المعلومات بشكل متبادل، وتشكل Workchain من خلال Shardchains.

1. Workchain: إنه مفهوم افتراضي موجود كمجموعة من Shardchains، حيث يدعم النظام ما يصل إلى 2 ^ 32 سلسلة عمل. يمكن لكل Workchain تخصيص القواعد بمرونة، مثل أنواع المعاملات وأنواع الرموز والعقود الذكية وتنسيقات العناوين، طالما تم استيفاء معايير قابلية التشغيل البيني. ومع ذلك، يجب أن تشترك Workchains في نفس تنسيق قائمة انتظار الرسائل لتبادل الرسائل بكفاءة، مما يعني ضمانات أمان مماثلة لجميع سلاسل العمل.
2. Shardchain: لتعزيز كفاءة المعالجة، تنقسم Shardchains تلقائيًا أثناء الأحمال العالية وتندمج أثناء انخفاض الأحمال. تنقسم كل سلسلة عمل أيضًا إلى Shardchains (حتى 2 ^ 60). تقوم Shardchains بتوزيع العمل عبر جميع سلاسل Shardchains، حيث يقدم كل منها جزءًا فقط من مجموعة الحسابات.

آليات نقل المعلومات

الرسالة: نظرًا لأن TON تستخدم وظيفة send_raw_message الخاصة بـ FunC لتطوير لغتها، فإن الرسائل التي يتم تمريرها بواسطة عقد TON تسمى «الرسائل». تتكون المعاملة في TON من رسالة واردة تقوم بتشغيلها في البداية ومجموعة من الرسائل الصادرة التي يتم إرسالها إلى عقود أخرى؛

توجيه Hypercube: آلية مراسلة منظمة ثلاثية الأبعاد تتيح إرسال الرسائل التي تم إنشاؤها في كتلة واحدة من السلسلة المجزأة ومعالجتها بسرعة إلى الكتلة التالية من السلسلة المجزأة المستهدفة.

تسليم الرسائل غير المتزامن

تشكل المكالمات غير المتزامنة تحديات المزامنة: في سلاسل الكتل المتزامنة، يمكن أن تتضمن المعاملات مكالمات عقود ذكية متعددة. في الأنظمة غير المتزامنة، لا يمكن للمستخدمين تلقي ردود فورية من العقد الذكي المستهدف في نفس المعاملة. يرجع هذا التأخير إلى أن مكالمات العقد قد تستغرق عدة كتل للمعالجة، كما أن مسافة التوجيه بين كتل المصدر والوجهة تؤثر على هذه العملية.

لتحقيق التقسيم اللانهائي، من الضروري ضمان التوازي الكامل للرسائل، مما يؤدي إلى إدخال مفهوم الوقت المنطقي: في TON، يتم تنفيذ كل معاملة فقط على عقد ذكي واحد وتتواصل بين العقود باستخدام الرسائل. يقدم هذا مفهوم الوقت المنطقي في السلاسل غير المتزامنة، مما يتيح مزامنة الرسائل بين السلاسل. كل رسالة لها وقتها المنطقي أو وقت Lamport (يشار إليه فيما بعد باسم lt). يتم استخدام هذا الوقت لتتبع العلاقات بين الأحداث وتحديد الأحداث التي يحتاج المدققون إلى معالجتها أولاً.

يتم ضمان منطق التنفيذ من خلال اتباع ترتيب تنفيذ الرسالة lt بدقة: يتم ترتيب الرسائل المرسلة من الحساب والمعاملات التي تحدث على الحساب بدقة، مع وجود عدد كبير من المعاملات التي تم إنشاؤها أكبر من عدد الرسائل. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدد الرسائل المرسلة في المعاملة أكبر بكثير من كمية المعاملة التي تؤدي إلى تشغيل الرسائل. في حالة الرسائل المتعددة، تتم معالجة الرسائل ذات الحد الأدنى في وقت سابق.

آلية توجيه الرسائل Hypercube

يستخدم TON التنفيذ المتوازي مع التوجيه السريع+التوجيه البطيء:

التوجيه البطيء: طريقة أكثر استقرارًا وتقليدية لمعالجة المعلومات عبر السلاسل، حيث يتم تجميع المعلومات في كتلة على سلسلة المصدر ثم نقلها من سلسلة أجزاء إلى أخرى من خلال مرحل. يمكن أيضًا استخدام سلاسل الأجزاء الوسيطة المتعددة للإرسال. تشكل جميع سلاسل الأجزاء رسمًا بيانيًا لـ «hypercube»، وتنتشر الرسائل على طول حواف هذا المكعب الفائق. بعد التحقق من الصحة من قبل المدققين، يتم تجميع المعلومات في كتلة أخرى.

تكمن ميزة التوجيه البطيء في زيادة الأمان واللامركزية، حيث يجب أن تمر جميع المعلومات بعملية تأكيد الكتلة الكاملة. بالنسبة لشبكة hypercube من سلاسل الأجزاء بمقياس N، فإن عدد المسارات hop = log16 (N). لذلك، هناك حاجة إلى 4 نقاط توجيه فقط لدعم مليون سلسلة أجزاء.

التوجيه السريع: في التوجيه البطيء، تنتشر الرسائل على طول حواف hypercube. وللتعجيل، يسمح التوجيه السريع لمدققي سلسلة أجزاء الوجهة بمعالجة الرسالة مسبقًا، وتقديم إثبات من Merkle، وإرسال إيصال لتدمير الرسالة المرسلة.

التوجيه السريع أسرع (يمكن للعقد العثور على المسار الأمثل) ويمنع التسليم المزدوج. ومع ذلك، لا يمكن أن يحل محل التوجيه البطيء لأن المدققين لا يعاقبون لفقدان الإيصالات، مما يشكل خطرًا أمنيًا معينًا.

الحالة العالمية لبلوكتشين المجزأة

«حقيبة الخلايا»: مجموعة من الخلايا يتم تحديثها بطريقة مشابهة للرسم البياني غير الدوري الموجه (DAG). يتضمن ذلك تمثيل الحالة الجديدة كـ «كيس خلايا» آخر له جذره الخاص، ثم دمج مجموعات الخلايا الجديدة والقديمة مع إزالة الجذر القديم في نفس الوقت.

إصلاح الكتلة العمودية: في سلاسل TON shard، لا تكون كل كتلة مجرد كتلة واحدة بل سلسلة. عندما يكون من الضروري إصلاح كتلة في سلسلة أجزاء خاطئة، سيتم إرسال كتلة جديدة إلى «سلسلة الكتل الرأسية» لاستبدال الكتلة.

توافق الآراء

تتكون شبكة POS من ثلاثة أدوار:

1. نقاط التحقق: المشاركون في الحفاظ على أمان الشبكة من خلال تكديس 300,000 طن عند تلبية متطلبات الأجهزة. يتم إنشاء الكتل من 100 إلى 1000 عقدة محددة، ويتم انتخابها شهريًا. خلال فترة ولايتها، يتم تقسيم العقد المنتخبة إلى مجموعات عمل متعددة لإنشاء كتل جديدة. تتطلب كل كتلة جديدة توقيعات من أكثر من ثلثي العقد المخزنة في مجموعة العمل ليتم اعتبارها تم إنشاؤها بنجاح. قد يؤدي السلوك الضار إلى خفض الأهلية وعدم الأهلية.
2. الصياد: يعمل كمشرف عن طريق إرسال دليل غير صالح للتحقق مما إذا كانت نقاط التحقق قد أكملت مهام التحقق الخاصة بها بجد.
3. المُرشِّح: يقترح الكتل المرشحة الجديدة لسلسلة الأجزاء على عُقد المصادقة. إذا تم اختيار الكتلة، فإن المنسق يربح. إنهم مسؤولون عن التحقق من حالة سلسلة الأجزاء وبيانات سلسلة الأجزاء المجاورة وإرسالها إلى عقد التحقق.

BFT (قدرة تحمل الأعطال على نحو بيزنطي): تختار TON، بعد خيارات قياس الوزن، BFT بدلاً من DPOS لمستوى الثقة والسرعة الأعلى، على الرغم من سرعة DPOS.

يمكن لإطار TON الجديد دعم نقل المعلومات عالي السرعة من TG

تحقق TON سرعة المعاملات العالية والنهائية من خلال بنية ديناميكية متعددة الأجزاء: يمكن أن يكون لكل محفظة مستخدم في TON سلسلة خاصة بها، ويتضمن الأساس النظري لـ TPS العالي الحساب المتوازي للأجزاء، ودعم الاتصال الفوري عبر الأجزاء، ودعم TVM للحساب غير المتزامن.

توفر TON قابلية تطوير أعلى من خلال آلية تمرير المعلومات: في TON blockchain، تكون المكالمات بين العقود الذكية غير متزامنة وليست ذرية. هذا يعني أنه عندما يتصل أحد العقود الذكية بآخر، لا يتم تنفيذ المكالمة على الفور ولكن تتم معالجتها في بعض الكتل المستقبلية بعد انتهاء المعاملة. يسمح هذا التصميم بقابلية تطوير أعلى لأنه لا يتطلب إكمال جميع عمليات معالجة المعاملات في كتلة واحدة.

ستواصل TON تحسين الإطار الفني في المستقبل...

ستعمل خارطة الطريق الفنية لـ TON باستمرار على تعزيز مزايا السرعة وقابلية التوسع لـ TON:

1. فصل أجهزة الفرز والمدققين.
2. قابلية التوسع وتحسين السرعة: تمكين TON من تحقيق التوسع الموازي في التعامل مع عدد كبير من المعاملات.
3. أدلة وأدوات تقسيم السلسلة: تنظيم الأدلة وأمثلة التعليمات البرمجية للتعامل مع الأحمال الكبيرة من أعمال TON في البورصات وأنظمة الدفع وخدمات TON.
4. تعزيز التنسيق بين نقاط المصادقة: تعزيز وتحسين اكتشاف ومعاقبة المدققين ذوي الأداء الضعيف.

إخلاء المسؤولية：

1. تمت إعادة طباعة هذه المقالة من [community.tonup]. جميع حقوق الطبع والنشر تنتمي إلى المؤلف الأصلي [Kiwi من جمعية PKU blockchain]. إذا كانت هناك اعتراضات على إعادة الطبع هذه، فيرجى الاتصال بفريق Gate Learn ، وسيتعاملون معها على الفور.
2. إخلاء المسؤولية: الآراء ووجهات النظر الواردة في هذه المقالة هي فقط آراء المؤلف ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة المقالة إلى لغات أخرى بواسطة فريق Gate Learn. ما لم يُذكر ذلك، يُحظر نسخ المقالات المترجمة أو توزيعها أو سرقتها.