TON: Diseño de cadena de bloques de alta concurrencia y alta escalabilidad

TON es una red de computación descentralizada que incluye una cadena principal y múltiples componentes. Fue desarrollada inicialmente por un equipo y ahora es mantenida por una comunidad global de contribuyentes independientes. En 2017, el equipo de desarrollo comenzó a explorar soluciones de cadena de bloques, y debido a que no había ninguna cadena L1 existente que pudiera soportar su gran base de usuarios, decidieron diseñar su propia cadena de bloques. En 2018, el equipo lanzó una venta de tokens. En 2020, debido a problemas regulatorios, el equipo de desarrollo original se retiró del proyecto, y un grupo de desarrolladores de código abierto asumió el repositorio de código, cambiando su nombre a The Open Network y continuando con el desarrollo.

Como un entorno de ejecución descentralizado, TON necesita enfrentar problemas de alta concurrencia de solicitudes y grandes volúmenes de datos. Actualmente, otras cadenas de bloques de alto rendimiento tienen una TPS máxima comprobada de solo alrededor de 65000, lo que dificulta satisfacer la demanda de TPS de millones. Además, a medida que se expande la escala de las aplicaciones, la cantidad de datos generados es enorme, y dado que la cadena de bloques es un sistema distribuido extremadamente redundante, no es realista requerir que cada nodo conserve todos los datos.

Para resolver estos problemas, TON ha realizado dos optimizaciones en los protocolos de cadena de bloques más populares:

1. Adoptar un diseño de sistema de "paradigma de fragmentación infinita" para resolver el problema de la redundancia de datos, soportar grandes volúmenes de datos y aliviar los cuellos de botella en el rendimiento.

2. Introducir un entorno de ejecución completamente paralelo basado en el modelo Actor, lo que mejora enormemente el TPS de la red.

3. Estructura de cadena múltiple

La estructura de cuatro capas en TON incluye:

• Cadena de cuentas: representa una serie de transacciones relacionadas con una cuenta específica que forman una cadena. Normalmente es un concepto virtual que es poco probable que exista realmente de forma independiente.

• Cadena de fragmentos: unidad constitutiva real, es un conjunto de cadenas de cuentas.

• Cadena de trabajo: cadena de fragmentos con reglas personalizadas, como una cadena de trabajo basada en EVM. Los miembros de la comunidad pueden crear su propia cadena de trabajo, pero deben pagar altas tarifas y obtener la aprobación de 2/3 de los validadores.

• Cadena principal: responsable de la finalización de todas las cadenas de fragmentos. Una vez que el valor hash del bloque de la cadena de fragmentos se fusiona en el bloque de la cadena principal, el bloque de la cadena de fragmentos y todos sus bloques padre se consideran finalizados.

Características de la red TON:

• Fragmentación dinámica: división y fusión automática de cadenas de fragmentos para adaptarse a los cambios de carga, generación rápida de nuevos bloques, transacciones sin largas esperas.

• Altamente escalable: a través del paradigma de fragmentación infinita, soporta casi un número infinito de fragmentos, teóricamente hasta 2 a la 60ª potencia de cadenas de trabajo.

• Adaptabilidad: cuando aumenta la carga en una parte de la red, se segmentan más fragmentos para el procesamiento; cuando disminuye la carga, los fragmentos se fusionan para mejorar la eficiencia.

Problemas de comunicación entre cadenas y soluciones:

TON utiliza el "algoritmo de enrutamiento hipercubo" para implementar la comunicación de mensajes entre cadenas, asegurando que los mensajes se transmitan a lo largo de la ruta más corta, mejorando así la eficiencia de la comunicación. Al mismo tiempo, TON propone una solución técnica optimista, donde los usuarios pueden proporcionar una prueba válida de una ruta de enrutamiento, y los nodos pueden reconocer directamente la credibilidad del mensaje.

La estructura de la dirección de TON se compone de dos partes: (workchain_id, account_id), donde workchain_id se codifica según el algoritmo de enrutamiento hipercubo.

Algoritmo de consenso:

TON utiliza un método BFT+PoS, donde cualquier staker tiene la oportunidad de participar en el empaquetado de bloques. El contrato de gobernanza electoral selecciona aleatoriamente un grupo de validadores de todos los Stakers cada cierto tiempo. Los seleccionados empaquetan bloques a través de un algoritmo BFT; los errores o malas acciones serán penalizados, mientras que, por el contrario, recibirán recompensas.

Contratos inteligentes basados en el modelo Actor y un entorno de ejecución completamente paralelo:

TON adopta un enfoque de diseño de abajo hacia arriba, utilizando el modelo Actor para reestructurar los contratos inteligentes y su forma de ejecución, logrando una ejecución completamente paralela. Los protocolos de cadena de bloques más comunes suelen ser entornos de ejecución serial de un solo hilo, mientras que TON, a través del modelo Actor, permite que los contratos inteligentes se ejecuten de forma independiente, sin depender de datos externos, procesando mensajes en paralelo.

Análisis de la capa de datos:

En 2024, TON, debido a su diseño único y su alto rendimiento, atrajo la atención de numerosos usuarios e inversores. El precio de su token aumentó en un corto período de tiempo de aproximadamente 2.72 dólares a 4.38 dólares, y su capitalización de mercado creció de 9.5 mil millones de dólares a 15.5 mil millones de dólares.

Total de fondos bloqueados (TVL): hasta abril de 2024, el TVL de TON se acerca a 450 millones de dólares, lo que muestra la gran atracción de su ecosistema.

Razones del aumento de precios:

Según los informes, el precio de TON ha aumentado drásticamente gracias a su integración adicional en una aplicación de mensajería en 2024. La aplicación anunció que los propietarios de canales recibirán ingresos por publicidad a través de los tokens TON, lo que añade una importante utilidad a los tokens. Además, los tokens también se utilizan para comprar publicidad en la aplicación, nombres de usuario y números, suscribirse a servicios premium y para actividades de sorteos en los canales.