TON: Design de blockchain com alta concorrência e alta escalabilidade

TON é uma rede de computação descentralizada, que inclui uma cadeia principal e vários componentes. Foi inicialmente desenvolvida por uma equipe e atualmente é mantida por uma comunidade de contribuidores independentes em todo o mundo. Em 2017, a equipe de desenvolvimento começou a explorar soluções de blockchain e, devido à falta de uma blockchain L1 existente que pudesse suportar sua enorme base de usuários, decidiram projetar sua própria blockchain. Em 2018, a equipe lançou uma venda de tokens. Em 2020, devido a problemas regulatórios, a equipe de desenvolvimento original saiu do projeto, e uma parte dos desenvolvedores de código aberto assumiu o repositório, renomeando-o para The Open Network e continuando o desenvolvimento.

Como um ambiente de execução descentralizado, o TON precisa enfrentar problemas de altas solicitações simultâneas e grandes volumes de dados. Atualmente, outras blockchains de alto desempenho têm um TPS máximo real medido de apenas cerca de 65000, o que é difícil de suportar a demanda de TPS na casa dos milhões. Além disso, à medida que a escala das aplicações se expande, a quantidade de dados gerados é enorme, e como a blockchain é um sistema distribuído extremamente redundante, exigir que cada nó armazene dados completos não é realista.

Para resolver esses problemas, o TON fez duas otimizações em protocolos de blockchain populares:

1. Adotar o design do sistema baseado na "paradigma de fragmentação infinita", resolvendo o problema de redundância de dados, suportando grandes volumes de dados e aliviando os gargalos de desempenho.

2. Introduzir um ambiente de execução completamente paralelo baseado no modelo Actor, aumentando significativamente o TPS da rede.

3. Estrutura de cadeia multilayer

A estrutura de quatro camadas da cadeia em TON inclui:

• Cadeia de contas: representa uma cadeia de transações relacionadas a uma determinada conta. Normalmente é um conceito virtual, não é provável que exista realmente de forma independente.

• Cadeia de fragmentos: unidade composta real, é um conjunto de cadeias de contas.

• Cadeia de Trabalho: uma cadeia de fragmentos com regras personalizadas, como a cadeia de trabalho baseada em EVM. Membros da comunidade podem criar sua própria cadeia de trabalho, mas precisam pagar altas taxas e obter a aprovação de 2/3 dos validadores.

• Cadeia principal: responsável pela finalização de todas as cadeias de fragmentos. Uma vez que o valor hash do bloco da cadeia de fragmentos é incorporado ao bloco da cadeia principal, o bloco da cadeia de fragmentos e todos os seus blocos pai são considerados finais.

Características da rede TON:

• Fragmentação dinâmica: divisão e fusão automática de cadeias de fragmentos para se ajustar às mudanças de carga, novos blocos gerados rapidamente, transações sem longas esperas.

• Altamente escalável: suporta praticamente um número infinito de fragmentos através do paradigma de fragmentação infinita, podendo teoricamente chegar a 2 elevado a 60 trabalhos em cadeia.

• Adaptabilidade: Quando a carga de uma parte da rede aumenta, mais fragmentos são processados; quando a carga diminui, os fragmentos são combinados para aumentar a eficiência.

Problemas de comunicação entre cadeias e soluções:

A TON utiliza o "algoritmo de roteamento de hipercubo" para realizar a descoberta de roteamento de comunicação entre cadeias, garantindo que as mensagens sejam transmitidas pelo caminho mais curto, aumentando a eficiência da comunicação. Ao mesmo tempo, a TON propõe uma solução técnica otimista, onde os usuários podem fornecer uma prova válida de um determinado caminho de roteamento, permitindo que os nós reconheçam diretamente a confiabilidade da mensagem.

A estrutura do endereço TON é composta por duas partes: (workchain_id, account_id), onde o workchain_id é codificado de acordo com o algoritmo de roteamento hipercubo.

Algoritmo de Consenso:

TON utiliza o método BFT+PoS, qualquer staker tem a oportunidade de participar na embalagem de blocos, o contrato de governança eleitoral seleciona aleatoriamente um grupo de validadores de todos os Stakers a cada intervalo de tempo, os selecionados embalam blocos através do algoritmo BFT, erros ou comportamentos maliciosos serão penalizados, enquanto os opostos serão recompensados.

Contratos inteligentes baseados no modelo Actor e ambiente de execução totalmente paralelo:

TON adota uma abordagem de design de baixo para cima, utilizando o modelo Actor para reestruturar contratos inteligentes e seus métodos de execução, realizando uma execução totalmente paralela. Protocolos de blockchain mainstream geralmente operam em um ambiente de execução serial de thread única, enquanto o TON, por meio do modelo Actor, permite que contratos inteligentes sejam executados de forma independente, sem depender de dados externos, processando mensagens em paralelo.

Análise da camada de dados:

Em 2024, o TON, devido ao seu conceito de design único e desempenho de alta performance, atraiu a atenção de um grande número de usuários e investidores. O preço do seu token subiu rapidamente de cerca de 2,72 dólares no início do ano para 4,38 dólares, e a capitalização de mercado cresceu de 9,5 bilhões de dólares para 15,5 bilhões de dólares.

Total de Valor Bloqueado (TVL): Em abril de 2024, o TVL do TON está próximo de 450 milhões de dólares, mostrando a forte atratividade de seu ecossistema.

Razões para a subida de preços:

De acordo com relatos, o preço do TON subiu drasticamente principalmente devido à sua maior integração em uma determinada aplicação de comunicação em 2024. A aplicação anunciou que os proprietários de canais receberão receitas de publicidade através de tokens TON, o que conferiu uma importância significativa à utilidade do token. Além disso, o token também é utilizado para comprar publicidade na aplicação, nomes de usuário e números, assinar serviços premium e para atividades de brindes de canais.