Структура блока в блокчейне TON

From TON Wiki (Ru)

Блокчейн TON использует уникальную структуру данных для своих блоков. В отличие от традиционных блокчейнов с фиксированным ограничением размера блока, TON использует гибкую структуру, позволяющую эффективно хранить различные типы данных. В этой статье рассматриваются основные компоненты и принципы блочной структуры в Блокчейне TON, включая её расположение, дизайн транзакций и инновационную парадигму бесконечного шардинга.

Понимание Блокчейна TON

Многоуровневая архитектура Блокчейна TON обеспечивает масштабируемость и эффективную обработку транзакций. Она включает в себя смарт-контракты и использует такие сложные методы, как шардинг. В блокчейне есть три основных уровня. Мастерчейн — это главная цепь, которая координирует работу других цепей и содержит метаданные сети. Воркчейны — это подцепи, созданные для поддержки определенных протоколов или приложений. Воркчейны могут быть дополнительно разделены на шардчейны, которые позволяют обрабатывать транзакции параллельно.

Макет блока

В Блокчейне TON блок содержит запись новых транзакций, которые становятся неизменяемой частью реестра. Он имеет сложную структуру, включающую заголовок, основную часть и доказательства. Каждый блок содержит ссылку на предыдущий блок, образуя цепь.

Макет блока в TON

Заголовок (Мастерчейн)

Заголовок (header) — это раздел фиксированного размера, содержащий важную информацию о блоке. Он состоит из нескольких ключевых компонентов, таких как ссылка на предыдущий блок, корневой хэш, идентификатор рабочей цепи и номер следующего слота.

Ссылка на предыдущий блок — это криптографический хэш, который связывает текущий блок с предыдущим блоком в цепочке, обеспечивая неизменность.

Корневой хэш (root hash) — это корень дерева Меркла, криптографической структуры данных, которая гарантирует целостность данных внутри блока.

Идентификатор воркчейна (workchain ID) указывает на шард, к которому принадлежит блок, что позволяет выполнять параллельную обработку.

Номер следующего слота указывает на слот (единицу времени), когда будет произведен следующий блок.

Дополнительная информация может включать сведения о валидаторе, ограничениях на размер блока и версии протокола.

Основная часть (Шардчейн)

Основная часть (body) — это раздел переменного размера, в котором хранятся фактические транзакции и связанные с ними данные блока. В основном оно состоит из двух частей.

Транзакции — это закодированная информация о переводе криптовалюты, взаимодействии смарт-контрактов или других операциях в сети.

Изменения состояния счёта — это обновления, отражающие влияние транзакций на баланс счета и его хранение.

Динамические размеры блоков стали возможны благодаря разделению header и body. Body может меняться, чтобы вмещать данные разного объёма, в то время как заголовок сохраняет свой небольшой размер. Такая адаптивность помогает TON масштабироваться, позволяя управлять большими объемами транзакций без ущерба для эффективности.

Разделение шардчейнов в TON

Дерево Меркла для обеспечения целостности данных

Данные в Блокчейне TON распределены по блокам с использованием структуры Дерева Меркла. Чтобы создать хэш более высокого уровня, каждая транзакция или фрагмент данных сначала хэшируется (превращается в отдельный отпечаток), а затем объединяются с другими хэшированными данными. Эта процедура продолжается до тех пор, пока всё содержимое блока не будет представлено одним хэшем – корнем дерева Меркла. Любая модификация данных приведёт к изменению их хэша, что сделает манипуляции очевидными. Это позволяет эффективно проверять транзакции и гарантирует целостность данных.

Макет транзакции

Транзакции в Блокчейне TON разработаны таким образом, чтобы вместить в себя множество функций. В каждую транзакцию включены заголовок, входные данные, данные о действиях и выходные данные. Помимо записи логического времени и счёта, заголовок (header) идентифицирует транзакцию. Информация об отправителе и исходном сообщении предоставляется через входные данные. Данные о действиях описывают, как выполняется код смарт-контракта и как в результате изменяется состояние. Сообщения, переданные другим аккаунтам или шардам, перечисляются в выходных данных. Такая тщательная организация гарантирует подотчётность и прозрачность, поскольку фиксирует каждый этап и результат транзакции.

Шардинг в Блокчейне TON

Шардинг — это ключевой компонент Блокчейна TON, который разделяет сеть на более мелкие и удобные для управления сегменты, известные как шарды. Каждый шард управляет своими транзакциями и функционирует автономно. По мере роста спроса сеть может управлять большими объёмами транзакций благодаря горизонтальной масштабируемости.

Парадигма бесконечного шардинга – это инновационная технология, представленная Блокчейном TON. Эта система обеспечивает оптимальное использование ресурсов, динамически генерируя шарды в зависимости от потребностей сети. Бесперебойная связь между шардами позволяет сети быстро обрабатывать транзакции. Благодаря распределению транзакций и смарт-контрактов между шардами, балансировка нагрузки позволяет избежать перегрузок. Сеть может бесконечно масштабироваться с помощью модели бесконечного шардинга, сохраняя эффективность и производительность при любом размере.

Воркчейны и параллельная обработка

Сеть разделена на несколько шардов (воркчейны) с помощью механизма шардинга Блокчейна TON. По сравнению с блокчейнами с одной цепочкой, каждый шард обрабатывает транзакции одновременно, что значительно повышает общую пропускную способность сети. Благодаря соединению блоков внутри шарда через их заголовки сохраняется общая целостность блокчейна.

В цепочку блоков каждого блокчейна включены список транзакций, состояние блокчейна, показывающее текущее состояние всех счетов и контрактов в блокчейне, и заголовок блокчейна с метаданными, специфичными для данного блокчейна. Такая конструкция упрощает синхронизацию состояний и делает возможной параллельную обработку.

Смарт-контракты и Структура блоков

Смарт-контракты являются неотъемлемой частью Блокчейна TON, выполняя заданные правила и поддерживая децентрализованные приложения. Структура блокчейна оптимизирована для работы со смарт-контрактами: в ней фиксируются результаты выполнения контрактов, регистрируются изменения состояния, инициированные контрактами, и генерируются сообщения для межконтрактной коммуникации. Такая бесшовная интеграция обеспечивает надёжность и эффективность выполнения децентрализованных приложений.

Безопасность и Целостность

Блокчейн TON использует надёжные криптографические методы для защиты своей блочной структуры. Целостность данных внутри блоков и во всём блокчейне гарантируется хэш-функциями. Легитимность блоков и транзакций подтверждается подписями. Метод консенсуса является разновидностью византийского метода защиты от сбоев (BFT), который гарантирует децентрализованное и бездоверительное подтверждение. Адаптируемая структура блоков дополнительно поддерживает лёгкие клиенты, которые просто загружают заголовки. Это позволяет устройствам с ограниченными ресурсами эффективно участвовать в работе без необходимости обрабатывать весь блокчейн.

Преимущества структуры блоков в TON

Блокчейн-структура в TON обладает рядом преимуществ. Динамический дизайн блока и метод шардинга улучшают масштабируемость, позволяя сети управлять большими объёмами транзакций. Оптимизированная архитектура данных, снижающая требования к обработке и хранению, является ключом к эффективности. Благодаря своей гибкости система отлично адаптируется к изменяющимся требованиям сети. Сильная криптографическая основа также гарантирует целостность данных и защиту от злоумышленников.

Ссылки

  1. Мастерчейн
  2. Макет блока в Блокчейне TON
  3. Парадигма бесконечности Шардинга