TON Sharding — это подход к управлению блокчейном TON путем разбивания его на более мелкие, взаимосвязанные звенья, известные как «шарды». Шардинг экспоненциально увеличивает количество транзакций, проводимых блокчейном, преодолевая такие сложности, как перегруженность сети и проблемы масштабируемости, часто встречающиеся в блокчейнах первого уровня.

Гибридная архитектура блокчейна TON

Блокчейн TON является гибридным по своей природе, построенном на двух уровнях блокчейнов: мастерчейне и воркчейнах. Внутри каждого воркчейна находятся шардчейны. Структура блокчейна TON включает в себя:

Мастерчейн: это центральный блокчейн. Он работает в основой сети и хранит такие важные данные, как детали протокола, ставки валидаторов, состояние воркчейнов и шардчейнов.
До 2³² воркчейнов: каждый воркчейн способен работать независимо. Воркчейны вычисляют основные транзакции блокчейна, такие как передача ценности и операции смарт-контрактов.

До 2⁶⁰ шардчейнов в воркчейне. Разделение воркчейна на шардчейны позволяет распределить эти процессы, снижая перегрузку и повышая эффективность.

Блокчейн TON расширяет границы решения трилеммы блокчейна, которая пытается поддерживать децентрализацию, фокусируясь либо на безопасности, либо на масштабируемости. Чем больше узлов в сети блокчейна, тем она безопаснее. Чем больше децентрализованная сеть расширяется, сохраняя при этом скорость и объём транзакций, тем успешнее она масштабируется. Обычно масштабирование приводит к снижению безопасности децентрализованной сети. Блокчейн TON эффективно балансирует все три аспекта, достигая скорости 104,715 транзакций в секунду.

Инновационные технологии в TON

Чтобы повысить производительность и масштабируемость, новаторская система TON Infinite Merging Paradigm (парадигма бесконечного слияния) разделяет единый блокчейн на несколько шардчейнов. Каждый аккаунт или смарт-контракт работает как миничейн в рамках определённого шардчейна, формируя так называемые цепочки учётных записей (account shards), которые являются виртуальными. Эти чейны обмениваются сообщениями, несущими ценность, которые описывают состояние и изменения каждого счёта и контракта в режиме реального времени.

Блокчейн TON использует Instant Hypercube Routing (мгновенную гиперкубическую маршрутизацию) в качестве уникальной функции межшардинговой связи блоков, которая работает независимо от количества одновременно работающих в системе шардов.

Dynamic sharding mechanism (динамический механизм шардинга) — ещё одна отличительная особенность TON. Эта система регулирует количество активных шардов в зависимости от текущих объемов транзакций. В периоды высокой активности сеть может автономно увеличивать количество шардов, чтобы удовлетворить всплеск активности, обеспечивая стабильную производительность. И наоборот, при низкой активности сеть объединяет шарды, чтобы сэкономить ресурсы без ущерба для скорости транзакций и безопасности сети.

История и цели

Основная цель шардинга в TON — поддержать потенциал глобального взаимодействия на блокчейне. Для достижения этой цели сеть должна эффективно принимать множество транзакций, сохраняя при этом низкие транзакционные сборы и оставаясь эффективной. Амбиции TON отражают аналогичные решения по масштабируемости, исследуемые другими блокчейнами для решения проблем масштабируемости.

Транзакции в секунду на блокчейне Ethereum в июне 2024 года.

Сравнительный анализ

Сравнительная скорость транзакций популярных платформ для денежных переводов и платежей.

Ethereum, другая крупная блокчейн-платформа, столкнулась с проблемами масштабируемости и предложила шардинг в качестве долгосрочного решения. В настоящее время Ethereum использует решение rollup для увеличения пропускной способности транзакций, которая составляет в среднем 14,3 транзакций в секунду. Пиковая скорость сети Bitcoin составляет 8-9 транзакций в секунду. Скорость транзакций VISA составляет от 2000 до 65000 транзакций в секунду.

Zilliqa способна использовать от 4 до 6 шардов с 600 узлами (нодами) в каждом, обеспечивая 2828 транзакций в секунду. Cardano также использует шардинг в качестве решения для масштабирования. Lightning — это решение второго уровня, которое использует каналы off-chain состояния для обхода ограничений Bitcoin. Polkadot пытается решить эту проблему с помощью парачейнов и ретрансляционных чейнов, позволяющих блокчейнам взаимодействовать друг с другом.

Интеграция с платформами социальных сетей

Изображение с сайта Bolckchain.com, показывающее скорость транзакций биткоина за три месяца.

Уникальность TON заключается в возможности глубокой интеграции с платформами социальных сетей, в частности с Telegram. Такая интеграция позволяет осуществлять бесшовные транзакции в приложении Telegram, изменяя способы взаимодействия пользователей с технологией блокчейн. Возможность проводить транзакции, не покидая пользовательского интерфейса приложения, обеспечивает улучшенный пользовательский опыт и способствует более широкому внедрению.

Источники