Начнем с описания блокчейна The Open Network (TON), который является ключевым компонентом проекта. Будет использоваться подход «сверху вниз» - сначала мы дадим общее описание всей структуры, а затем предоставим более подробную информацию о каждом компоненте.
Для простоты мы будем использовать термин «блокчейн TON», хотя в принципе несколько экземпляров этого протокола блокчейна могут работать независимо друг от друга (например, в результате хард-форков). Мы будем рассматривать только один блокчейн TON.
Блокчейн TON как структура, состоящая из 2D-блокчейнов
Блокчейн TON на самом деле представляет собой несколько блокчейнов (в нем используются два блокчейна - этот момент будет прояснен позже в п. 2.1.17), потому что ни один блокчейн не способен достичь нашей цели по обработке миллионов транзакций в секунду, в отличие от текущего стандарта в несколько десятков транзакций в секунду.
Типы блокчейнов. Концепция блокчейна TON состоит из четырёх уровней:
• Уникальная единая корневая цепь (или сокращенно мастерчейн), содержащая общую информацию о протоколе и текущих значениях его параметров, наборе валидаторов и их стейках, наборе текущих активных воркчейнов
• (воркчейнов) и соответствующих «шардов», и, что наиболее важно, набор хэшей самых последних блоков всех воркчейнов и шардчейнов.
• Несколько (до 232) воркчейнов (или сокращенно воркчейнов), которые на самом деле являются «рабочими лошадками», содержащими транзакции стоимости и транзакции смарт-контрактов. Разные воркчейны могут иметь разные «правила», то есть разный формат адресов учетной записи, разный формат транзакций, разные криптовалюты, разные виртуальные машины для обработки кода смарт-контрактов и т.д. Однако все они должны удовлетворять определенным основным критериям совместимости, чтобы обеспечить взаимодействие между различными воркчейнами и сделать его относительно простым. В этом отношении воркчейны в TON аналогичны EOS (см. 2.9.7) и PolkaDot (см. 2.9.8), где блокчейн также является гетерогенным (см. 2.8.8).
В свою очередь, каждый воркчейн подразделяется на шардчейны (которых максимум 2 в 60 степени), имеющие те же правила и формат блока, что и сам воркчейн, но отвечающие только за подмножество учетных записей, в зависимости от нескольких первых (наиболее значимых) битов адреса аккаунта. Другими словами, в систему встроена форма сегментирования (см. 2.8.12). Поскольку во всех этих шардчейнах используется общий формат блоков и правила, блокчейн TON в этом отношении является гомогенным (см. 2.8.8), аналогично к тому, что обсуждалось в одном из предложений по запечатыванию сети Ethereum1.
• Каждый блок в шардчейне (и в мастерчейне) на самом деле является не просто блоком, а небольшим блокчейном. Обычно этот «блокчейн» или «вертикальный блокчейн» состоит ровно из одного блока, и тогда можно подумать, что это всего лишь соответствующий блок шардчейна (в этой ситуации также называемого «горизонтальной цепью»). Однако, если возникает необходимость исправить некорректные блоки шардчейна, новый блок фиксируется в «вертикальном блокчейне», содержащем либо замену недопустимого блока «горизонтального блокчейна», либо «характеристики различия блоков», содержащие только описание тех частей предыдущей версии этого блока, которые необходимо изменить. Это специфичный для TON механизм замены обнаруженных недопустимых блоков без создания истинного форка всех задействованных шардчейнов (более подробно этот процесс будет объясняться в п. 2.1.17). На данный момент следует просто отметить, что каждый шардчейн (и мастерчейн) - это не обычный блокчейн, а цепь блокчейнов (2D-блокчейн или просто 2-блокчейн).
Парадигма бесконечного шардинга. Практически все решения по шардингу блокчейнов являются «нисходящими»: сначала представляется единый блокчейн, а затем обсуждаются способы его разделения на несколько взаимодействующих шардчейнов для повышения производительности и достижения масштабируемости.
«Восходящий» подход к шардингу в платформе TON объясняется следующим образом.
Представьте, что шардинг доведено до крайности, так что в каждом шардчейне остается ровно одна учетная запись или смарт-контракт. При этом имеется огромное количество «цепочек учетных записей», каждая из которых описывает состояние и переходы между состояниями только одной учетной записи и отправляет на другие цепи сообщения о переносе стоимости и информации.
Конечно, использовать сотни миллионов блокчейнов – это непрактично, причем обновления (т. е. новые блоки) в каждом блокчейне обычно довольно редко появляются. Чтобы обеспечить более высокую эффективность системы, мы группируем эти «цепочки учетных записей» в «шардчейны», так что каждый блок шардчейна по существу представляет собой набор блоков цепочек учетных записей, которые были назначены этому шарду.
Таким образом, «цепочки учетных записей» существуют только исключительно виртуально или логически внутри «шардчейнов».
Мы называем эту перспективу парадигмой бесконечного шардинга, которая объясняет многие проектные решения для блокчейна TON.
Сообщения. Мгновенная маршрутизация в гиперкубе (Instant Hypercube Routing). В парадигме бесконечного шардинга каждая учетная запись (или смартконтракт) рассматривается так, как если бы она сама находилась в отдельном шардчейне. Тогда единственный способ, при помощи которого одна учетная запись может повлиять на состояние другой учетной записи, - это отправить ей сообщение (это особый случай так называемой модели акторов, причем в роли акторов выступают учетные записи; см. 2.4.2). Следовательно, система передачи сообщений между учетными записями (и шардчейнами, поскольку исходная и конечная учетные записи, как правило, расположены в разных шардчейнах) имеет первостепенное место.
