TON網絡為何出塊中斷？詳解底層設計局限與驗證者問題

2024-09-02 08:09:06

@OdailyChina

@vincent 31515173

8 月的 TON，身處在水深火熱中。

先是 Telegram 創始人在法國被捕、取保候審，再有 Ton 網絡兩次出塊中斷面臨較大的質疑。兩次危機，給日趨火熱的 Ton 生態潑了一盆冷水，也進一步壓縮其未來敘事空間。

市場關注焦點多集中在創始人被捕事件，對技術故障並未過多關注，而後者才是真正影響 Ton 生態未來發展的重大事件。

TON 網絡為何頻繁宕機？社區對此的說法也是衆說紛紜。Odaily星球日報將從 TON 的白皮書、相關技術文檔以及目前網絡的現狀進行分析，探尋 TON 網絡兩次出塊中斷背後的原因。

多方作用：驗證者的數量不足，底層設計過於復雜

事件回顧： 8 月 28 日清晨，TON 網絡出現第一次出塊中斷，歷經 7 個小時，才恢復出塊。但僅僅不到 24 小時， Ton 再次在 29 日凌晨出現第二次出塊中斷。

表面原因：DOGS 交易量激增引發的出塊停滯

網絡出塊中斷的直接原因是 DOGS 交易量的激增。

DOGS 是近期在 TON 網絡熱度頗高的 Meme 幣，總量 5500 億枚，空投份額佔總量 72.73% ，並且空投門檻僅需 Telegram 账號。近期，DOGS 上线幣安等數個平臺，導致短時間鏈上交易轉账數量激增。

作為一個 PoS 公鏈，TON 依賴其驗證者節點來處理和確認交易，並將這些交易打包成區塊。在正常情況下，區塊鏈網絡會按設定的時間間隔生成新區塊，但當系統無法及時處理所有待處理的交易時，出塊過程就會延遲，甚至可能中斷。

交易過載現象在區塊鏈領域並不罕見，包括比特幣、以太坊等知名公鏈在內的多個網絡都曾面臨過類似的問題。當交易量超出網絡的瞬時處理能力時，交易驗證速度會大幅下降。就 TON 的情況而言，交易量激增可能導致驗證者負載過重，進而拖慢整體出塊速度。這種現象在特定高峯期尤為明顯，正如 DOGS 爆火一樣，突然受到用戶追捧時，交易量激增超出網絡的承載能力，導致出塊延遲。

對於網絡兩次中斷出塊的原因，TON 基金會解釋稱，因 DOGS 交易過載，導致垃圾收集使許多驗證者過載，時間過長導致他們失去共識。

有意思的是，TON 曾在在去年 11 月底的公开性能測試中，因 TPS 高達 104715 而成功申請吉尼斯世界記錄認證。官方解釋因 DOGS 交易過載的說法，顯得過於蒼白無力。

深層原因：TON 網絡的設計局限與驗證者問題

實際上，交易過載僅僅是問題的表象， TON 網絡出塊中斷的根本問題隱藏在其底層設計和驗證者機制中。通過分析 TON 的技術架構、分片機制及其驗證者的組織形式，我們可以從以下三點角度來分析 TON 網絡為何在極端條件下表現出不穩定性。

1. 分片鏈架構的復雜性：高擴展性帶來的挑战

TON 的架構設計以高擴展性和高性能為核心，其獨特的主鏈、工作鏈與分片鏈多層次結構在理論上可以通過分散負載提升網絡的處理能力。然而，這種復雜的分片鏈結構也帶來了諸多挑战。

每個工作鏈都可以進一步分割成多個分片鏈，每個分片鏈負責不同账戶的交易處理。這種設計允許大量交易在不同分片鏈上並行處理，從而提高整體網絡的 TPS。然而，當交易量激增時，如果某些分片鏈中的負載分布不均或驗證者未能及時處理大量交易，可能會導致這些分片鏈的出塊速度放緩甚至停滯。由於分片鏈必須與主鏈保持同步，如果某個關鍵分片鏈出現問題，可能會影響整個網絡的出塊進程。

TON 的分片方法極具創新性，允許分片鏈縮小至每個分片鏈僅負責少量账戶或智能合約，甚至每個分片管理一個账戶或合約。然而，這種極端分片方式也增加了協調和管理的復雜性。雖然分片技術是提升區塊鏈可擴展性的一種有效手段，但它需要每個分片鏈和主鏈之間的高度高效且穩定的協調。一旦某個分片鏈在極端條件下出現瓶頸，整個網絡的出塊過程就可能受阻。

2. 驗證者數量不足：TON 去中心化的潛在風險

TON 網絡的另一個顯著問題是驗證者數量的不足。與其他 PoS 公鏈相比，TON 的驗證者數量明顯偏少。目前 TON 網絡僅有 318 個驗證者節點，而以太坊的驗證者數量已超過 60 萬，Solana 的驗證者數量也遠超 TON。這種驗證者數量的差異，直接影響了 TON 的去中心化程度及網絡安全性。

在 PoS 網絡中，驗證者負責驗證交易、達成共識，並將驗證後的交易打包成區塊。驗證者數量的多少不僅決定了網絡的去中心化程度，也直接影響了網絡在高負載情況下的處理能力。TON 驗證者數量少，意味着每個驗證者需要處理更多交易請求。當交易量驟增時，驗證者可能無法及時處理所有交易，導致出塊延遲甚至中斷。

此外，TON 對驗證者的硬件和網絡要求較高，並且成為驗證者需要質押大量 Toncoin。這些高門檻條件限制了驗證者的數量，使得只有具備足夠資源的參與者才能加入驗證者行列。這不僅限制了 TON 網絡的去中心化程度，還使得在高峯交易期出塊延遲問題更為突出。

3. 共識機制的局限性：拜佔庭容錯協議在高負載下的挑战

TON 網絡採用了一種基於拜佔庭容錯（BFT）理論的共識機制，即 Catchain 協議。這一協議的設計目的是在存在惡意節點的情況下，依然能夠維持網絡的正常運行。然而，當驗證者數量有限且部分驗證者因交易量過載無法及時參與共識時，這種機制的效率就會受到影響。

Catchain 協議的工作原理是，只要參與共識的驗證者中，惡意節點的數量不超過三分之一，網絡就可以達成共識並生成區塊。然而，當驗證者數量有限且負荷過高時，多個驗證者可能同時無法響應，導致共識過程變得緩慢，甚至無法達成共識，從而導致出塊停滯。

盡管 TON 的共識機制在設計上具備很強的抗風險能力，但其實際效果依賴於驗證者數量和分布。當驗證者數量不足且網絡負載超出預期時，Catchain 協議的效率就會顯著下降，導致網絡出塊速度放緩甚至停滯。

去中心化程度和底層機制缺陷成為 Ton 發展阻礙

TON 近期面臨的挑战接連不斷，首先是 Telegram 創始人在法國被捕事件，這不僅使 TON 的未來發展面臨不確定性，也可能影響到 Telegram 與 TON 生態的合作。Telegram 的 10 億月活躍用戶原本被視為 TON 生態發展的潛在巨大力量，這一事件無疑為雙方未來的合作蒙上了一層陰影。

此外，TON 網絡自身在短時間內連續兩次出塊中斷，進一步暴露出其在高負載條件下的局限性。這兩次中斷事件盡管因 DOGS 交易量激增而起，但深層次原因則涉及 TON 網絡的底層設計問題。分片鏈架構的復雜性、驗證者數量的不足，以及共識機制在高負載下的效率下降，都表明 TON 網絡在應對突發情況時存在顯著的技術瓶頸。這些問題不僅影響了 TON 的當前穩定性，也對其長期發展構成潛在威脅。

作者認為 TON 生態需要在以下幾個方面進行改進以確保其穩定性和可持續發展。