TON (The Open Network)

是 Telegram 團隊發起的區塊鏈項目，旨在提供快速、安全的中心化支付等服務。 TON 採用靈活的多層區塊鏈結構，由主鏈、工作鏈、分片鏈等組成，實現有了高度的擴展性。

TON 使用了獨特的 Catchain 共識機制，只有頂部節點就可以實現拜佔庭容錯。

TON 在生成每個新區塊時就進行驗證，確保安全。 TON 支持智能合約，使用了簡化編程語言提高了安全性，並實現了跨鏈調用、異步通信等機制，大大增強了智能合約的互操作性和擴展性。

TON利用兩級串口協議實現了高效可靠的跨鏈交易。協議進行了各種優化，適應生態鏈環境。 TON 還提供了代理層，封裝了許多开源的去中心化服務，如存儲、支付等，降低开發城鎮，使應用可以方便地利用 TON 網絡。

可以說，TON致力於提供一個高速、安全、易用、可靠的區塊鏈基礎網絡，其架構和關鍵機制的設計都體現了這樣的目標。TON為架構去中心化的應用和服務提供了堅實的基礎基礎。

TON 的經濟模型

TON（Telegram Open Network）的初始總供應量為 50 億代幣。在代幣分配方面，項目團隊持有的代幣佔總供應量的 1.45%，而其余 98.55% 的代幣是通過工作量證明（POW）進行發放已已。目前，網絡投票機制從POW轉變為權益證明（POS），每年通行率約為0.6%，以獎勵POS。截至目前，總供應量為50.9億代幣。

2023年2月，TON VOTE通過了一項名為《TON Token經濟模型優化提案》的提案，該提案建議對不活躍的錢包進行暫時凍結，凍結期為48個月。這些不活躍的錢包錢包從未進行過激活，也沒有歷史上的記錄或代幣轉账記錄。僅到提議時，共有171個未激活的錢包錢包，這些錢包總共持有超過10.81億TON代幣，約佔當時總供應量的21%。

TON 的發展史

Telegram Open Network (TON)是由Telegram創建的區塊鏈平臺。該項目首次提出於2018年，旨在為Telegram的5億多用戶提供快速、安全的去中心化支付和數字身份等服務。TON的目標是通過擴展達到每秒數百萬筆交易的處理能力，同時支持去中心化的生態系統。

2018年，Telegram开放網絡發布了名為Gram的PDF和PDF版本。此外，該項目开始籌備並成功進行了代幣的私募，從不同的領域募集了大約17億美元的資金。然而，由於Telegram的背景下，該項目吸引了更多的關注，也面臨着更多的問題。在ICO之前，發生了多起涉及騙局的事件，情況進一步復雜化。

Telegram 的創始人兼創始人 Pavel Durov 發表了官方聲明，表示公司將尋求一種合法的方式來使用戶能夠參與 ICO。Gram 代幣計劃在美國曼哈頓範圍內進行公开發售，因此 Telegram 必須遵守 SEC 的要求監管規定。 最初的計劃是在代幣發行時向投資者發行代幣，巴塞羅那格拉姆被視為證券。 然而，SEC認為吸氣代幣發行時向投資者發行代幣，將早期的格拉姆交易視為必然注冊的證券發行。因此，Telegram 和 SEC 最終陷入了法律訴訟，Telegram 敗訴。

2020年5月，項目的領導者Pavel Durov不再參與區塊鏈开發，並开始退還項目的早期投資者。對於那些仍然看好該項目潛力的加密愛好者和开發者，他們接管了TON（項目）的代碼已在GitHub上开源），將代幣從Gram更名為TON幣。

TON 的 Vertical Blockchain 網絡結構

TON（The Open Network）旨在成為一個快速、安全和可擴展的區塊鏈網絡，用於支持去中心化的應用程序。其目標是實現高交易速度、可擴展性和安全性。

TON採用了一種靈活而復雜的網絡結構，包括上層的主鏈和下層的分片鏈。主鏈負責協調和全局存儲數據，而分片鏈負責處理交易，從而整體提高吞吐量。這些分片片鏈可以根據需要組成“分片群”，以優化處理速度。網絡由一個主鏈和群體分片（也被稱為相鄰區塊鏈）組成，主鏈由一組驗證節點來協調，這就允許另外，動態分片機制系統自動進行水平擴展，有利於隨着網絡的增長保持較高的交易速度。當某個分片負載過重時，會進行“再分片”，因此分片細分為更小的分片，以減輕負擔。而在分片空闲時，會進行“分片合並”，將多個分片合並在一起以節省分片資源。系統通過動態調整片大小來平衡工作負載。

TON採用了無限分片的策略，其中包括以下兩個獨特的特點：

分片數量不固定：TON 具有支持不斷增加的分片數量的能力，根據業務需求，分片數量可以動態擴展，最大達到2^60個工作鏈，這個數量幾乎可以被視為無限。

分片具有數量彈性：TON具備在系統負載高時自動分割分片的能力，以應對高負載情況，同時在負載降低時可以自動合並分片。這種靈活的策略非常有效，能夠滿足動態擴展需求，確保網絡的高效運行。

上圖簡要展示了TON區塊鏈的邏輯結構，從上到下包括以下關鍵組件：主鏈（Masterchain）用於同步和治理，工作鏈（Workchain）用於智能合約，分片鏈（Shardchain）和最底層的虛擬账戶鏈（Accountchain）。工作鏈可以進一步分成N個分片（從1到256個分片），每個分片都有自己的驗證節點組。以下是TON區塊鏈的運行邏輯：

主鏈（Masterchain）：主鏈用於同步整個網絡並進行治理。它跟蹤網絡狀態的全局變化，確保網絡的一致性。

工作鏈（Workchain）：工作鏈是用於智能合約的區塊鏈層。它允許創建和執行智能合約，並包含各種分片鏈。

分片鏈（Shardchain）：分片鏈是處理工作鏈區塊的獨立线程。每個分片鏈有一組驗證節點組，負責在自己的分片中執行交易。分片鏈具有彈性，可以分割或合並以適應負載情況。

虛擬账戶鏈（Accountchain）：最底層的鏈，用於管理虛擬账戶。虛擬账戶鏈用於管理用戶账戶、余額和交易記錄。

消息和區塊：區塊不僅包含交易列表，還包含消息列表、從隊列刪除消息、新消息進入隊列以及消息導致的合約狀態變化。這使得區塊鏈的吞吐量大量增加，因為節點消耗在接受區塊之前檢查所有交易。

總的來說，TON的架構和多層次的區塊鏈結構能夠實現高度可擴展性、高吞吐量和高安全性，為中心去化應用提供了精細的基礎。它允許任務處理交易，自動適應網絡負載，並提供了高效的狀態同步機制。

TON 的共識機制

TON 使用一種名為 Catchain 的權益論證投票機制，其中驗證節點依次負責高效創建區塊，以實現的投票過程和去中心化。

TON網絡採用獨特的貓鏈共識機制，只要三分之一的驗證節點參與並遵循規則，就可以保證網絡正常運行，實現了拜佔庭容錯的理論極限。明顯以太坊和卡爾達諾等項目，TON的區塊驗證是在生成區塊時即進行，而不是等到出現問題再通過分叉進行協調。

在 TON 中，每個新區塊通過“區塊生成循環”來創建，驗證節點在規定的期限內達成共識，否則該區塊將被跳過。驗證節點在生成區塊時分工明確，其中一部分負責創建區塊，一部分提出投票建議，而其余部分進行投票。每個新的循環，節點的任務會重新分配，以保證系統的正常運轉。主網絡中的驗證節點數量上限為100，而每個分片鏈上的節點數量在 10 至 30 秒之間。測試結果顯示，TON 網絡每 5 個節點可以生成一個區塊，並且所有節點能夠完成完整的投票過程。TON 的系統設計主要受到 Cosmos 和 Algorand 的啓發，盡管在某些細節上存在差異，例如節點之間的通信方式。TON允許全網節點進行通信，但也可能會導致通信效率較低，因此各個項目都在尋找方法來加速通信。

TON 的智能合約

TON區塊鏈採用了一種被稱為有限狀態機的輕量級智能合約變體，這使得復雜的應用程序可以在優化存儲和執行速度之間取得平衡。與坊間以太虛擬機（EVM）不同， TON 允許合同的狀態發生變化，這代表了從法律合同模型向軟件工程師模型的轉變。在其他 Layer 1 區塊鏈中，合同通常被視為不可更改的，但用戶經常使用復雜的代理機制等方式來規避這種限制。而 TON 的設計旨在減少這種復雜性，允許更直接的合同變更。

TON 的分層結構提高了擴展性，使得能夠支持更復雜和大規模的智能合約應用。動態分片保證了智能合約可以线性擴展，而不是像以太坊那樣容易受到網絡擁堵的影響。實現了異步消息傳遞，從而提高了智能合約之間的通信效率。跨鏈支持使得智能合約可以訪問其他工作鏈的數據，同時還提供了標准的智能合約庫供开發者使用。Fift代碼可以編譯成模型不同虛擬機的形式，這意味着相同的合約可以在不同的工作鏈上運行。TON還通過基礎設施優化，如常數驗證和局部檢查點，為智能合約的執行提供了支持。

總結幾個特殊之處:

TON使用了簡化的編程語言Fift，而不是復雜的Solidity，這使得智能合約更加安全和高效。

五語言的特點包括支持無限循環，這允許進行更復雜的計算。相比之下，以太坊限制了循環的步驟數，從而限制了計算的能力。

TON 的智能合約基於狀態機（State Machine），這有助於保證每個智能合約狀態變更的原子性，從而避免了可重入攻擊。

跨鏈調用是TON的一個重要特性，它允許一個智能合約調用另一個工作鏈上的智能合約，很大程度上提高了不同鏈之間的互操作性。

TON 支持異步消息交互，這意味着智能合約之間可以通過非阻塞的異步消息進行通信，從而提高了整體吞吐量。

另外，TON提供輕客戶端支持，智能合約代碼可以編譯成輕客戶端，從而能夠在分片鏈之間進行交互。

最後，TON引入了垃圾恢復機制，這意味着智能合約不需要手動管理內存，因為系統會自動進行內存恢復。

此外，TON 的智能合約具備准系統級權限，它們可以直接訪問底層區塊鏈資源，而通過節點來執行這些操作。

TON 的跨鏈處理

TON網絡在進行跨鏈交易時採用了兩階段提交（2PC）協議的變體，以保證跨鏈交易的一致性和可靠性。

TON的跨鏈交易2PC協議主要包括以下階段：

初始階段：發起跨鏈交易的A鏈鎖定本鏈資產並生成收益，然後向目標鏈B發送准備請求。

准備階段：鏈B上的接收账戶執行本地操作，准備接收資產。如果准備成功，鏈B響應鏈A表示已准備就緒。

提交階段：鏈A接收鏈B的響應後，啓動本鏈資產的轉移，並通知鏈B可以完成接收端的資產轉移操作。

確認完成階段：鏈B在完成接收端資產的轉移後，向鏈A發送確認信息，跨鏈資產轉移。

在整個流程中，如果任何一方發生失敗或超時，可以通過回滾操作將多余鏈的狀態恢復到之前的狀態，以保證跨鏈交易或成功完成，或者完全失敗，從而避免資產損失。直接進行跨鏈交易，2PC協議引入了額外的准備和確認步驟，以確保極限狀態的同步，並顯着降低了跨鏈操作失敗的風險。

TON 對 2PC 協議進行了一系列優化，其中鏈環境，並以最大適應保持跨鏈交易的一致性和可靠性。這些優化包括：

異步設計：與傳統的同步2PC不同，TON採用異步方式執行准備和提交階段，可以執行任務，提高了效率。

超時處理：引入超時時間設置，一旦超時，即可取消操作，數組資產被永久鎖定。

重試機制：當發生超時或故障時，系統會自動進行交易重試，以確保最終的一致性。

准備隊列：目標鏈引入了准備隊列，可以批量處理准備請求，防止網絡擁堵。

狀態回退：目標鏈定期創建狀態快照，以便在交易失敗時可以快速回退狀態，而無需逐步回退。

分片支持：採用分片來處理准備和提交請求，有助於分散負載，避免單個鏈的過度壓力。

零知識證明：交易雙方可以使用零知識證明來保護账戶隱私，提高安全性。

減少回滾：通過優化超時時間和重試機制，最大程度減少了需要回滾操作的情況。

優先設計：優先設計使不同的組件如推理、執行和協調之間解耦，進而系統優化和擴展。

這些優化措施使得TON網絡能夠更好地應對復雜的跨鏈交易環境，提高了整個系統的穩定性和性能。

TON 的代理層

網絡提供了一個代理層，它位於TON區塊鏈之上，旨在創建去中心化服務，包括域名解析、支付和存儲等。該代理層具有以下主要特點和意義：

橋接外部應用：代理層構建了外部應用與底層區塊鏈之間的橋梁，提供了簡單的接口，使外部應用能夠與區塊鏈進行交互。

支持去中心化服務：代理層支持構建各種去中心化服務，如域名解析、存儲和支付，而不需要每個應用都各自實現這些通用服務。

繼承區塊鏈特性：代理層服務使用智能合約編程，繼承了區塊鏈的安全性和審計性等特點，提供了可信任的執行環境。

優先和解耦：服務高度和解耦，應用可以根據需要調用這些服務，而不必部署全部服務。

跨鏈互操作：代理層服務實現了跨鏈互操作，應用程序可以輕松訪問多個工作鏈上的數據和功能。

異步非阻塞交互：服務間採用異步非阻塞交互模式，提高了吞吐量，避免了鏈間調用的阻塞問題。

簡化开發：TON SDK封裝了代理層服務的訪問，使开發者能夠使用熟悉的方法進行調用，簡化了應用的开發過程。

开源和審計：代理層服務的代碼是开源的，允許开發者查看、審計，並在其基礎上進行創新。

升級和治理：服務版本和參數可以通過主鏈上的協議治理進行升級，保持系統的靈活性。

總之，代理層在TON網絡中扮演關鍵的角色，使开發者能夠構建各種去中心化的應用和服務，同時提供一種高度可信任和分級的方式來滿足各種應用需求。

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