Le projet The Open Network (TON) a été initialement proposé par les frères Pavel Durov et Nikolai Durov, les fondateurs de Telegram, qui n’ont eu d’autre choix que de se séparer de Telegram en raison de pressions réglementaires. Cependant, TON a continué à se développer sous la forme d’une source ouverte et a attiré de plus en plus l’attention des utilisateurs et des capitaux en raison de l’explosion successive des jeux de création d’argent par clic, tels que Notcoin, cette année. Cette année, en raison de l’explosion successive de Notcoin et d’autres jeux permettant de gagner de l’argent en cliquant, le projet a attiré de plus en plus d’attention de la part des utilisateurs et des capitaux.
L’objectif de TON est de créer un réseau décentralisé rapide, sécurisé et évolutif, capable de traiter des millions de transactions par seconde, tout en prenant en charge les contrats intelligents et les applications décentralisées. En fait, par rapport aux projets de chaînes publiques tels que Ether, Solana, Polkadot, etc., la blockchain TON présente certains avantages et innovations en matière d’évolutivité, de débit et de vitesse de transaction. Dans cet article, nous allons explorer les caractéristiques techniques de la blockchain TON pour que les utilisateurs puissent les apprendre et les comprendre.
Architecture multicouche de la blockchain
La blockchain TON est en fait un ensemble de blockchains, qui adopte une structure de blockchain multicouche, comprenant la chaîne principale, la chaîne de travail, la chaîne de tranches et la chaîne de comptes, afin d’atteindre un haut degré d’évolutivité et de flexibilité, tout en maintenant la sécurité et la cohérence du réseau.
La chaîne principale et les autres chaînes ont leurs propres rôles, en résumé :
- Mainchain (Masterchain)
La masterchain est le cœur de la blockchain TON, responsable de la coordination et de la gestion globales de l’ensemble du réseau TON. Ses principales fonctions sont les suivantes
Gestion de l’état : enregistrement de l’état global de l’ensemble du réseau, y compris l’état de toutes les chaînes de travail et chaînes de tranches, l’état des gages des vérificateurs, etc ;
Mécanisme de consensus : coordonne les nœuds vérificateurs pour le consensus afin de garantir la sécurité et la cohérence du réseau ;
Paramètres du réseau : stocke et gère les paramètres globaux et les configurations du réseau, tels que la liste des vérificateurs, le nombre et les configurations des chaînes de travail, etc ;
Communication inter-chaînes : gestion de la communication et des transactions entre différentes chaînes de travail et chaînes de tranches afin de garantir la synchronisation des informations.
- Chaînes de travail
Les chaînes de travail sont des sous-chaînes de la chaîne principale, et chaque chaîne de travail peut avoir des règles et des caractéristiques différentes pour adapter et soutenir les contrats intelligents et différents types d’applications décentralisées. Ses principales caractéristiques sont les suivantes
Jusqu’à 2^32 chaînes de travail indépendantes peuvent être prises en charge ;
Chaque chaîne de travail peut fonctionner indépendamment avec ses propres règles, son langage de contrat intelligent et sa machine virtuelle ;
Chaque chaîne de travail peut être conçue pour gérer un type spécifique de transaction ou de contrat intelligent. Par exemple, une chaîne de travail peut être dédiée aux transactions de paiement et une autre à l’exécution de contrats intelligents.
- Shardchains
Les chaînes de travail sont des divisions supplémentaires de la chaîne de travail pour le traitement des transactions et des données du réseau. En répartissant la charge de la chaîne de travail sur plusieurs chaînes de travail, chacune d’entre elles traitant une partie des transactions, l’évolutivité et le débit de l’ensemble du réseau sont améliorés. Les principales caractéristiques d’une chaîne de tranches sont les suivantes :
Chaque chaîne de travail peut être subdivisée en un maximum de 2^60 chaînes de tranches ;
Le découpage dynamique est utilisé, ce qui permet d’ajuster automatiquement le nombre et l’étendue des tranches en fonction de la charge du réseau ;
Les chaînes segmentées permettent un traitement parallèle des transactions, ce qui augmente encore la puissance de traitement du réseau.
- Chaînes de comptes (chaînes de comptes)
Une chaîne de tranches est une collection de plusieurs chaînes de comptes, c’est-à-dire qu’une chaîne de comptes est une unité plus subdivisée d’une chaîne de tranches qui est utilisée pour gérer l’état et les transactions de comptes spécifiques. Les principaux rôles des chaînes de comptes sont les suivants
Stocker des informations détaillées sur l’état d’un compte, par exemple le solde, l’état du contrat intelligent, l’historique des transactions, etc ;
Le traitement de toutes les transactions et de tous les appels de contrats intelligents associés au compte.
Machine virtuelle TON (TVM)
La machine virtuelle TON (TVM) est l’un des principaux composants de la blockchain TON, responsable de l’exécution des contrats intelligents et du traitement des transactions.La TVM est conçue pour être un environnement d’exécution de contrats intelligents efficace, sécurisé et flexible. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
La TVM est une machine virtuelle à pile, qui contient des références d’entiers ou de cellules de 64 bits, ce qui permet de simplifier les instructions et d’améliorer l’efficacité de l’exécution ;
TVM est une machine virtuelle de Turing complète, qui prend en charge des calculs et une logique complexes ;
La TVM dispose d’un mécanisme intégré de limitation des ressources pour éviter les boucles infinies et la consommation excessive de ressources ;
Le TVM prend en charge plusieurs langages de programmation de haut niveau, tels que FunC, le langage natif des contrats intelligents de TON ;
Paradigme de sharding infini ascendant
La technologie du sharding est l’une des solutions de mise à l’échelle de la blockchain, et presque toutes les solutions de sharding de la blockchain sont descendantes, c’est-à-dire qu’elles imaginent d’abord la blockchain comme une entité unique, puis discutent de la manière de la diviser en plusieurs chaînes de sharding interactives pour améliorer les performances et atteindre l’évolutivité.
Cependant, TON innove avec un schéma de fragmentation ascendant qui permet au réseau d’évoluer naturellement en fonction des besoins réels, plutôt que de suivre une structure prédéfinie. Lorsque la charge d’une tranche atteint un certain seuil, elle se divise automatiquement en deux sous-tranches, ou lorsque la charge de deux tranches voisines est faible, elles peuvent être fusionnées en une seule tranche, ce qui permet une véritable évolutivité et une meilleure adaptation aux changements dans les besoins des utilisateurs et des applications sous-jacentes.
Méthode de messagerie TON : mécanisme de routage hypercube
Un élément important de la blockchain TON est le système de messagerie entre les blockchains, qui peuvent être des shards de la même chaîne de travail ou des shards de chaînes de travail différentes. La blockchain TON utilise le « routage hypercube » comme méthode lente, mais sûre et fiable, de transmission des messages d’un shard à l’autre. Le cas échéant, plusieurs chaînes intermédiaires sont utilisées pour l’acheminement. Sinon, le nœud d’authentification d’une chaîne de tranches donnée devrait suivre l’état de toutes les autres chaînes de tranches, ce qui nécessiterait davantage de puissance de calcul et de largeur de bande du réseau à mesure que le nombre total de chaînes de tranches augmente, limitant ainsi l’évolutivité du système.
Le mécanisme de routage hypercube organise les tranches en une structure hypercube multidimensionnelle virtuelle qui permet de transmettre des messages entre les tranches à grande vitesse et de maintenir une faible latence, même dans les réseaux à grande échelle. Son principal avantage est la condition de validité du bloc, qui signifie que le nœud de validation qui crée un bloc d’une chaîne de tranches doit collecter et traiter les messages des files d’attente de sortie des chaînes de tranches voisines ou perdre leur engagement. De cette manière, tout message peut finir par atteindre sa destination comme prévu et ne sera pas perdu ou re-livré au cours du processus.
Mécanisme de consensus TON : PoS + BFT combinés
Si l’on se penche sur l’histoire du développement de la blockchain, on peut brièvement classer la grande majorité des projets de blockchain en fonction de leur génération, comme suit :
Première génération : chaîne unique, PoW, pas de prise en charge des contrats intelligents. Par exemple : Bitcooin, Litecoin, etc ;
Deuxième génération : chaîne unique, PoW, prise en charge des contrats intelligents. Par exemple : Ethereum ;
Troisième génération : chaîne unique, PoS, prise en charge des contrats intelligents. Par exemple : Ethereum amélioré ;
Quatrième génération : multichaîne, PoS, prend en charge les contrats intelligents. Par exemple : EOS, Polkadot ;
Cinquième génération : multichaîne, PoS utilisant BFT, prise en charge des contrats intelligents, prise en charge du sharding. Par exemple : TON.
Le mécanisme de consensus TON combine une solution hybride de preuve d’enjeu (PoS) et de tolérance aux fautes byzantines (BFT). D’une part, le réseau de TON valide les nœuds d’une certaine manière et les récompense et les punit à l’aide de mécanismes PoS. Par exemple, les participants au réseau doivent devenir des validateurs en promettant des jetons TON pour valider les transactions et générer de nouveaux blocs, et également participer à la gouvernance du réseau. Les vérificateurs sont récompensés en fonction de leurs performances, et ceux qui ont un comportement malveillant ou inapproprié peuvent se voir infliger une amende qui les prive des jetons promis, ce qui permet de mieux préserver la sécurité du réseau.
D’autre part, l’algorithme BFT utilisé par TON est plus adapté aux systèmes multi-chaînes étroitement couplés, car il permet d’atteindre un consensus en présence de nœuds potentiellement malveillants, éliminant ainsi l’apparition de fourches, tout en offrant la possibilité d’agir sur les transactions presque instantanément, ce qui permet d’atteindre l’évolutivité tout en maintenant un haut degré de fiabilité et de disponibilité.
Conclusion
L’architecture technique de TON est un système complexe et innovant qui vise à résoudre les problèmes d’évolutivité, de vitesse et de sécurité de la blockchain pour soutenir les applications décentralisées à grande échelle et les transactions à haute fréquence grâce à une structure de blockchain multicouche, un mécanisme de routage efficace, un algorithme de consensus flexible, une machine virtuelle optimisée et une technologie avancée de sharding infini.
Toutefois, cette architecture complexe pose également des problèmes de mise en œuvre et de maintenance. Au fur et à mesure de l’évolution du projet TON, ses performances et sa sécurité devront être testées au fil du temps et dans la pratique. En particulier, il reste à voir si la blockchain TON peut effectivement soutenir l’explosion de l’ensemble de l’écosystème.