Блокчейн из блокчейнов

подсказка

Термины "умный контракт", "аккаунт" и "актор" используются в этом документе как взаимозаменяемые для описания сущности блокчейна.

Одиночный актер

Давайте рассмотрим один смарт-контракт.

В TON это вещь с такими свойствами, как адрес, код, данные, баланс и другими. Другими словами, это объект, который обладает некоторым хранилищем и поведением. Это поведение имеет следующий вид:

• Что-то происходит (наиболее распространенная ситуация - контракт получает сообщение)
• Контракт обрабатывает это событие в соответствии со своими свойствами, выполняя свой код в виртуальной машине TON.
• контракт изменяет свои собственные свойства (код, данные и другие)
• контракт опционально генерирует исходящие сообщения
• контракт переходит в режим ожидания до наступления следующего события

Комбинация этих шагов называется транзакцией. Важно, чтобы события обрабатывались поочередно, поэтому транзакции строго упорядочены и не могут прерывать друг друга.

Эта модель поведения хорошо известна и называется "Актер".

Самый низкий уровень: Цепочка счетов

Последовательность транзакций Tx1 -> Tx2 -> Tx3 -> .... можно назвать цепочкой. А в рассматриваемом случае она называется AccountChain, чтобы подчеркнуть, что это цепочка одного счета транзакций.

Теперь, поскольку узлам, обрабатывающим транзакции, необходимо время от времени согласовывать состояние смарт-контракта (чтобы достичь консенсуса по поводу состояния), эти транзакции разбиваются на блоки: [Tx1 -> Tx2] -> [Tx3 -> Tx4 -> Tx5] -> [] -> [Tx6]. Пакетирование не вмешивается в последовательность, каждая транзакция по-прежнему имеет только один "предыдущий tx" и максимум один "следующий tx", но теперь эта последовательность разбита на блоки.

Также целесообразно включить в блоки очереди входящих и исходящих сообщений. В этом случае блок будет содержать полный набор информации, определяющей и описывающей, что произошло со смарт-контрактом во время этого блока.

Множество AccountChains: Осколки

Теперь рассмотрим множество аккаунтов. Мы можем получить несколько AccountChains и хранить их вместе, такой набор AccountChains называется ShardChain. Таким же образом мы можем разрезать ShardChain на ShardBlocks, которые представляют собой совокупность отдельных AccountBlocks.

Динамическое разделение и объединение цепочек шардов

Обратите внимание, что поскольку ShardChain состоит из легко различимых AccountChain, мы можем легко разделить его. Таким образом, если у нас есть 1 ShardChain, которая описывает события, происходящие с 1 миллионом аккаунтов, и в ней слишком много транзакций в секунду для обработки и хранения на одном узле, мы просто разделим (или разделим) эту цепочку на две меньшие ShardChain, каждая из которых будет учитывать полмиллиона аккаунтов, и каждая цепочка будет обрабатываться на отдельном подмножестве узлов.

Аналогичным образом, если некоторые осколки стали слишком незанятыми, они могут быть слиты в один больший осколок.

Очевидно, что существует два предельных случая: когда осколок содержит только одну учетную запись (и поэтому не может быть разделен дальше) и когда осколок содержит все учетные записи.

Учетные записи могут взаимодействовать друг с другом, посылая сообщения. Существует специальный механизм маршрутизации, который перемещает сообщения из исходящих очередей в соответствующие входящие очереди и гарантирует, что 1) все сообщения будут доставлены 2) сообщения будут доставлены последовательно (сообщение, отправленное раньше, достигнет места назначения раньше).

БОКОВОЕ ПРИМЕЧАНИЕ

Чтобы сделать разделение и объединение детерминированным, объединение цепочек счетов в шарды основано на битовом представлении адресов счетов. Например, адрес выглядит как (префикс шарда, адрес). Таким образом, все аккаунты в шард-цепочке будут иметь абсолютно одинаковый двоичный префикс (например, все адреса будут начинаться с 0b00101).

Блокчейн

Совокупность всех шардов, содержащая все аккаунты, ведущие себя в соответствии с одним набором правил, называется Блокчейн.

В TON может быть множество наборов правил и, соответственно, множество блокчейнов, которые работают одновременно и могут взаимодействовать друг с другом, отправляя сообщения кросс-чейн таким же образом, как счета одной цепи могут взаимодействовать друг с другом.

Workchain: Блокчейн с вашими собственными правилами

Если Вы хотите настроить правила группы шардчейнов, Вы можете создать Workchain. Хороший пример - создать воркчейн, работающий на базе EVM, чтобы запускать на нем смарт-контракты Solidity.

Теоретически, каждый член сообщества может создать свой собственный воркчейн. На самом деле, это довольно сложная задача - создать его, затем заплатить (дорогую) цену за его создание и получить 2/3 голосов от валидаторов, чтобы одобрить создание Вашего Workchain.

TON позволяет создавать до 2^32 рабочих цепочек, каждая из которых подразделяется на до 2^60 шардов.

В настоящее время в TON существует только 2 рабочих цепочки: MasterChain и BaseChain.

BaseChain используется для повседневных транзакций между участниками, потому что он довольно дешевый, а MasterChain выполняет важнейшую функцию для TON, так что давайте рассмотрим, что он делает!

Мастерчейн: Блокчейн из блокчейнов

Существует необходимость в синхронизации маршрутизации сообщений и выполнения транзакций. Другими словами, узлам сети нужен способ зафиксировать некоторую "точку" в состоянии мультицепочки и прийти к консенсусу относительно этого состояния. В TON для этой цели используется специальная цепочка, называемая MasterChain. Блоки masterchain содержат дополнительную информацию (последние хэши блоков) обо всех остальных цепочках в системе, поэтому любой наблюдатель однозначно определяет состояние всех мультичейн-систем по одному блоку masterchain.