Original | Odaily Planet Daily (@OdailyChina)

Autor | Marido (@vincent 31515173)

A TON em agosto estava em apuros.

Primeiro, o fundador do Telegram foi preso na França e libertado sob fiança enquanto aguarda julgamento. Depois, a rede Ton enfrentou maiores dúvidas após duas interrupções na produção do bloco. As duas crises deitaram água fria na cada vez mais popular ecologia Ton e comprimiram ainda mais o seu futuro espaço narrativo.

O foco do mercado tem sido principalmente na prisão do fundador, e não tem sido dada muita atenção às falhas técnicas. Este último é o grande evento que realmente afeta o desenvolvimento futuro do ecossistema Ton.

Por que a rede TON cai com frequência? A comunidade também tem opiniões diferentes sobre isso. Odaily Planet Daily analisará o white paper da TON, os documentos técnicos relacionados e o status atual da rede para explorar as razões por trás das duas interrupções na produção de blocos na rede TON.

Papel multipartidário: o número de validadores é insuficiente e o design subjacente é demasiado complexo

Revisão do evento: Na madrugada de 28 de agosto, a rede TON sofreu sua primeira interrupção na produção de blocos e demorou 7 horas para retomar a produção de blocos. Mas em menos de 24 horas, Ton sofreu uma segunda interrupção de bloco na madrugada do dia 29.

Razão superficial: bloquear a estagnação da produção causada pelo aumento no volume de transações DOGS

A razão direta para a interrupção da produção de blocos de rede é o aumento no volume de transações DOGS.

DOGS é uma moeda Meme recentemente popular na rede TON, com um fornecimento total de 550 bilhões. A participação do airdrop representa 72,73% do total, e o limite do airdrop requer apenas uma conta do Telegram. Recentemente, o DOGS foi listado em diversas plataformas, como a Binance, resultando em um aumento no número de transferências de transações em cadeia de curto prazo.

Como uma cadeia pública PoS, a TON depende de seus nós validadores para processar e confirmar transações e empacotar essas transações em blocos. Em circunstâncias normais, a rede blockchain gerará novos blocos em intervalos definidos, mas quando o sistema não conseguir processar todas as transações pendentes a tempo, o processo de geração de blocos será atrasado ou mesmo interrompido.

O fenômeno da sobrecarga de transações não é incomum no campo do blockchain. Muitas redes, incluindo cadeias públicas conhecidas como Bitcoin e Ethereum, enfrentaram problemas semelhantes. Quando o volume de transações excede a capacidade de processamento instantâneo da rede, a velocidade de verificação das transações cai significativamente. No caso do TON, um aumento no volume de transações pode sobrecarregar os validadores, diminuindo assim a velocidade geral de produção de blocos. Este fenómeno é particularmente óbvio durante períodos de pico específicos, tal como quando o DOGS explodiu. Quando foi subitamente procurado pelos utilizadores, o volume de transacções ultrapassou a capacidade de carga da rede, resultando em atrasos na produção de blocos.

Quanto ao motivo pelo qual a rede interrompeu duas vezes a produção de blocos, a Fundação TON explicou que devido à sobrecarga de transações DOGS, a coleta de lixo sobrecarregou muitos validadores, o que demorou muito e fez com que perdessem o consenso.

Curiosamente, a TON solicitou com sucesso a certificação do Guinness World Records com um TPS de até 104.715 em um teste de desempenho público no final de novembro do ano passado. A explicação oficial para a sobrecarga de transações DOGS parece demasiado fraca.

Razões profundas: limitações de design de rede TON e problemas de verificador

Na verdade, a sobrecarga de transações é apenas um sintoma do problema. O problema fundamental da interrupção da geração de blocos na rede TON está oculto em seu design subjacente e mecanismo de verificação. Ao analisar a arquitetura técnica da TON, o mecanismo de fragmentação e a forma organizacional de seus verificadores, podemos analisar por que a rede TON apresenta instabilidade sob condições extremas nas três perspectivas a seguir.

1. Complexidade da arquitetura da cadeia de fragmentos: desafios trazidos pela alta escalabilidade

O projeto arquitetônico da TON é centrado em alta escalabilidade e alto desempenho. Sua estrutura única de vários níveis de cadeia principal, cadeia de trabalho e cadeia de fragmentos pode, teoricamente, melhorar as capacidades de processamento da rede, distribuindo a carga. No entanto, esta complexa estrutura de cadeia de fragmentos também traz muitos desafios.

Cada cadeia de trabalho pode ser dividida em múltiplas cadeias de fragmentos, sendo cada cadeia de fragmentos responsável pelo processamento de transações para contas diferentes. Este design permite que um grande número de transações sejam processadas em paralelo em diferentes cadeias de fragmentos, melhorando assim o TPS da rede geral. No entanto, quando o volume de transações aumenta, se a carga em algumas cadeias de fragmentos for distribuída de forma desigual ou se os validadores não conseguirem processar um grande número de transações em tempo hábil, a velocidade de produção de blocos dessas cadeias de fragmentos poderá diminuir ou até mesmo parar. Como a cadeia de fragmentos deve estar sincronizada com a cadeia principal, se houver um problema com uma cadeia de fragmentos chave, isso poderá afetar o processo de produção de blocos de toda a rede.

O método de sharding da TON é extremamente inovador, permitindo que a cadeia de shards seja reduzida ao ponto em que cada shard chain seja responsável apenas por um pequeno número de contas ou contratos inteligentes, ou mesmo cada shard gerencie uma conta ou contrato. No entanto, esta abordagem de fragmentação extrema também aumenta a complexidade da coordenação e gestão. Embora a tecnologia de sharding seja um meio eficaz para melhorar a escalabilidade da blockchain, ela requer uma coordenação altamente eficiente e estável entre cada cadeia de fragmentos e a cadeia principal. Quando uma determinada cadeia de fragmentos encontra um gargalo em condições extremas, o processo de produção de blocos de toda a rede pode ser bloqueado.

2. Número insuficiente de validadores: riscos potenciais da descentralização da TON

Outro problema significativo da rede TON é o número insuficiente de validadores. Em comparação com outras cadeias públicas de PoS, a TON possui significativamente menos validadores. Atualmente, a rede TON possui apenas 318 nós validadores, enquanto o número de validadores no Ethereum excedeu 600.000, e o número de validadores em Solana excede em muito o da TON. Esta diferença no número de validadores afeta diretamente o grau de descentralização e segurança da rede da TON.

Na rede PoS, os validadores são responsáveis ​​por verificar as transações, chegar a um consenso e empacotar as transações verificadas em blocos. O número de validadores não só determina o grau de descentralização da rede, mas também afeta diretamente a capacidade de processamento da rede sob condições de alta carga. O pequeno número de validadores TON significa que cada validador precisa lidar com mais solicitações de transação. Quando o volume de transações aumenta repentinamente, o validador pode não conseguir processar todas as transações a tempo, resultando em atrasos na produção do bloco ou até mesmo interrupções.

Além disso, a TON possui altos requisitos de hardware e rede para verificadores, e para se tornar um verificador é necessário comprometer uma grande quantidade de Toncoin. Estas condições de limite elevado limitam o número de validadores, de modo que apenas participantes com recursos suficientes possam juntar-se às fileiras de validadores. Isto não apenas limita o grau de descentralização da rede TON, mas também torna mais proeminente o problema do atraso do bloco durante os períodos de pico de negociação.

3. Limitações do mecanismo de consenso: desafios dos protocolos bizantinos tolerantes a falhas sob alta carga

A rede TON adota um mecanismo de consenso baseado na teoria da tolerância a falhas bizantinas (BFT), o protocolo Catchain. Este protocolo foi projetado para manter a operação normal da rede mesmo na presença de nós maliciosos. No entanto, a eficiência deste mecanismo será afetada quando o número de validadores for limitado e alguns validadores não conseguirem participar no consenso a tempo devido ao volume de transações sobrecarregado.

O princípio de funcionamento do protocolo Catchain é que, desde que o número de nós maliciosos entre os validadores participantes do consenso não exceda um terço, a rede pode chegar a um consenso e gerar blocos. No entanto, quando o número de validadores é limitado e a carga é muito alta, vários validadores podem não conseguir responder ao mesmo tempo, fazendo com que o processo de consenso se torne lento ou mesmo incapaz de chegar a um consenso, resultando na estagnação da produção de blocos.

Embora o mecanismo de consenso da TON seja concebido para ser altamente resistente ao risco, o seu efeito real depende do número e da distribuição dos validadores. Quando o número de validadores for insuficiente e a carga da rede exceder as expectativas, a eficiência do protocolo Catchain diminuirá significativamente, fazendo com que a rede fique lenta ou mesmo estagnada.

O grau de descentralização e os defeitos no mecanismo subjacente tornaram-se obstáculos ao desenvolvimento do Ton.

A TON enfrentou uma série de desafios recentemente. O primeiro é a prisão do fundador do Telegram na França. Isso não só faz com que o desenvolvimento futuro da TON enfrente incertezas, mas também pode afetar a cooperação entre o Telegram e o ecossistema TON. Os 1 bilhão de usuários ativos mensais do Telegram foram originalmente considerados uma força potencialmente enorme no desenvolvimento do ecossistema TON. Este incidente, sem dúvida, lança uma sombra sobre a futura cooperação entre as duas partes.

Além disso, a própria rede TON foi interrompida por duas produções consecutivas de blocos em um curto período de tempo, expondo ainda mais suas limitações sob condições de alta carga. Embora estas duas interrupções tenham sido causadas pelo aumento no volume de transações DOGS, a razão subjacente envolve os problemas subjacentes de design da rede TON. A complexidade da arquitetura da cadeia de fragmentos, o número insuficiente de validadores e a eficiência reduzida do mecanismo de consenso sob alta carga indicam que a rede TON tem gargalos técnicos significativos para lidar com emergências. Estes problemas não só afectam a actual estabilidade da TON, mas também representam ameaças potenciais ao seu desenvolvimento a longo prazo.

O autor acredita que o ecossistema TON precisa ser melhorado nos seguintes aspectos para garantir a sua estabilidade e desenvolvimento sustentável.

  • A TON precisa expandir o número de verificadores, diminuir o limite para se tornar um verificador e atrair mais nós para participar, melhorando assim o grau de descentralização e a capacidade de suporte da rede.

  • A TON deve otimizar sua arquitetura de shard chain, melhorar a eficiência da coordenação entre as shard chains e a cadeia principal e garantir uma operação tranquila em um ambiente de alto volume de transações.

  • A otimização adicional do mecanismo de consenso também é essencial para estudar como melhorar a eficiência do protocolo Catchain sob condições de alta carga para garantir que a rede ainda possa produzir blocos de forma estável sob condições extremas.

Ao longo do caminho, a TON enfrentou grandes crises desde o seu nascimento e depois confiou na autonomia da comunidade para completar o nirvana. E nos estágios iniciais de desenvolvimento, também enfrentou baixo calor e uma ecologia deficiente. Parece que a situação atual não é suficiente para representar uma “ameaça fatal” ao antigo ecossistema TON. Espera-se que a TON supere as dificuldades atuais e melhore a sua própria rede para que possa enfrentar melhor os desafios futuros e construir gradualmente um ecossistema mais poderoso e próspero.