TON Blockchain Architecture

TON Blockchain Architecture — система хранения и управления данными в TON:

• организация данных как bag of cells;
• шардирование на уровне аккаунтов (ISP);
• условия консенсуса и валидации;
• masterchain координирует все шарды и параметры сети.

Bag of Cells#

Все данные TON представлены коллекцией ячеек (cells). Каждая ячейка содержит:

• до 1023 бит данных;
• до 4 ссылок на другие ячейки (по SHA-256-хешам);
• 2 байта-дескриптора + сами данные.

Ячейки организованы в деревья или DAG (Directed Acyclic Graph). Сериализация — по схемам TL-B (Type Language — Binary).

Infinite Sharding Paradigm (ISP)#

Каждый аккаунт — это отдельный accountchain. Виртуальные блоки accountchain'ов группируются в блоки шардчейна для эффективности.

Состояние шардчейна = состояния всех аккаунтов шарда. Блок шардчейна = коллекция виртуальных блоков для каких-то аккаунтов.

В TON нет различия между «смарт-контрактом» и «аккаунтом» — это одна сущность.

Структура блока шардчейна#

Делится на 2 части:

Неразделённая (non-split)

Разделённая (split)

Hashmap account_id → account_state. State аккаунта:

• баланс в Grams;
• код смарт-контракта;
• постоянные данные контракта;
• статистика использования хранилища;
• опциональное формальное описание интерфейса;
• публичная информация пользователя.

Masterchain#

• Не делится и не объединяется (single chain);
• Один предшественник (кроме нулевого блока с initial config);
• Содержит список всех активных шардов и последних блоков каждого;
• Хранит конфигурируемые параметры через специальный config-контракт.

Конфигурационные параметры

• Минимальный взнос валидаторов;
• Максимальный размер группы валидаторов;
• Макс. количество блоков, за которые отвечает группа;
• Процесс выборов и наказания валидаторов;
• Текущий и следующий наборы валидаторов;
• Процесс изменения параметров.

Начальные значения и код фундаментальных смарт-контрактов — в нулевом блоке masterchain.

Условия консенсуса#

Гарантируют корректность изменения данных только через валидные транзакции.

Блок валиден, если выполняет все применимые условия. Ответственность валидаторов — генерация и проверка.

Логическое время (LT)#

64-битное неотрицательное целое, присваивается событиям:

• Зависимое событие имеет LT больше всех своих зависимостей;
• Независимое событие имеет LT = 0;
• Исходящие сообщения наследуют LT из транзакции;
• Транзакция и блок имеют временной интервал, фиксируемый в заголовке.

LT нужен для упорядочивания событий без глобальных часов.

Общее состояние и visibility#

• Блок masterchain фиксирует состояние всех шардов через хеши их последних блоков;
• Блок шардчейна содержит хеш последнего блока masterchain в заголовке;
• «Видимые» блоки — те, что указаны в этом блоке masterchain + их предшественники;
• Блок шарда импортирует сообщения из OutMsgQueue видимых соседей; не может включить сообщения из невидимых блоков.

Смарт-контракты#

Создание

Применимо к базовому воркчейну и masterchain (другие воркчейны могут иметь свои механизмы):

1. Сообщение на ранее не упомянутый адрес со значением → создаёт «неинициализированный аккаунт» с балансом, но без кода и данных;
2. Constructor-сообщение содержит initial code + data → создаёт смарт-контракт;
3. Constructor обычно несёт значение для первоначального баланса (минимум зависит от storage-fee);
4. Смарт-контракты могут сами создавать новые смарт-контракты при транзакциях.

Модификация

• Постоянные данные изменяются при выполнении кода в TVM;
• Если код не предусматривает изменений → данные неизменны;
• Сам код может быть изменён, только если текущий код это разрешает.

Уничтожение и заморозка

• Контракт нельзя уничтожить, пока баланс > минимума;
• При отрицательном балансе аккаунт замораживается — code + data заменяются на 32-байтовый хеш;
• Хеш хранится некоторое время → владелец может восстановить аккаунт, переведя средства и отправив сообщение с code + data.

Похожие статьи#

• PoS
• Node
• Validators
• The Open Network