TON網路為何出塊中斷?詳解底層設計限制與驗證者問題

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夫如何
3個月前
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去中心化程度和底層設計弊端成為發展的阻礙。

原文| Odaily星球日報( @OdailyChina

作者| 夫如何( @vincent 31515173

TON網路為何出塊中斷?詳解底層設計限制與驗證者問題

8 月的TON,身處在水深火熱中。

先是Telegram 創辦人在法國被捕、取保候審,再有Ton 網路兩次出塊中斷面臨較大的質疑。兩次危機,為日趨火熱的Ton 生態潑了一盆冷水,也進一步壓縮其未來敘事空間。

市場關注焦點多集中在創辦人被捕事件,對技術故障並未過多關注,而後者才是真正影響Ton 生態未來發展的重大事件。

TON 網路為何頻繁宕機?社區對此的說法也是眾說紛紜。 Odaily星球日報將從 TON 的白皮書、相關技術文件以及目前網路的現狀進行分析,探索 TON 網路兩次出塊中斷背後的原因。

多方作用:驗證者的數量不足,底層設計過於複雜

事件回顧: 8 月 28 日清晨,TON 網路出現第一次出塊中斷,歷經 7 小時,才恢復出塊。但僅僅不到24 小時, Ton 再次在 29 日凌晨出現第二次出塊中斷。

表面原因:DOGS 交易量激增引發的出塊停滯

網路出塊中斷的直接原因是 DOGS 交易量的激增。

DOGS 是近期在 TON 網路熱度頗高的Meme 幣,總量 5,500 億枚,空投份額佔總量 72.73% ,且空投門檻僅需 Telegram 帳號。近期,DOGS 上線幣安等數個平台,導致短時間鏈上交易轉帳數量激增。

作為一個 PoS 公鏈,TON 依賴其驗證者節點來處理和確認交易,並將這些交易打包成區塊。在正常情況下,區塊鏈網路會依照設定的時間間隔產生新區塊,但當系統無法及時處理所有待處理的交易時,出塊過程就會延遲,甚至可能中斷。

交易過載現像在區塊鏈領域並不罕見,包括比特幣、以太坊等知名公鏈在內的多個網路都曾面臨類似的問題。當交易量超出網路的瞬時處理能力時,交易驗證速度會大幅下降。就 TON 的情況而言,交易量激增可能導致驗證者負載過重,進而拖慢整體出塊速度。這種現像在特定高峰期尤其明顯,正如 DOGS 爆火一樣,突然受到用戶追捧時,交易量激增超出網路的承載能力,導致出塊延遲。

對於網路兩次中斷出塊的原因,TON 基金會解釋稱,因DOGS 交易過載,導致垃圾收集使許多驗證者過載,時間過長導致他們失去共識。

有趣的是,TON 曾在去年11 月底的公開性能測試中,因TPS 高達104715 而成功申請吉尼斯世界記錄認證。官方解釋因DOGS 交易過載的說法,顯得過於蒼白無力。

深層原因:TON 網路的設計限制與驗證者問題

實際上,交易過載只是問題的表象, TON 網路出塊中斷的根本問題隱藏在其底層設計和驗證者機制中。透過分析 TON 的技術架構、分片機制及其驗證者的組織形式,我們可以從以下三點角度來分析為何 TON 網路在極端條件下表現出不穩定性。

1. 分片鏈架構的複雜性:高擴展性所帶來的挑戰

TON 的架構設計以高擴展性和高效能為核心,其獨特的主鏈、工作鏈與分片鏈多層次結構在理論上可以透過分散負載來提升網路的處理能力。然而,這種複雜的分片鏈結構也帶來了許多挑戰。

每個工作鏈都可以進一步分割成多個分片鏈,每個分片鏈負責不同帳戶的交易處理。這種設計允許大量交易在不同分片鏈上並行處理,從而提高整體網路的 TPS。然而,當交易量激增時,如果某些分片鏈中的負載分佈不均或驗證者未能及時處理大量交易,可能會導致這些分片鏈的出塊速度放緩甚至停滯。由於分片鏈必須與主鏈保持同步,如果某個關鍵分片鏈出現問題,可能會影響整個網路的出塊進程。

TON 的分片方法極具創新性,允許分片鏈縮小至每個分片鏈僅負責少量帳戶或智慧合約,甚至每個分片管理一個帳戶或合約。然而,這種極端分片方式也增加了協調和管理的複雜性。雖然分片技術是提升區塊鏈可擴展性的有效手段,但它需要每個分片鏈和主鏈之間的高度高效且穩定的協調。一旦某個分片鏈在極端條件下出現瓶頸,整個網路的出塊過程就可能受阻。

2. 驗證者數量不足:TON 去中心化的潛在風險

TON 網路的另一個顯著問題是驗證者數量的不足。與其他 PoS 公鏈相比,TON 的驗證者數量明顯偏少。目前 TON 網路僅有 318 個驗證者節點,而以太坊的驗證者數量已超過 60 萬,Solana 的驗證者數量也遠超過 TON。這種驗證者數量的差異,直接影響了 TON 的去中心化程度及網路安全性。

在 PoS 網路中,驗證者負責驗證交易、達成共識,並將驗證後的交易打包成區塊。驗證者數量的多寡不僅決定了網路的去中心化程度,也直接影響了網路在高負載情況下的處理能力。 TON 驗證者數量少,這意味著每個驗證者需要處理更多交易請求。當交易量驟增時,驗證者可能無法及時處理所有交易,導致出區塊延遲甚至中斷。

此外,TON 對驗證者的硬體和網路要求較高,成為驗證者需要質押大量 Toncoin。這些高門檻條件限制了驗證者的數量,使得只有具備足夠資源的參與者才能加入驗證者行列。這不僅限制了 TON 網路的去中心化程度,也使得在高峰交易期間出塊延遲問題更為突出。

3. 共識機制的限制:拜占庭容錯協定在高負載下的挑戰

TON 網路採用了一種基於拜占庭容錯(BFT)理論的共識機制,即 Catchain 協定。這項協議的設計目的是在存在惡意節點的情況下,依然能夠維持網路的正常運作。然而,當驗證者數量有限且部分驗證者因交易量過載無法及時參與共識時,這種機制的效率就會受到影響。

Catchain 協議的工作原理是,只要參與共識的驗證者中,惡意節點的數量不超過三分之一,網路就可以達成共識並產生區塊。然而,當驗證者數量有限且負荷過高時,多個驗證者可能同時無法回應,導致共識過程變得緩慢,甚至無法達成共識,導致出塊停滯。

儘管 TON 的共識機制在設計上具有很強的抗風險能力,但其實際效果取決於驗證者數量和分佈。當驗證者數量不足且網路負載超出預期時,Catchain 協定的效率就會顯著下降,導致網路出塊速度放緩甚至停滯。

去中心化程度和底層機制缺陷成為 Ton 發展阻礙

TON 最近面臨的挑戰接連不斷,首先是 Telegram 創始人在法國被捕事件,這不僅使 TON 的未來發展面臨不確定性,也可能影響到 Telegram 與 TON 生態的合作。 Telegram 的 10 億月活躍用戶原本被視為 TON 生態發展的潛在巨大力量,這一事件無疑為雙方未來的合作蒙上了一層陰影。

此外,TON 網路本身在短時間內連續兩次出塊中斷,進一步暴露出其在高負載條件下的限制。這兩起中斷事件儘管因 DOGS 交易量激增而起,但深層原因則涉及 TON 網路的底層設計問題。分片鏈架構的複雜性、驗證者數量的不足,以及共識機制在高負載下的效率下降,都顯示 TON 網路在應對突發情況時存在顯著的技術瓶頸。這些問題不僅影響了 TON 的當前穩定性,也對其長期發展構成潛在威脅。

作者認為 TON 生態需要在以下幾個方面進行改進以確保其穩定性和永續發展。

  • TON 需要擴大驗證者數量,降低成為驗證者的門檻,吸引更多的節點參與,從而提升去中心化程度和網路的承載能力。

  • TON 應優化其分片鏈架構,提升分片鏈與主鏈之間的協調效率,確保在高交易量環境下的平穩運作。

  • 共識機制的進一步優化也是不可或缺的,TON 應研究如何在高負載情況下提升 Catchain 協定的效率,確保網路在極端條件下仍能穩定出塊。

TON 一路走來,從誕生時就面臨重大危機,後來靠著社區自治完成涅槃。並且在早期發展時也面臨熱度低,生態貧瘠。相必目前的狀況對於曾經的 TON 生態而言,並不足以產生「致命威脅」。希望 TON 克服當前的困難,完善自身網絡,才能更好地迎接未來的挑戰,並逐步建立一個更強大和繁榮的生態。

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