TON: टेलीग्राम ओपन नेटवर्क. भाग २: ब्लॉकचेन, शार्डिंग

हा मजकूर लेखांच्या मालिकेचा एक निरंतरता आहे ज्यामध्ये मी (संभाव्यतः) वितरित नेटवर्क टेलिग्राम ओपन नेटवर्क (TON) च्या संरचनेचे परीक्षण करतो, जे या वर्षी रिलीजसाठी तयार केले जात आहे. IN मागील भाग मी त्याची सर्वात मूलभूत पातळी वर्णन केली - नोड्स एकमेकांशी संवाद साधण्याचा मार्ग.

फक्त बाबतीत, मी तुम्हाला आठवण करून देतो की माझा या नेटवर्कच्या विकासाशी काहीही संबंध नाही आणि सर्व साहित्य खुल्या (असत्यापित) स्त्रोताकडून गोळा केले गेले होते - दस्तऐवज (सोबतही आहे माहितीपत्रक, मुख्य मुद्यांची थोडक्यात रूपरेषा देत आहे), जे गेल्या वर्षाच्या शेवटी दिसले. या दस्तऐवजातील माहितीचे प्रमाण, माझ्या मते, त्याची सत्यता दर्शवते, जरी याची कोणतीही अधिकृत पुष्टी नाही.

आज आपण TON चा मुख्य घटक - blockchain पाहू.

मूलभूत संकल्पना

खाते (खाते). 256-बिट क्रमांकाद्वारे ओळखल्या जाणार्‍या डेटाचा संच account_id (बहुतेकदा ही खाते मालकाची सार्वजनिक की असते). बेस केसमध्ये (खाली पहा शून्य वर्कचेन), हा डेटा वापरकर्त्याच्या शिल्लक संदर्भित करतो. "व्याप्त" विशिष्ट account_id कोणीही करू शकतो, परंतु त्याचे मूल्य केवळ काही नियमांनुसार बदलले जाऊ शकते.

स्मार्ट करार (स्मार्ट करार). थोडक्यात, हे एका खात्याचे एक विशेष प्रकरण आहे, जे स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट कोड आणि त्याच्या व्हेरिएबल्सच्या स्टोरेजसह पूरक आहे. जर “वॉलेट” च्या बाबतीत तुम्ही तुलनेने सोप्या आणि पूर्वनिश्चित नियमांनुसार त्यातून पैसे जमा आणि काढू शकता, तर स्मार्ट कराराच्या बाबतीत हे नियम त्याच्या कोडच्या रूपात लिहिलेले आहेत (विशिष्ट ट्युरिंग-पूर्ण प्रोग्रामिंग भाषा).

ब्लॉकचेन राज्य (ब्लॉकचेनची स्थिती). सर्व खात्यांच्या/स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट्सच्या राज्यांचा संच (अमूर्त अर्थाने, हॅश टेबल, जिथे की खाते ओळखकर्ता असतात आणि मूल्ये खात्यांमध्ये संग्रहित डेटा असतात).

संदेश (संदेश). वर मी "क्रेडिट आणि डेबिट मनी" हा शब्दप्रयोग वापरला - हे एका संदेशाचे विशिष्ट उदाहरण आहे ("हस्तांतरण एन ग्रॅम खात्यातून account_1 खात्यात account_2"). साहजिकच, केवळ खात्याच्या खाजगी की मालकीचा नोडच असा संदेश पाठवू शकतो account_1 - आणि स्वाक्षरीसह याची पुष्टी करण्यास सक्षम. नियमित खात्यावर असे संदेश वितरित करण्याचा परिणाम म्हणजे त्याच्या शिल्लक वाढ आणि स्मार्ट कराराचा परिणाम म्हणजे त्याच्या कोडची अंमलबजावणी (जे संदेशाच्या पावतीवर प्रक्रिया करेल). अर्थात, इतर संदेश देखील शक्य आहेत (मौद्रिक रकमेचे हस्तांतरण नाही, परंतु स्मार्ट करारांमधील अनियंत्रित डेटा).

व्यवहार (व्यवहार). संदेश वितरित केला जातो या वस्तुस्थितीला व्यवहार म्हणतात. व्यवहार ब्लॉकचेनची स्थिती बदलतात. हे व्यवहार (संदेश वितरण रेकॉर्ड) आहेत जे ब्लॉकचेनमधील ब्लॉक्स बनवतात. या संदर्भात, तुम्ही ब्लॉकचेनच्या स्थितीचा एक वाढीव डेटाबेस म्हणून विचार करू शकता - सर्व ब्लॉक्स "भिन्न" आहेत ज्यांना डेटाबेसची सद्यस्थिती मिळवण्यासाठी अनुक्रमे लागू करणे आवश्यक आहे. या "भिन्नता" (आणि त्यांच्यापासून संपूर्ण स्थिती पुनर्संचयित करणे) पॅकेजिंगच्या तपशीलांवर पुढील लेखात चर्चा केली जाईल.

TON मध्ये ब्लॉकचेन: ते काय आहे आणि का?

मागील लेखात नमूद केल्याप्रमाणे, ब्लॉकचेन ही डेटा स्ट्रक्चर आहे, त्यातील घटक (ब्लॉक्स) "चेन" मध्ये ऑर्डर केले जातात आणि साखळीच्या प्रत्येक पुढील ब्लॉकमध्ये मागील एक हॅश असतो.. टिप्पण्यांनी प्रश्न विचारला: आमच्याकडे आधीच डीएचटी - वितरित हॅश टेबल असताना आम्हाला अशा डेटा स्ट्रक्चरची गरज का आहे? अर्थात, काही डेटा DHT मध्ये संग्रहित केला जाऊ शकतो, परंतु हे केवळ "संवेदनशील" माहितीसाठी योग्य नाही. क्रिप्टोकरन्सी बॅलन्स DHT मध्ये साठवले जाऊ शकत नाहीत - मुख्यतः चेकच्या अभावामुळे अखंडता. वास्तविक, ब्लॉकचेन संरचनेची संपूर्ण जटिलता त्यात साठवलेल्या डेटामध्ये व्यत्यय आणू नये म्हणून वाढते.

तथापि, TON मधील ब्लॉकचेन इतर वितरित प्रणालींपेक्षा अधिक जटिल दिसते - आणि दोन कारणांमुळे. प्रथम गरज कमी करण्याची इच्छा आहे काटे. पारंपारिक क्रिप्टोकरन्सीमध्ये, सर्व पॅरामीटर्स प्रारंभिक टप्प्यावर सेट केले जातात आणि त्यांना बदलण्याचा कोणताही प्रयत्न प्रत्यक्षात "पर्यायी क्रिप्टोकरन्सी विश्वाचा" उदय होतो. दुसरे कारण क्रशिंगसाठी समर्थन आहे (शार्डिंग, शार्डिंग) ब्लॉकचेन. ब्लॉकचेन ही अशी रचना आहे जी कालांतराने लहान होऊ शकत नाही; आणि सहसा नेटवर्कच्या ऑपरेशनसाठी जबाबदार असलेल्या प्रत्येक नोडला ते पूर्णपणे संग्रहित करण्यास भाग पाडले जाते. पारंपारिक (केंद्रीकृत) प्रणालींमध्ये, अशा समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी शार्डिंगचा वापर केला जातो: डेटाबेसमधील काही रेकॉर्ड एका सर्व्हरवर असतात, काही दुसऱ्यावर असतात. क्रिप्टोकरन्सीजच्या बाबतीत, अशी कार्यक्षमता अजूनही दुर्मिळ आहे - विशेषतः, ज्या प्रणालीमध्ये ती मूलत: नियोजित नव्हती तेथे शार्डिंग जोडणे कठीण आहे या वस्तुस्थितीमुळे.

वरील दोन्ही समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी TON कसे नियोजन करते?

ब्लॉकचेन सामग्री. वर्कचेन्स.

सर्वप्रथम, ब्लॉकचेनमध्ये काय संग्रहित करण्याची योजना आहे याबद्दल बोलूया. खात्यांची स्थिती (बेस केसमध्ये "वॉलेट") आणि स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट्स तेथे संग्रहित केले जातील (साधेपणासाठी, आम्ही असे गृहीत धरू की हे खात्यांसारखेच आहे). थोडक्यात, हे एक नियमित हॅश टेबल असेल - त्यातील कळा अभिज्ञापक असतील account_id, आणि मूल्ये ही अशा गोष्टी असलेली डेटा संरचना आहेत:

• शिल्लक;
• स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट कोड (केवळ स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टसाठी);
• स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट डेटा स्टोरेज (केवळ स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टसाठी);
• आकडेवारी;
• (पर्यायी) खात्यातून हस्तांतरणासाठी सार्वजनिक की, डीफॉल्ट account_id नुसार;
• आउटगोइंग संदेशांची रांग (येथे ते प्राप्तकर्त्याला अग्रेषित करण्यासाठी प्रविष्ट केले आहेत);
• या खात्यावर वितरीत केलेल्या नवीनतम संदेशांची सूची.

वर नमूद केल्याप्रमाणे, ब्लॉक्समध्ये स्वतःच व्यवहार असतात - विविध account_id खात्यांवर वितरित केलेले संदेश. तथापि, account_id व्यतिरिक्त, संदेशांमध्ये 32-बिट फील्ड देखील असते workchain_id — तथाकथित अभिज्ञापक वर्कचेन (वर्कचेन, कार्यरत ब्लॉकचेन). हे तुम्हाला वेगवेगळ्या कॉन्फिगरेशनसह अनेक ब्लॉकचेन एकमेकांपासून स्वतंत्र ठेवण्याची परवानगी देते. या प्रकरणात, workchain_id = 0 एक विशेष केस मानला जातो, शून्य वर्कचेन — हे त्यातील शिल्लक आहे जे TON (Grams) क्रिप्टोकरन्सीशी संबंधित असेल. बहुधा, सुरुवातीला, इतर वर्कचेन्स अजिबात अस्तित्वात नसतील.

शार्डचेन्स. अनंत शार्डिंग पॅराडाइम.

परंतु ब्लॉकचेनच्या संख्येत होणारी वाढ तिथेच थांबत नाही. चला शार्डिंगचा सामना करूया. चला कल्पना करूया की प्रत्येक खात्याला (account_id) स्वतःचे ब्लॉकचेन वाटप केले गेले आहे - त्यात येणारे सर्व संदेश आहेत - आणि अशा सर्व ब्लॉकचेनची स्थिती स्वतंत्र नोड्सवर संग्रहित केली आहे.

अर्थात, हे खूप व्यर्थ आहे: बहुधा, या प्रत्येकामध्ये शार्डचेन्स (शार्डचेन, शार्ड ब्लॉकचेन) व्यवहार फार क्वचितच येतील, आणि भरपूर शक्तिशाली नोड्स आवश्यक असतील (पुढे पाहताना, मी लक्षात घेतो की आम्ही फक्त मोबाइल फोनवरील क्लायंटबद्दल बोलत नाही - परंतु गंभीर सर्व्हरबद्दल).

म्हणून, शार्डचेन त्यांच्या आयडेंटिफायरच्या बायनरी उपसर्गांनुसार खाती एकत्र करतात: जर शार्डचेनमध्ये 0110 उपसर्ग असेल, तर त्यामध्ये या क्रमांकांनी सुरू होणाऱ्या सर्व account_ids च्या व्यवहारांचा समावेश असेल. या shard_prefix 0 ते 60 बिट्स पर्यंत लांबी असू शकते - आणि मुख्य गोष्ट अशी आहे की ती गतिशीलपणे बदलू शकते.

शार्डचेनपैकी एकाला बरेच व्यवहार मिळू लागताच, त्यावर काम करणारे नोड्स, पूर्वनिश्चित नियमांनुसार, ते दोन मुलांमध्ये "विभाजित" करा - त्यांचे उपसर्ग थोडे मोठे असतील (आणि त्यापैकी एकासाठी हे बिट असेल. 0 च्या समान, आणि इतरांसाठी - 1). उदाहरणार्थ, shard_prefix = 0110b मध्ये विभाजित होईल 01100b आणि 01101 ब. या बदल्यात, जर दोन "शेजारी" शार्डचेन्स पुरेशी (काही काळासाठी) सहज वाटू लागली तर ते पुन्हा विलीन होतील.

अशाप्रकारे, शार्डिंग “खाली पासून वर” केले जाते - आम्ही असे गृहीत धरतो की प्रत्येक खात्याचे स्वतःचे शार्ड असते, परंतु काही काळासाठी ते उपसर्गांद्वारे "एकत्र चिकटलेले" असतात. याचा अर्थ असा आहे अनंत शार्डिंग पॅराडाइम (अनंत शार्डिंग पॅराडाइम).

स्वतंत्रपणे, मी यावर जोर देऊ इच्छितो की वर्कचेन केवळ अक्षरशः अस्तित्वात आहेत - खरं तर, workchain_id तो विशिष्ट शार्डचेनच्या ओळखकर्त्याचा भाग आहे. औपचारिक शब्दात, प्रत्येक शार्डचेन संख्यांच्या जोडीने परिभाषित केली जाते (workchain_id, shard_prefix).

त्रुटी सुधारणे. अनुलंब ब्लॉकचेन.

पारंपारिकपणे, ब्लॉकचेनवरील कोणताही व्यवहार "स्टोनमध्ये सेट" मानला जातो. तथापि, TON च्या बाबतीत, "इतिहास पुन्हा लिहिणे" शक्य आहे - जर एखाद्याच्या बाबतीत (तथाकथित. मच्छीमार गाठ) हे सिद्ध करेल की एका ब्लॉकवर चुकीच्या पद्धतीने स्वाक्षरी केली होती. या प्रकरणात, संबंधित शार्डचेनमध्ये एक विशेष सुधारणा ब्लॉक जोडला जातो, ज्यामध्ये ब्लॉकचा हॅश स्वतः दुरुस्त केला जातो (आणि शार्डचेनमधील शेवटचा ब्लॉक नाही). क्षैतिजरित्या ठेवलेल्या ब्लॉक्सची साखळी म्हणून शार्डचेनचा विचार केल्यास, आम्ही असे म्हणू शकतो की सुधारात्मक ब्लॉक चुकीच्या ब्लॉकला उजवीकडे नाही तर वरून जोडलेला आहे - म्हणून असे मानले जाते की ते एका लहान "उभ्या ब्लॉकचेन" चा भाग बनले आहे. . अशा प्रकारे, आपण असे म्हणू शकतो की शार्डचेन्स आहेत द्विमितीय ब्लॉकचेन.

जर, चुकीच्या ब्लॉकनंतर, त्याद्वारे केलेले बदल त्यानंतरच्या ब्लॉक्सद्वारे संदर्भित केले गेले असतील (म्हणजे, अवैध व्यवहारांवर आधारित नवीन व्यवहार केले गेले), सुधारात्मक देखील या ब्लॉक्समध्ये “शीर्ष” जोडले जातात. जर ब्लॉक्सचा "प्रभावित" माहितीवर परिणाम झाला नसेल, तर या "सुधारणा लहरी" त्यांना लागू होणार नाहीत. उदाहरणार्थ, वरील चित्रात, पहिल्या ब्लॉकचा व्यवहार, खाते C ची शिल्लक वाढवणे, चुकीचे म्हणून ओळखले गेले - म्हणून, तिसऱ्या ब्लॉकमध्ये या खात्याची शिल्लक कमी करणारे व्यवहार देखील रद्द केले जावे, आणि सुधारात्मक ब्लॉक ब्लॉकच्या वरच कमिट केले पाहिजे.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की जरी सुधारात्मक ब्लॉक्स मूळ ब्लॉकचेनच्या "वर" स्थित असल्याचे चित्रित केले गेले असले तरी, प्रत्यक्षात ते संबंधित ब्लॉकचेनच्या शेवटी जोडले जातील (जेथे ते कालक्रमानुसार असावेत). द्विमितीय स्थान केवळ ब्लॉकचेनमधील कोणत्या बिंदूवर ते "लिंक" केले जातील हे दर्शविते (त्यामध्ये असलेल्या मूळ ब्लॉकच्या हॅशद्वारे).

"भूतकाळ बदलण्याचा" निर्णय किती चांगला आहे याबद्दल आपण स्वतंत्रपणे तत्त्वज्ञान करू शकता. असे दिसते की जर आपण शार्डचेनमध्ये चुकीचा ब्लॉक दिसण्याची शक्यता मान्य केली तर आपण चुकीचे सुधारात्मक ब्लॉक दिसण्याची शक्यता टाळू शकत नाही. येथे, मी सांगू शकतो, फरक नोड्सच्या संख्येत आहे ज्यात नवीन ब्लॉक्सवर एकमत होणे आवश्यक आहे - प्रत्येक शार्डचेनवर काम करणार्‍या लोकांची संख्या तुलनेने कमी असेल."कार्यरत गट» नोड्स (जे त्याची रचना बर्‍याचदा बदलते), आणि सुधारात्मक ब्लॉक्सच्या परिचयासाठी प्रत्येकाची संमती आवश्यक असेल प्रमाणीकरण नोड्स. मी पुढील लेखात वैधक, कार्यसमूह आणि इतर नोड भूमिकांबद्दल अधिक बोलेन.

त्या सर्वांवर राज्य करण्यासाठी एक ब्लॉकचेन

ब्लॉकचेनच्या विविध प्रकारांबद्दल वर सूचीबद्ध केलेली बरीच माहिती आहे, जी स्वतः कुठेतरी संग्रहित केली पाहिजे. विशेषतः, आम्ही खालील माहितीबद्दल बोलत आहोत:

• वर्कचेन्सची संख्या आणि कॉन्फिगरेशन बद्दल;
• शार्डचेन्सची संख्या आणि त्यांच्या उपसर्गांबद्दल;
• कोणत्या शार्डचेन्ससाठी सध्या कोणते नोड जबाबदार आहेत;
• शेवटच्या ब्लॉक्सचे हॅश सर्व शार्डचेन्समध्ये जोडले.

तुम्ही अंदाज केला असेल, या सर्व गोष्टी दुसऱ्या ब्लॉकचेन स्टोरेजमध्ये रेकॉर्ड केल्या जातात - मास्टरचेन (मास्टरचेन, मास्टर ब्लॉकचेन). त्याच्या ब्लॉक्समधील सर्व शार्डचेन्सच्या ब्लॉक्समधून हॅशच्या उपस्थितीमुळे, ते सिस्टमला उच्च कनेक्ट करते. याचा अर्थ, इतर गोष्टींबरोबरच, मास्टरचेनमधील नवीन ब्लॉकची निर्मिती शार्डचेन्समधील ब्लॉक्सच्या निर्मितीनंतर लगेच होईल - अशी अपेक्षा आहे की शार्डचेनमधील ब्लॉक्स जवळजवळ प्रत्येक 5 सेकंदांनी एकाच वेळी दिसून येतील आणि पुढील ब्लॉक मास्टरचेन - त्यानंतर एक सेकंद.

परंतु या सर्व टायटॅनिक कार्याच्या अंमलबजावणीसाठी - संदेश पाठवणे, स्मार्ट कराराची अंमलबजावणी करणे, शार्डचेन आणि मास्टरचेनमध्ये ब्लॉक्स तयार करणे आणि त्रुटींसाठी ब्लॉक्स तपासणे यासाठी कोण जबाबदार असेल? हे सर्व लाखो वापरकर्त्यांच्या फोनद्वारे गुप्तपणे केले जाईल ज्यावर टेलिग्राम क्लायंट स्थापित आहे? किंवा, कदाचित, डुरोव संघ विकेंद्रीकरणाच्या कल्पना सोडून देईल आणि त्यांचे सर्व्हर ते जुन्या पद्धतीच्या पद्धतीने करतील?

खरं तर, एक किंवा दुसरे उत्तर बरोबर नाही. परंतु या लेखातील मार्जिन त्वरीत संपत आहे, म्हणून आम्ही पुढील भागात नोड्सच्या विविध भूमिकांबद्दल (त्यापैकी काहींचा उल्लेख आधीच लक्षात घेतला असेल), तसेच त्यांच्या कामाच्या यांत्रिकीबद्दल बोलू.

स्त्रोत: www.habr.com