两周以来，Runet 一直在对 Telegram 和 Roskomnadzor 无情且无情的封锁的情况进行喧嚣。 弹跳冒犯了很多人，但所有这些都是 Geektimes 上帖子的主题。 我对其他事情感到惊讶 - 我仍然没有看到关于计划在 Telegram - Telegram Open Network 基础上发布的 TON 网络 Habré 的任何分析。 我想弥补这个缺陷，因为那里有一些值得研究的东西——尽管缺乏官方声明。
让我提醒您，有传言称 Telegram 已经发起了一次非常大规模的封闭式 ICO，已经筹集到了令人难以置信的巨额资金。 预计 Gram 自己的加密货币将于今年推出 - 每个 Telegram 用户将自动拥有一个钱包，这本身就比其他加密货币创造了显着优势。
不幸的是，由于没有官方声明，我只能进一步从 ，我立即警告你。 当然，这可能是一个非常巧妙的伪造，但也有可能这是未来系统的真实白皮书，由尼古拉·杜罗夫（Nikolai Durov）撰写（可能是由其中一位投资者泄露的）。 但就算是假的，也不会有人禁止我们研究和讨论吧？
这份文件说了什么？ 我将尝试用我自己的话重述它，接近文本，但用俄语并且更人性化一些（尼古拉原谅我倾向于进入形式数学）。 请记住，即使这是真实的，这也只是系统的草稿描述，很可能会在公开发布时发生变化。
我们了解到，除了加密货币之外，还有更多值得期待的东西。 让我们按顺序来吧。
- TON Blockchain。 这是整个系统的基础。 如果你不知道它是什么 — 我建议找出来，因为这里会有很多区块链。 区块链彼此嵌套，实际上是碎片化的，甚至是“垂直”的区块链在其他区块链的区块内。 还有一些听起来很酷的术语，比如 即时超立方体路由 и 无限分片范式，但稍后会详细介绍。 当然，还有权益证明和智能合约。
- TON P2P 网络。 系统将在此基础上构建对等网络。 故事的这一部分将首先讨论她。
- 吨存储。 文件存储，无论区块链如何，都将构建在上述点对点网络上。 可以与 torrent 进行比较。
- TON代理。 这项服务的目的是增加网络参与者的匿名性。 任何数据包都不能直接发送，而是通过带有额外加密的中间隧道（如 I2P 或 TOR）发送。
- 吨双氢睾酮。 用于存储任意值的分布式哈希表。 它也是建立在上面的 TON网络 （但同时它被他使用）并帮助 吨存储 找到“分布”节点，以及 TON代理 — 中间中继器。 但应该注意的是，与区块链不同，这个哈希表不是一个安全存储——你不能在其中存储重要信息。
- TON服务。 定制服务平台。 本质上，这是一个建立在上述一切之上的新互联网。 数据交换 - 通过 TON网络/TON代理，逻辑就在智能合约中 TON Blockchain。 以及带有相当熟悉的 URL 的界面。
- 吨 DNS。 由于我们谈论的是熟悉的 URL，因此我们还需要一个将它们转换为 256 位地址（帐户、合约、服务和节点）的转换器。
- TON付款。 这就是金钱问题发挥作用的地方。 而且它不仅会是 克 ——与以太币一样，任何“代币”都是可能的； 克将只是这里的“默认”货币。
这是描述 TON 的“接地”层的第一部分——它的网络部分，构建在传统协议之上。 在下一部分中，我们将讨论“软”——区块链，它将由下面描述的系统支持。 因此，我的复述顺序与上述文档中使用的顺序有些不同（立即从抽象层次开始）。
基本概念
TL （键入语言）。 它是任意数据结构的抽象二进制格式。 它用于 Telegram 协议中，并将在 TON 中积极使用。 如果你想详细了解一下—— .
哈希 (哈希）。 将任意数据结构不可逆地转换为固定长度的单个数字的函数。 在整个文档中，我们讨论该功能 .
网络节点 (节点）。 节点是确保系统运行的软件。 特别是，假设每个 Telegram 客户端应用程序都将包含一个 TON 节点。 在低层，节点拥有 IPv4/IPv6 地址并使用 UDP 协议进行通信；在高层，它们拥有 摘要地址 并实现 ADNL 协议（关于抽象地址和 ADNL - 见下文）。 当谈到系统的某些部分执行某些操作或存储某些数据时，可以理解这是由网络节点完成的。
摘要地址 （或简单地说 地址, 地址）。 节点的地址由其公钥确定。 更严格地说，它是包含公钥的数据结构的256位哈希（SHA256）（未指定具体的加密算法 - 给出了椭圆曲线和RSA-2048作为示例）。 为了使一个节点与另一个节点通信，它不仅需要知道该节点的地址，还需要知道该数据结构。 理论上，一个物理节点可以创建任意数量的地址（对应不同的密钥）。
此外，经常使用这样的链接：TL 结构形式的“原型”（几乎包含任何数据），以及来自它的 256 位散列，用于寻址。
Blokcheyn (blockchain）。 区块链是一种数据结构、元素（块），它们被排序成一条“链”，链中的每个后续块都包含前一个块的哈希值。 通过这种方式，实现了完整性——只能通过添加新块来进行更改。
服务 (服务）。 TON 内的服务可以有多种类型，具体取决于它们是否使用区块链。 例如，一个（或多个）网络节点可以使用下面描述的 ADNL 协议处理某些 RPC 请求，而无需在区块链中创建任何记录 - 就像传统的 Web 服务器一样。 包括通过 ADNL 实现 HTTP 的可能性，以及信使本身向该协议的过渡。 与 TOR 或 I2P 类比，这将使其更能抵抗各种阻塞。
同时，许多服务涉及与区块链的交互以及处理区块链外部的请求。 例如，对于 TON Storage（文件存储）来说，将文件本身存储在区块链上并不是很合理。 它将仅包含文件哈希（以及有关它们的一些元信息），专门的网络节点将充当“文件服务器”，准备通过 ADNL 将它们发送到其他节点。
雾服务 (雾服务）。 我们正在谈论一些意味着去中心化和开放参与的服务。 例如，任何想要将其节点提供为在其他节点之间转发数据包的中介（代理）的参与者都可以支持 TON 代理服务。 如果需要，他可以为此收取自己设定的费用 - 使用 TON 支付系统进行小额支付（这也是一项雾服务）。
ADNL：抽象数据报网络层
在最低级别，节点之间的通信将使用 UDP 协议进行（尽管其他选项也是可以接受的）。
如上所述，为了让一个节点向另一个节点发送数据包，它必须知道其公钥之一（以及它定义的地址）。 它使用此密钥对数据包进行加密，并将 256 位目标地址添加到数据包的开头 - 由于一个节点可以拥有其中多个地址，这将允许它确定使用哪个密钥进行解密。
此外，数据包的开头可能包含所谓的地址，而不是接收者的地址。 标识符 通道。 在这种情况下，数据包的处理已经取决于节点之间的特定协议 - 例如，发送到某个通道的数据可能是发送给另一个节点的，并且必须转发给它（这是服务） TON代理）。 另一种特殊情况可能是节点之间直接交互，但使用该通道的单独密钥对进行加密（使用 Diffie-Hellman 协议预先生成）。
最后，一个特殊情况是“空”通道 - 如果节点尚不知道其“邻居”的公钥，它可以向它们发送根本不加密的数据包。 这仅用于初始化 - 一旦节点发送有关其密钥的信息，它们就应该用于进一步的通信。
上述协议（256位通道标识符+数据包内容）称为ADNL。 该文档提到了在其之上实现 TCP 类似物或其自己的附加组件 - RLDP（可靠大数据报协议）的可能性，但没有详细介绍其实现。
TON DHT：分布式哈希表
与其他分布式系统一样，TON 涉及 DHT 的实现 - 。 更具体地说，该表是 。 如果你不熟悉这种类型的哈希表，不用担心，下面我将大致描述它们是如何工作的。
从抽象意义上讲，DHT 将 256 位密钥映射为任意长度的二进制值。 在这种情况下，表中的键是来自某个 TL 结构的哈希值（该结构本身也与 DHT 存储在一起）。 这与节点地址的形成非常相似 - 它们确实可以存在于 DHT 中（例如，使用这样的密钥对应于给定节点的 IP 地址） 摘要地址，如果他不隐藏的话）。 但在一般情况下，“密钥原型”（它们的 说明, 关键描述）是元数据，指示哈希表中条目的“所有者”（即某个节点的公钥）、存储值的类型以及随后可以更改该条目的规则。 例如，规则可能只允许所有者更改该值，或禁止向下更改该值（以防止重放攻击）。
除了256位密钥之外，还引入了DHT地址的概念。 与常规主机地址的区别在于 DHT 地址必须与 IP 地址绑定。 如果节点不隐藏其 IP，则可以使用常规地址进行 DHT。 但更常见的是，会为 DHT 需求创建一个单独的“半永久”地址。
在密钥和 DHT 地址上方引入了距离的概念 - 一切都与表格一致 — 键之间的距离等于它们的 XOR（按位异或）。 与 Kademlia 表一样，某个键对应的值必须存储在 s 到该键的距离最短的节点（s 这是一个相对较小的数字）。
为了让 DHT 节点与其他此类节点进行通信，它会保存在内存中 DHT路由表 — 之前与之交互的节点的 DHT 和 IP 地址，按与它们的距离分组。 有 256 个这样的组（它们对应于距离值中设置的最高有效位 - 即，距离从 0 到 255 的节点将落入一组，从 256 到 65535 - 落入下一个组，等等）。 在每个组中，存储有限数量的“最佳”节点（就对它们的 ping 而言）。
每个节点必须支持多种操作： 存储键的值, 节点搜索 и 寻找价值。 搜索节点涉及根据给定的密钥从路由表中发布距离它最近的节点； 查找值是相同的，除非节点知道键的值（然后它只返回它）。 因此，如果节点想要通过 DHT 中的键查找值，它会向其路由表中最接近该键的少数节点发送请求。 如果所需的值不在它们的响应中，但存在其他节点地址，则向它们重复请求。
TON DHT 可用于各种目的，例如，实现类似 torrent 的文件存储（请参阅. 吨存储）； 确定实现某些服务的节点的地址； 在区块链中存储有关帐户所有者的信息。 但最重要的应用是通过抽象地址发现节点。 为此，地址被用作需要找到其值的键。 作为请求的结果，要么会找到节点本身（如果搜索到的地址是其半永久 DHT 地址），要么该值将是用于连接的 IP 地址和端口 - 或应用作连接的另一个地址。中间隧道。
TON 中的覆盖网络
上述 ADNL 协议意味着任何节点都能够相互交换信息 - 尽管不一定以最佳方式进行。 我们可以说，由于 ADNL，所有节点都形成了一个全局 TON 图（理想连接）。 但还可以创建覆盖网络 - 该图中的子图。
在这样的网络中，交互仅直接进行——通过参与网络的节点之间预先形成的连接（通过上述 ADNL 通道）。 邻居之间这种连接的形成，即搜索邻居本身，是一个自动过程，旨在维持覆盖网络的连接性并最大限度地减少其中数据交换的延迟。
此外，还有一种方法可以在网络内快速分发大型广播更新 - 它们被分成多个片段，并补充有纠错代码，并且所有这些片段都从一个参与者发送到另一个参与者。 因此，参与者在沿着网络进一步发送它们之前不必完全获取所有部分。
覆盖网络可以是公共的或私有的。 成为公共网络的成员并不困难——你需要找到一个描述它的 TL 结构（它可以是公共的，也可以通过 DHT 中的某个密钥访问）。 在专用网络的情况下，节点必须提前知道该结构。
待续
我决定将 TON 评论分成几篇文章。 这部分到此结束，并且 我接着考虑 TON 将包含的区块链（更准确地说，区块链）的结构。
来源： habr.com