# TON whitepaper ｜庞大生态，早有布局

By [wenshuang](https://paragraph.com/@wenshuang) · 2023-10-09

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本文根据TON的白皮书，对其技术细节进行分析和拆解，进一步走进旨在支持数十亿并发用户的公链：The Open Network.

Source:

[https://ton.org/whitepaper.pdf](https://ton.org/whitepaper.pdf)

### **TON的共识算法 (Consensus Algorithm)**

共识算法决定了网络如何达成交易和区块的一致性，不同的共识算法有不同的性能和安全特性。 TON使用了自定义的权益证明（PoS）算法，旨在提供高吞吐量和低延迟，以支持大规模的交易处理。

在TON生态中，权益证明（Proof of Stake, PoS）允许网络参与者根据他们持有和“抵押”的代币数量来创建和验证新的区块。其运行方式有以下关键点：

     1. 验证者（Validators）:

*   角色: 验证者是网络中的主要参与者，负责创建和验证新的区块。验证者通常是通过他们抵押的TON代币数量来被选出的。抵押越多的代币，被选为验证者的机会就越大。
    
    2\. 抵押（Staking）:
    
*   过程: 参与者将他们的TON代币“抵押”为权益，以获得创建和验证区块的机会。
    
*   奖励: 抵押的参与者可以获得区块奖励和交易费用作为回报。
    
    3\. 区块创建（Block Creation）:
    
*   过程: 被选出的验证者负责创建新的区块，并将其提交到网络进行验证。验证者会检查区块的所有交易以确保它们都是有效的，并且没有双重支付或其他问题。最后通过投票的方式表达对新区块的支持或反对。
    
*   共识: 在许多权益证明（PoS）系统中，一个区块被认为是有效的，通常需要超过2/3或3/4的验证者投票支持，一旦达成共识，区块被添加到区块链上。
    
    4\. 安全性和诚实行为:
    
*   激励: 验证者有激励保持诚实和正确地执行他们的职责，因为不诚实或错误的行为可能导致他们失去抵押的代币。如果验证者被发现进行恶意行为，他们的抵押代币可能会被没收。
    
*   例如：.
    
    *   双重签名（Double Signing）：验证者为同一个区块创建或签署两个或更多不同的版本。
        
    *   长程攻击（Long Range Attack）：验证者创建一个从远古时代分叉出来的私人链，并试图使其比主链更长。
        
    *   无效区块创建（Invalid Block Propagation）： 验证者故意创建和传播无效的区块。
        
    *   自私挖矿（Selfish Mining）： 验证者故意隐藏新发现的区块，以便他们可以单独挖掘后续的区块。
        
    *   交易审查（Transaction Censorship）：验证者故意不处理某些有效的交易。
        
    
    5\. 委托（Delegation）:
    
*   过程: 普通用户（没有足够代币进行抵押的用户）可以将他们的代币委托给验证者。
    
*   奖励分配: 委托者可以根据他们委托的代币数量分享验证者获得的奖励。
    
    6\. 网络治理:
    
*   投票权: 抵押的参与者通常也有权在网络治理决策上投票，例如协议更改或其他重大决策。
    
*   但是，TON在2020年被Telegram正式终止，原因是与美国证券交易委员会（SEC）的法律纠纷。Telegram被指控未注册进行了17亿美元的代币销售，这迫使公司停止了TON的开发和发布。
    
*   TON的代码和设计已经被社区接手，并以Free TON的形式继续发展。Free TON是一个去中心化的区块链网络，它使用了TON的代码基础和设计。
    

与 Ethereum 和 BTC 的比较：

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### 交易吞吐量 (Transaction Throughput)

交易吞吐量决定了网络能够处理的交易数量。更高的吞吐量意味着更高的性能。TON设计为支持每秒数百万笔交易，而比特币和以太坊的吞吐量远低于这个数字。

首先，影响交易吞吐量的核心因素有以下：

1.  区块大小: 区块大小决定了每个区块可以包含多少交易。较大的区块可以包含更多的交易，但可能需要更长的时间来传播和验证。
    
2.  区块生成时间: 区块生成时间是创建新区块的时间间隔。较短的区块时间可以更快地处理交易，但可能增加链的分叉概率。
    
3.  共识算法: 决定了交易和区块如何被验证和添加到区块链上。PoS 比 PoW 更快和更高效。
    
4.  网络延迟和带宽: 影响了交易和区块的传播时间，较高的网络延迟和较低的带宽限制了吞吐量。
    
5.  分片和并行处理: 分片和并行处理允许同时处理多个交易或区块，进而提高了系统的吞吐量和效率。
    

与 Ethereum 和 BTC 的对比：

![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/ad9b89c51914a03ec479873db2e300a72c64593bd6db23d75be8df9d9b27ec8a.png)

注：TPS=区块生成时间/每个区块的交易数量

在和Solana进行比较过程中，TON 在Complex Transaction 和 Time-to finality（TTF） 的性能突出。一个交易从被提交到被不可逆转地确认的时间低于6秒，且能够跨分片通信，进一步表现出较高的可扩展性和吞吐量。

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### 智能合约 (Smart Contracts):

以太坊和TON都支持智能合约，而比特币的脚本功能相对有限。在TON上开发智能合约，开发者有三种编程语言选择：Fift、FunC和Tact。

在TON的设计中，包含了以下模块：

TON Virtual Machine (TVM) TON使用了TON Virtual Machine (TVM)的轻量级堆栈虚拟机，专为处理智能合约和区块链交易而设计，能高效且快速地执行智能合约的代码和操作，同时支持多种编程语言和工具，如 FunC、Solidity 和 Python等。

智能合约编程语言 TON提供了FunC ，一种类似 C 语言的编程语言，它具有比 Solidity 更易于读写的函数和变量。FunC 的设计旨在简化智能合约的开发过程

分片和并行处理 TON通过允许同时执行多个智能合约，提高了智能合约的处理速度和效率。它的动态分片技术还可以根据网络负载和容量自动进行优化，使 TON 能够支持高并发的应用程序，进一步提高性能。

跨链交互 TON支持跨链和跨分片的智能合约交互，允许智能合约在不同的链和分片之间无缝通信和交互。这种跨链交互能力扩展了智能合约的功能和应用范围，适应复杂和多变的业务需求。

安全性 在TON上，智能合约在一个安全的执行环境中运行，充分保护了它们免受外部攻击和干扰。TON的安全机制确保了智能合约的代码和数据被有效地隔离和保护。

### 网络架构 (Network Architecture):

网络架构影响了区块链的可扩展性和安全性。不同于Ethereum , BTC 的是，TON采用了一种多层区块链架构，包括主链（masterchain）和多个工作链（workchain）：

      1. 主链（Masterchain） 功能:

*   主链主要负责协调和管理整个网络。
    
*   记录了所有工作链的状态和信息。
    
*   主链还处理跨链交易和信息传递。
    
    2.工作链（Workchain） 功能:
    
*   工作链负责处理实际的交易和智能合约。
    
*   每个工作链可以独立运作，处理特定类型或类别的交易。
    

主链和工作链之间，以及不同工作链和分片之间可以进行交互和通信，这确保了整个网络的协调和一致性。

![Beosin](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/d07d6b15e7ad27510d95f345688bd884205b9457dbfd1af3a283274bb455d644.png)

Beosin

除了主链和工作链，TON还使用了分片技术，每个工作链可以进一步分割成多个分片，每个分片处理一部分交易，且分片可以动态调整，确保每个分片都保持可管理的大小和负载，通过允许更细粒度的并行处理，进一步提高了吞吐量和效率。

这样的种架构允许TON并行处理多个交易和智能合约，大大提高了其吞吐量和效率。

### 分布式账本信息 (Distributed Ledger Information)

分布式账本信息包括账本的结构、数据存储和访问方式等，影响网络的数据一致性、可访问性和安全性。

TON分布式哈希表 首先，哈希表是一种数据结构，它通过使用哈希函数将键（key）映射到存储桶（bucket）中，从而实现快速数据访问。在TON中，哈希表是分布式的，意味着数据被存储在网络中的多个节点上。

工作原理:

*   当需要存储一个数据项时，TON使用一个哈希函数来确定应该将数据项存储在哪个节点上。
    
*   当需要检索数据时，使用相同的哈希函数来快速找到存储数据的节点，允许高效的数据插入、删除和查找操作。
    

数据被加密和冗余存储在多个节点上，即使某些节点发生故障或被攻击，数据仍然可以从其他节点恢复，确保了数据的安全性和持久性。与传统的哈希表相比，分布式哈希表在分布式和大规模环境中提供了更高的性能和可靠性。

![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/b6a978988090e10cec272b470477f9a89e672f140797e82e235187eaab84f57a.png)

### 隐私 (Privacy)

隐私保护是许多用户和组织选择使用区块链技术的重要因素，更不用说TON和加密友好的平台 Telegram 之间千丝万缕的联系，用户数据安全就是其生态繁荣的遵守要义。

TON运用了 TON Proxy 是一个网络代理匿名服务，用于隐藏 TON 节点的 IP 地址，类似于 I2P (Invisible Internet Project)，去构建去中心化的 VPN 服务，结合 TON DNS 和 TON P2P 网络，保护用户隐私​。

![](https://storage.googleapis.com/papyrus_images/294d0f31b9ce48a2250a002d3736b479bb56d09f3ef4203a6753bd9950d3534a.png)

1\. 端到端加密: 确保数据在传输过程中的安全性，只有发送方和接收方可以访问数据的实际内容。在TON中，端到端加密的实现主要依赖于公钥基础设施 (PKI) 和对称加密算法，以及Diffie-Hellman 密钥交换算法。

在Telegram中的应用:

*   用于保护用户之间的消息和通话。
    
*   Eg：Secret Chats是一对一的聊天，确保只有发消息的用户和聊天的另一方能解密消息，当用户发送消息时，它会被加密，然后传送到Telegram服务器，只有接收方才能解密并看到消息内容。此外 ， Secret Chats还有一些其他安全性规则，如更新密钥、检查消息完整性等，以确保聊天的安全性，即使服务器也无法访问消息内容，防止了服务中心作恶。
    

Source: [https://core.telegram.org/api/end-to-end](https://core.telegram.org/api/end-to-end)

2\. 隐私交易: TON隐私交易允许用户进行私密交易，其可以创建一次性地址和匿名凭证，使用零知识证明来验证交易的有效性，而不泄露交易的具体信息。

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*Originally published on [wenshuang](https://paragraph.com/@wenshuang/ton-whitepaper)*